矢量结构对载波相位的预测

doi:10.7527/S1000-6893.2022.27403

Abstract

Abstract:

Carrier phase ranging is usually used for high-precision positioning. When the signal of the Global Navigation Satellite System （GNSS） receiver is affected by occlusion， interference and other environments， the carrier phase is prone to the problem of discontinuous tracking， which affects the positioning accuracy. To solve this problem， this paper proposes a carrier phase prediction method using the vector structure. The predicted value assists carrier phase tracking. To achieve better tracking of the carrier phase with the predicted value， the influence proportion of the predicted value on the carrier phase is determined by the quality of the received signal. Finally， the experiment verifies that prediction of the carrier phase through the vector structure can effectively improve the tracking ability of the carrier phase， so as to keep a continuous tracking of the carrier phase and effectively improve the positioning accuracy.

Key words: unsatisfactory environment, high-precision, vector structure, carrier phase prediction, continuous tracking

CLC Number:

V243.1

Jicheng DING, Xinting HE, Tianwei PEI, Hao YANG. Prediction of carrier phase by vector structure[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2023, 44(S1): 727403-727403.

Figures/Tables 23

Fig.1

Fig.2

Table 1

Fig.3

Fig.4

Fig.5

Fig.6

Fig.7

Fig.8

Fig.9

Fig.10

Fig.11

Fig.12

Fig.13

Table 2

Table 3

Fig.14

Fig.15

Fig.16

Fig.17

Fig.18

Fig.19

Table 4

References 24

1	谢钢. GPS原理与接收机设计［M］. 北京：电子工业出版社， 2009.
	XIE G. Principles of GPS and receiver design［M］. Beijing： Publishing House of Electronics Industry， 2009 （in Chinese）.
2	赵琳，丁继成，马雪飞. 卫星导航原理及应用［M］. 西安：西北工业大学出版社， 2011.
	ZHAO L， DING J C， MA X F. Principle and application of satellite navigation［M］. Xi’an： Northwestern Polytechnical University Press， 2011 （in Chinese）.
3	鲁郁. 北斗/GPS双模软件接收机原理与实现技术［M］. 北京：电子工业出版社， 2016.
	LU Y. Principle and implementation technology of Beidou/GPS dual-mode software receiver［M］. Beijing： Publishing House of Electronics Industry， 2016 （in Chinese）.
4	王建敏，吴恺，李特. BDS三频数据周跳探测与修复方法研究［J］. 导航定位学报， 2021， 9（5）： 41-47.
	WANG J M， WU K， LI T. Research on cycle slip detection and restoration of BDS tri-frequency data［J］. Journal of Navigation and Positioning， 2021， 9（5）： 41-47 （in Chinese）.
5	滕云龙，师奕兵，郑植. 单频载波相位的周跳探测与修复算法研究［J］. 仪器仪表学报， 2010， 31（8）： 1700-1705.
	TENG Y L， SHI Y B， ZHENG Z. Algorithm of cycle-slip detection and correction in single-frequency carrier phase［J］. Chinese Journal of Scientific Instrument， 2010， 31（8）： 1700-1705 （in Chinese）.
6	李博峰，秦园阳，陈广鄂. 基于无几何电离层滤波模型的北斗三号系统相位周跳与中断修复方法［J］. 测绘学报， 2022， 51（4）： 501-510.
	LI B F， QIN Y Y， CHEN G E. BDS-3 cycle slip and data gap repair based on the geometry-free ionosphere-filter model［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica， 2022， 51（4）： 501-510 （in Chinese）.
7	冯叶宇，黄劲松. 一种单频RTK周跳探测及处理方法［J］. 测绘地理信息， 2021， 46（6）： 22-26.
	FENG Y Y， HUANG J S. A cycle slip processing method for single frequency RTK［J］. Journal of Geomatics， 2021， 46（6）： 22-26 （in Chinese）.
8	陈旭升. 改进局部均值分解的单频周跳探测与修复方法［J］. 测绘科学， 2021， 46（12）： 36-43.
	CHEN X S. Research on single-frequency cycle-slip detection and correction method based on improved LMD-SVR model［J］. Science of Surveying and Mapping， 2021， 46（12）： 36-43 （in Chinese）.
9	戴振东，张凯渊，刘佩林，等. 面向低成本GNSS接收机终端的周跳修复策略［J］. 导航定位与授时， 2021， 8（6）： 125-130.
	DAI Z D， ZHANG K Y， LIU P L， et al. A cycle skip repair strategy for low cost GNSS receiver terminals ［J］. Navigation Positioning and Timing， 2021， 8（6）： 125-130 （in Chinese）.
10	SPILKER J J. Vector delay lock loop processing of radiolocation transmitter signals： US. US5398034［P］. 1995-03-14.
11	HENKEL P， GIGER K， GUNTHER C. Multifrequency， multisatellite vector phase-locked loop for robust carrier tracking［J］. IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing， 2009， 3（4）： 674-681.
12	YANG H T， ZHOU B， WANG L X， et al. Performance and evaluation of GNSS receiver vector tracking loop based on adaptive cascade filter［J］. Remote Sensing， 2021， 13（8）： 1477.
13	ABEDI A A， MOSAVI M R. Low Computational-complexity vector tracking for low-cost GNSS receivers［J］. Measurement， 2022， 195： 111171.
14	TU Z Y， LOU Y D， GUO W F， et al. Design and validation of a cascading vector tracking loop in high dynamic environments［J］. Remote Sensing， 2021， 13（10）： 2000.
15	BREWER J， RAQUET J. Differential vector phase locked loop［J］. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems， 2016， 52（3）： 1046-1055.
16	ZHODZISHSKY M， YUDANOV S， VEITSEL V， et al. Co-OP tracking for carrier phase［C］∥ ION GPS-98. 1998： 653-664.
17	XIE P， PETOVELLO M G. Phase prediction method in GNSS receivers with application to phase reacquisition［J］. Navigation， 2012， 59（2）： 107-118.
18	王前，金天，吴雨航，等. 矢量频率跟踪辅助锁相环的设计与实现［J］. 中国惯性技术学报， 2018， 26（6）： 747-751.
	WANG Q， JIN T， WU Y H， et al. Design and implementation of phase lock loop assisted by vector frequency tracking［J］. Journal of Chinese Inertial Technology， 2018， 26（6）： 747-751 （in Chinese）.
19	YANG R， HUANG J H， ZHAN X Q， et al. Decentralized FLL-assisted PLL design for robust GNSS carrier tracking［J］. IEEE Communications Letters， 2021， 25（10）： 3379-3383.
20	JIANG C H， CHEN S， CHEN Y W， et al. Research on a chip scale atomic clock aided vector tracking loop［J］. IET Radar， Sonar & Navigation， 2019， 13（7）： 1101-1106.
21	班亚龙. INS辅助PLL载波相位跟踪环路高动态测试［J］. 中国测试， 2019， 45（10）： 45-52.
	BAN Y L. Tests and analysis of PLL with INS aiding under high dynamics［J］. China Measurement & Test， 2019， 45（10）： 45-52 （in Chinese）.
22	SUN Z Y， WANG X L， FANG S J， et al. Design of an adaptive GPS vector tracking loop with the detection and isolation of contaminated channels［J］. GPS Solutions， 2017， 21（2）： 701-713.
23	朱军，李秋瑾，李凯，等. 卫星组网系统下的多普勒频移估计与补偿［J］. 北京邮电大学学报， 2020， 43（3）： 66-71.
	ZHU J， LI Q J， LI K， et al. Doppler shift estimation and compensation under satellite networking system［J］. Journal of Beijing University of Posts and Telecommunications， 2020， 43（3）： 66-71 （in Chinese）.
24	李卓，张提升，严昆仑，等. 一种改善GPS接收机载波相位连续性的相位预测方法［J］. 大地测量与地球动力学， 2018， 38（12）： 1280-1284.
	LI Z， ZHANG T S， YAN K L， et al. A phase prediction method for improving carrier phase continuity of GPS receiver［J］. Journal of Geodesy and Geodynamics， 2018， 38（12）： 1280-1284 （in Chinese）.

载噪片/dBHz	预测载波相位值所占比例/%
50≤CNR<60	20
40≤CNR<50	30
30≤CNR<40	40
20≤CNR<30	60
CNR≤20	80
失锁	100

接收机类型	CEP95（水平）/m	CEP95（天向）/m
传统标量接收机	4.62	3.02
矢量码频率跟踪接收机	2.69	2.01
基于PPP无预测值辅助	1.06	0.76
基于PPP有预测值辅助	0.33	0.22

基于PPP有预测值辅助接收机与其他接收机定位精度对比	CEP95水平方向精度提升百分比	CEP95垂直方向精度提升百分比
与传统标量接收机对比	92.86	92.72
与矢量码相位跟踪接收机对比	87.73	89.05
与基于PPP无预测值辅助接收机对比	68.87	71.05

实验场景与性能提高	CEP95 （水平）	CEP95 （垂直）
场景1+传统	11.72 m	10.33 m
场景1+矢量	0.44 m	0.37 m
性能提高百分比（场景1）	96.25%	96.42%
场景2+传统（多路径严重）	13.10 m	21.02 m
场景2+矢量（多路径严重）	0.45 m	0.50 m
性能提高百分比（场景2）	96.56%	97.62%
相对多路径抑制作用提高百分比	0.31%	1.20%

[1]	ZHAO Pengbing, SHI Yaoyao, NING Liqun. Technology Research on High-precision Control of A-axis in Efficient and Powerful Milling Machine for Blisk Manufacturing [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2013, 34(7): 1706-1715.
[2]	QU Weiwei, DONG Huiyue, KE Yinglin. Pose Accuracy Compensation Technology in Robot-aided Aircraft Assembly Drilling Process [J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2011, 32(10): 1951-1960.

Prediction of carrier phase by vector structure

RichHTML

PDF (PC)

Knowledge

Abstract

Cite this article

share this article

Figures/Tables 23

References 24

Related Articles 2

Recommended Articles

Metrics

Comments