GNSS周跳探測與修復(fù)

GNSS定位測量GNSS周跳探測與修復(fù)主要內(nèi)容2023/5/1321.什么是周跳2.周跳的特性3.周跳的探測與修復(fù)4.小結(jié)2023/5/133本次課涉及到的名詞載波相位測量中的整周計(jì)數(shù)載波相位測量中的不足一整周的部分1.什么是周跳2023/5/134正確正確少n周正確少n周正確少n周正確計(jì)數(shù)器中止累積計(jì)數(shù)丟失n周這種整周計(jì)數(shù)出現(xiàn)系統(tǒng)偏差而不足一周的部分仍然保持正確的現(xiàn)象稱為整周跳變。衛(wèi)星接收機(jī)時(shí)刻時(shí)刻1.什么是周跳2023/5/135產(chǎn)生周跳的原因信號被遮擋，導(dǎo)致衛(wèi)星信號無法被跟蹤儀器故障，導(dǎo)致差頻信號無法產(chǎn)生衛(wèi)星信號信噪比過低，導(dǎo)致整周計(jì)數(shù)錯(cuò)誤接收機(jī)在高速動(dòng)態(tài)的環(huán)境下進(jìn)行觀測，導(dǎo)致接收機(jī)無法正確跟蹤衛(wèi)星信號衛(wèi)星瞬時(shí)故障，無法產(chǎn)生信號2.周跳的特性2023/5/136只影響整周計(jì)數(shù)——周跳為波長的整數(shù)倍將影響從周跳發(fā)生時(shí)刻（歷元）之后的所有觀測值周跳的特性周跳的探測必須要進(jìn)行歷元差分原始數(shù)據(jù)歷元間差分歷元?dú)v元3.周跳的探測與修復(fù)2023/5/1371.歷元間高次差分2.多項(xiàng)式擬合法3.用雙頻觀測值來探測、修復(fù)周跳4.三差觀測值解基線回代法周跳探測與修復(fù)的幾種代表性方法周跳的探測與修復(fù)實(shí)質(zhì)就是如何從載波相位觀測值的時(shí)間序列中尋找可能存在的這種系統(tǒng)性的粗差并加以改正。2023/5/1383.周跳的探測與修復(fù)1.歷元間高次差分一般對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行歷元間差分適用于單頻/雙頻接收機(jī)主要受限于接收機(jī)鐘的穩(wěn)定性連續(xù)周跳探測困難只能探測修復(fù)大周跳可根據(jù)差分后周跳在不同歷元被放大的倍數(shù)不同這一特點(diǎn)修復(fù)3.周跳的探測與修復(fù)序號iInt(φ)+Fr(φ)一次差二次差三次差四次差五次差

30464623.1581

11210.0672

31475833.2251398.6859

11608.75311.1281

32487441.9784399.81401.379112008.56712.5072-1.958733499450.5455402.3212-0.579612410.88831.92771.543534511861.4338404.24890.963912815.13722.8916-1.236035524676.5710407.1405-0.272113222.27772.6195-0.149836537898.8487409.7600-0.421913632.03772.1976037551530.8864411.9576-0.421914043.99511.775738565574.8817413.7333

14457.7284

39579932.6101

2023/5/1391.歷元間高次差分相位觀測值的高次差（無周跳）四次差已趨于0，呈現(xiàn)偶然誤差特性。主要是由接收機(jī)鐘誤差引起。徑向速度徑向加速度=511861.4338—499450.54553.周跳的探測與修復(fù)序號iInt(φ)+Fr(φ)一次差二次差三次差四次差五次差

30464623.1581

11210.0672

31475833.2251398.6859

11608.75311.1281

32487441.9784399.81401.379112008.56712.5072-101.958633499450.5455402.3212-100.579512410.8883-98.0723401.543534511861.4338304.2489300.963912715.1372202.8916-601.236035524576.5710507.1405-300.272113222.2777-97.3805399.850236537798.8487409.760099.578113632.03772.1976-100.000037551430.8864411.9576-0.421914043.99511.7757

38565474.8817413.7333

14457.7284

39579932.6101

2023/5/13101.歷元間高次差分有周跳時(shí)的高次差含有周跳誤差量逐次放大3.周跳的探測與修復(fù)2023/5/13111.歷元間高次差分

鐘差引起的原始觀測值觀測誤差推導(dǎo)在以上假設(shè)下，歷元間五次差分后能探測的最小周跳一次差分后，能探測的最小周跳為原始觀測值可探測的最小周跳同理，經(jīng)過五次差分后，能探測的最小周跳為：2508cylce3.周跳的探測與修復(fù)2023/5/13122.多項(xiàng)式擬合法多項(xiàng)式擬合數(shù)學(xué)模型切記：擬合觀測值必須是經(jīng)過歷元差分后的觀測值最小二乘求解擬合系數(shù)根據(jù)擬合殘差探測周跳3.周跳的探測與修復(fù)2023/5/13132.多項(xiàng)式擬合法站際星際雙差觀測數(shù)據(jù)；顯然有多個(gè)大周跳采用多項(xiàng)式擬合剔除大周跳后的雙差序列3.周跳的探測與修復(fù)2023/5/13142.多項(xiàng)式擬合法一段沒有周跳的三差觀測值經(jīng)多項(xiàng)式擬合后的殘差3.周跳的探測與修復(fù)2023/5/13152.多項(xiàng)式擬合法多項(xiàng)式擬合階數(shù)不宜太高，超過4階就會(huì)震蕩擬合標(biāo)準(zhǔn)差隨著階數(shù)的增加迅速減小擬合時(shí)應(yīng)給于階數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差雙重條件限制周跳數(shù)量不能太多3.周跳的探測與修復(fù)2023/5/13163.用雙頻觀測值來探測、修復(fù)周跳雙頻接收機(jī)有f1、f2兩個(gè)頻率，對某GPS衛(wèi)星的載波相位觀測值可寫為：采用雙頻載波相位觀測值的組合，并考慮電離層折射改正，有：3.周跳的探測與修復(fù)2023/5/13174.三差觀測值解基線回代法利用三差迭代解基線回代探測周跳的數(shù)學(xué)模型：非差相位觀測方程雙差相位觀測方程（忽略各項(xiàng)殘留誤差的影響）三差相位觀測方程（消除整周模糊度）4.小結(jié)2