多路径效应的实时检测方法及模块与流程

本发明涉及卫星导航技术领域，具体地，涉及一种多路径效应的实时检测方法及模块。

背景技术：

gnss用户接收机在接收导航卫星信号时，可能错误的接收到非直射卫星信号，如反射信号和折射信号灯，进而导致多路径效应，这种情况在卫星高度角较低和天线附近有较强反射面(如水面)时很容易发生。伪距观测量的多路径误差最大可达到0.5个ca码码片(约150m)，通常呈现出周期为数分钟的正弦状态，严重影响高精度定位性能。伪距多路径效应受观测环境影响很大，很难用有效的误差模型进行修正。现有的方法是进行窗口化滑动分析，通过计算mp1和mp2的平均值来检测伪距多路径效应，具体计算流程如图1所示，这种方法仅适用于测绘等后处理应用领域。迄今为止，实时高精度定位(如rtk、ppp、变形监测等领域)还没有有效的检测方法。因此需要改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种可以实时检测伪距多路径效应的多路径效应的实时检测方法。

本发明的另一个目的在于提出一种可以实时检测伪距多路径效应的多路径效应的检测模块。

根据本发明实施例的多路径效应的实时检测方法，包括如下步骤：

s1：获取接收机输出的l1和l2的伪距和载波相位；

s2：计算伪距无电离层组合pc，计算载波相位无电离层组合lc；

s3：计算l1和l2的载波相位差值dl，其中，dl＝l1－l2；

s4：计算dl的历元间差值dl(t2-t1)；

s5：判断dl(t2-t1)是否超限；

s6：若dl(t2-t1)超限，重新初始化，计算pc和lc的差值，得到mpcr，并跳转至步骤s8；

s7：若dl(t2-t1)没有超限，计算pc和lc的差值，得到mpcr；

s8：对mpcr进行零阶多项式拟合(y＝b)；

s9：判断拟合相关系数是否低于限定值；

s10：若相关系数不低于限定值，判断数据采集是否结束；

s11：若数据采集没有结束，跳转至步骤s1。

根据本发明实施例的多路径效应的实时检测方法，通过采用双频无电离层组的方法形成mpcr检测量，并对其进行周跳探测，可以确保mpcr在不存在伪距多路径误差时近似服从零阶多项式分布，因此，通过检验mpcr的时间序列分布即可判断是否存在伪距多路径效应。相比于现有的后处理mp1和mp2方法，本发明不需要进行窗口数据处理，可以实时的检测伪距多路径效应。

根据本发明的一个实施例，

根据本发明的一个实施例，

根据本发明的一个实施例，

根据本发明的一个实施例，

根据本发明另一个实施例的多路径效应的实时检测模块，包括：电离层延迟消除模块，所述电离层延迟消除模块用以获取接收机输出的l1和l2的伪距和载波相位，并计算伪距无电离层组合pc，计算载波相位无电离层组合lc；周跳探测模块，所述周跳探测模块与电离层延迟消除模块连接，所述周跳探测模块用以计算l1和l2的载波相位差值dl，计算dl的历元间差值dl(t2-t1)，并判断dl(t2-t1)是否超限；以及多路径检测模块，所述多路径检测模块与所述周跳探测模块连接，所述多路径检测模块用以计算pc和lc的差值，得到mpcr，再对mpcr进行零阶多项式拟合(y＝b)，并判断拟合相关系数是否低于限定值。

根据本发明的一个实施例，

根据本发明的一个实施例，

根据本发明的一个实施例，

根据本发明的一个实施例，

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术中的多路径误差的检测流程图；

图2是根据本发明实施例的多路径效应的实时检测方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的多路径效应的实时检测模块的模块图；

图4是根据本发明实施例的多路径效应的实时检测模块的运行示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图具体描述根据本发明实施例的多路径效应的实时检测方法。

如图2至图4所示，根据本发明实施例的多路径效应的实时检测方法，包括以下步骤：

s1：获取接收机输出的l1和l2的伪距和载波相位；

s2：计算伪距无电离层组合pc，计算载波相位无电离层组合lc，其中，

s3：计算l1和l2的载波相位差值dl，其中，dl＝l1－l2，

s4：计算dl的历元间差值dl(t2-t1)，其中，

s5：判断dl(t2-t1)是否超限；

s6：若dl(t2-t1)超限，重新初始化，计算pc和lc的差值，得到mpcr，并跳转至步骤s8；

s7：若dl(t2-t1)没有超限，计算pc和lc的差值，得到mpcr，其中，

s8：对mpcr进行零阶多项式拟合(y＝b)；

s9：判断拟合相关系数是否低于限定值；

s10：若相关系数不低于限定值，判断数据采集是否结束；

s11：若数据采集没有结束，跳转至步骤s1。

其中步骤s2为伪距和载波相位无电离层组合，用来消除观测量中电离层延迟的影响。在载波相位观测值lc中，整周模糊度nc是不随时间变化的常实数，但周跳可能导致nc发生跳变，因此在使用lc之前需要进行周跳的探测与处理。步骤s3、s4和s5为相关的周跳检测模块。其算法原理为：

考虑电离层延迟的频率一阶项影响，设l1的电离层延迟为i1(单位m)，计算l1和l2的载波相位差值dl

其中，εdl是观测噪声。对dl在历元间作差，有

电离层延迟的变化一般比较稳定，当dl(t2-t1)超过一定范围时，认为(λ1·dn1-λ2·dn2)发生了跳变，即产生了周跳，此时需要重新初始化多路径检测模块。

步骤s6中的重新初始化是新的历元为拟合起算历元。

步骤s7、s8和s9为伪距的实时多路径检测模块，算法原理为：

载波相位的多路径误差和观测噪声相对于伪距的要小很多，在计算伪距多路径效应时可以忽略不计。假设伪距观测噪声的标准差为σρ1、σρ2，计算第f步的多路径检验量mpcr，

式中，εmpcr表示观测噪声，标准差计算方法为

通常伪距观测噪声为热噪声，当周跳成功探测时，nc为常实数，mpcr的时间序列可以反映mpρ1、mpρ2的分布。

当伪距多路径效应不存在时，mpcr近似服从“y＝-nc”的零阶多项式分布，对mpcr的时间序列进行多项式拟合并判别其相关系数，可以检测是否存在伪距多路径效应。

本发明实施例的多路径效应的实时检测方法，在检测伪距多路径效应时，通过无电离层组合消除了伪距和载波相位中电离层延迟的影响，通过双频载波相位的电离层残差变化率来探测周跳，确保在没有多路径效应时mpcr近似服从零阶多项式分布，检验mpcr的时间序列分布即可判断是否存在伪距多路径效应。

根据本发明实施例的多路径效应的实时检测方法，利用双频伪距和载波相位原始观测量生成伪距多路径效应检验量，探测载波相位的周跳，并结合伪距多路径误差的变化特点，设计针对检验量时间序列的判别标准，可以实时检测高精度定位中的伪距多路径误差。

由此，根据本发明实施例的多路径效应的实时检测方法，通过采用双频无电离层组的方法形成mpcr检测量，并对其进行周跳探测，可以确保mpcr在不存在伪距多路径误差时近似服从零阶多项式分布，因此，通过检验mpcr的时间序列分布即可判断是否存在伪距多路径效应。相比于现有的后处理mp1和mp2方法，本发明不需要进行窗口数据处理，可以实时的检测伪距多路径效应。

如图3和图4所示，本发明的另一个实施例的多路径效应的实时检测模块，包括：电离层延迟消除模块、周跳探测模块以及多路径检测模块。其中，电离层延迟消除模块用以获取接收机输出的l1和l2的伪距和载波相位，并计算伪距无电离层组合pc，计算载波相位无电离层组合lc，周跳探测模块与电离层延迟消除模块连接，周跳探测模块用以计算l1和l2的载波相位差值dl，计算dl的历元间差值dl(t2-t1)，并判断dl(t2-t1)是否超限，多路径检测模块与周跳探测模块连接，多路径检测模块用以计算pc和lc的差值，得到mpcr，再对mpcr进行零阶多项式拟合(y＝b)，并判断拟合相关系数是否低于限定值。

在本发明的一个具体实施方式中，

在本发明的一个具体实施方式中，

在本发明的一个具体实施方式中，

在本发明的一个具体实施方式中，

根据本发明实施例的多路径效应的实时检测模块，通过采用双频无电离层组的方法形成mpcr检测量，并对其进行周跳探测，可以确保mpcr在不存在伪距多路径误差时近似服从零阶多项式分布，因此，通过检验mpcr的时间序列分布即可判断是否存在伪距多路径效应。相比于现有的后处理mp1和mp2方法，本发明不需要进行窗口数据处理，可以实时的检测伪距多路径效应。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。