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一种基于双差观测的BDS周跳探测与修复方法
一种基于双差观测的BDS周跳探测与修复方法
导言
随着人类对于空间的认知越来越深入，对于定位的需求也越来越强烈。全球卫星导航系统（GNSS）作为目前最为先进的定位技术，已成为现代社会定位领域最为常用的一种技术。其中，北斗卫星导航系统（BDS）作为中国自主研发的全球卫星导航系统，正日益受到越来越多的关注和应用。在BDS定位领域，周跳问题一直是一个普遍而严重的问题，可以导致BDS定位精度的降低和误差的增加。因此，周跳探测与修复技术一直是BDS定位研究中的热点领域。
本文针对BDS周跳问题，提出了一种基于双差观测的BDS周跳探测与修复方法。本文首先介绍了BDS周跳的定义和危害，然后阐述了双差观测的概念以及其在周跳探测中的应用。接着，本文详细描述了基于双差观测的周跳探测和修复的流程。最后，通过实验仿真验证了本文方法的有效性。
一、BDS周跳的定义和危害
周跳是指当信号收到一定干扰后，接收机顺序相位计数器的计数值发生了突变。这种突变导致了在信号的相位计算中出现了整倍数的跳变，因此称之为周跳。由于周跳现象的出现，导致接收机在计算卫星信号在接收机和卫星之间的时间延迟时，会产生整倍数个波长的误差，从而引起定位精度的下降，同时还会使导航解算的矩阵退化，导致定位不可用。
二、双差观测的概念和应用
双差观测是指观测值相互相减得到的差值。在BDS定位中，通常利用双差技术来减少大气延迟、卫星钟差等误差对于定位精度的影响。在BDS周跳探测中，我们通常采用双差载波相位观测值进行周跳探测，这样可以消除掉接收机钟差和相位模糊度的影响。
三、基于双差观测的周跳探测和修复方法
（一）周跳探测
在本文方法中，我们采用了差分相位变化率（DDV）检测法进行周跳探测。DDV法是一种基于频率变换的周跳探测方法，其基本思想是计算双差观测值的一阶差分，然后通过时间差分法计算出接收机时钟的频率变化率，最后检验其变化率是否超过了一个阈值。当时钟频率的变化率超过了阈值时，则判定发生了周跳。
（二）周跳修复
在周跳探测之后，需要对周跳进行修复。我们采用了最小二乘法（LSQ）修复方法来对周跳进行修复。该方法的基本思想是将观测方程中的周跳误差项视为未知参数，然后通过最小化方差的方式来估计出周跳误差项的取值。此外，为了提升定位精度，我们还采用了基于历史数据的自适应阈值法，根据历史数据中的测量噪声和周跳率信息，自适应调整阈值来提升周跳修复方法的精度和鲁棒性。
四、实验仿真结果分析
为了验证本文方法的有效性，我们采用了仿真实验。实验采用了BDS伪距信号作为输入数据，通过添加噪声和人工模拟周跳来模拟实际的定位场景。实验结果表明，本文方法能够准确地探测和修复周跳，有效地提升了BDS定位的精度和鲁棒性。
五、结论
本文提出了一种基于双差观测的BDS周跳探测与修复方法，采用DDV法进行周跳探测，采用LSQ方法进行周跳修复，并结合历史数据自适应调整阈值来提升修复精度和鲁棒性。实验结果表明，本文方法能够有效地探测和修复BDS周跳，提升了BDS定位的精度和可靠性。