卫星钟差改正

1、测绘工程测绘工程10-110-1班班2 钟差钟差 钟读数与真实系统时间之间的差异钟读数与真实系统时间之间的差异 时钟的特性时钟的特性 钟差对卫星测距的影响钟差对卫星测距的影响 0201020dtttaa ttatty tt 钟差钟偏钟速/钟漂/频偏钟的老化率/频漂随机项RRSSRSRSDcTtTtc TTctt 真实距离真实接收时间接收机钟差真实发射时间卫星钟差1.时钟特性及其对卫星测距的影响 2012Soottaa tta tt1.采用广播星历中的钟差改正参数进行改正采用广播星历中的钟差改正参数进行改正在精度要求不高的情况下使用在精度要求不高的情况下使用钟差多项式钟差多项式2.卫星钟差及其处

2、理方法卫星钟差及其处理方法处理方法：2.2.采用相对定位或差分采用相对定位或差分ABI站间差分：B I-A I2.卫星钟差及其处理方法卫星钟差及其处理方法处理方法：3.3.使用使用IGSIGS提供的精密卫星钟差改正数提供的精密卫星钟差改正数2.卫星钟差及其处理方法卫星钟差及其处理方法处理方法： IGS IGS 发布的发布的GPSGPS精密星历精密星历( (* *.SP3.SP3文件文件) )是是WGS-84WGS-84坐坐标系间隔为标系间隔为15min15min的每颗卫星的三维坐标的每颗卫星的三维坐标(x y z)(x y z)GPSGPS精密数据处理需要精密数据处理需要间隔间隔1s1s的卫星

3、坐标。的卫星坐标。GPSGPS接收机的采样率一般为接收机的采样率一般为30s30s或者或者15s15s甚至更密甚至更密 IGS IGS发布的钟差为发布的钟差为5min5min( (* *.clk.clk文件文件) )和和30s30s( (* *.clk_30s.clk_30s文件文件) )间隔的间隔的。卫星坐标卫星坐标钟差钟差不符不符处理方法：内插处理方法：内插存在问题存在问题：不符不符3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密卫星提供的精密卫星钟差钟差改正改正参参数数 1.Lagrange(1.Lagrange(拉格朗日）多项式插值拉格朗日）多项式插值设有设有n+1n+1个节点时刻个节点时刻t

4、 t0 0,t,t1 1t tn n对应的精密星历坐标某对应的精密星历坐标某项项( (或钟差或钟差) )为为:y:y0 0,y,y1 1 y yn n, ,则计算任意时刻卫星坐标则计算任意时刻卫星坐标( (或钟差或钟差) )的的n n阶插值多项式为阶插值多项式为: : 利用公式分别对卫星坐标的三个分量利用公式分别对卫星坐标的三个分量(x y z)(x y z)和钟差进行插值计算和钟差进行插值计算, ,得到观测时刻卫星的坐标和钟差。得到观测时刻卫星的坐标和钟差。n n0 00 00 01 10 00 0+ +1 1i iy y( ( ） = =( (）y y = =( () )( () )( (

5、) )( () )( () )( () )( () )( () )n ni ii ik ki ik ki ii ik kn ni ii in ni ii ii ii ii ii ii ii in nx xx xt tx xx xt tt tt tt tt tt tt tt ty yt tt tt tt tt tt tt tt t T(t)tt3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密卫星提供的精密卫星钟差钟差改正改正参参数数缺点：缺点：用拉格朗日插值多项式计算数值用拉格朗日插值多项式计算数值, ,当精度不够当精度不够, ,增加节点时增加节点时, ,因基函因基函数和每一个节点有关数和每一个节点有关

6、, ,原来的数原来的数据都不能利用据都不能利用, ,要重新计算要重新计算 2.Neville2.Neville（内维尔）插值（内维尔）插值 基本思路基本思路：NevilleNeville插值是一种插值是一种线性逐次插值线性逐次插值, , 是通过低是通过低一次多项式的组合来获得高一次插值多项式。一次多项式的组合来获得高一次插值多项式。 基本做法：基本做法：首先求出若干个一次插值多项式的值首先求出若干个一次插值多项式的值, ,利用它利用它们之间的两两组合得到若干个二次插值多项式们之间的两两组合得到若干个二次插值多项式, ,进一步利进一步利用这些二次多项式间的两两组合来得到若干个三次多项式用这些二次

7、多项式间的两两组合来得到若干个三次多项式, ,采用采用迭代方式迭代方式进行。进行。 设有设有n+1n+1个节点时刻个节点时刻t t0 0,t,t1 1 t tn n对应的精密星历坐标某对应的精密星历坐标某项项( (或钟差或钟差) )为为:y:y0 0,y,y1 1 y yn n, ,令令T Ti,Oi,O=y=yi i(i(i=0,1,2,n),=0,1,2,n),则有：则有：3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密卫星提供的精密卫星钟差钟差改正改正参参数数1,1,1,()()( ,1,2,)iijiji ji jijittTttTTtti jn3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密卫星提供

8、的精密卫星钟差钟差改正改正参参数数 按表按表1 1生成的逐次插值结果生成的逐次插值结果, ,每做一步检查一次插每做一步检查一次插值的精度值的精度, ,如不满足则继续增加节点如不满足则继续增加节点, ,无需重新计无需重新计算前面的插值算前面的插值, ,直到满足为止。当直到满足为止。当|T|Ti,ji,j-T-Ti-1,j-1i-1,j-1|E(E|E(E为设定的允许误差为设定的允许误差) )时时, ,即可认为即可认为T Ti,ji,j为为NevilleNeville的插的插值结果值结果。3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密卫星提供的精密卫星钟差钟差改正改正参参数数优优 点：点：有很好的承袭性

9、，以前算的数据都可以用，经常使有很好的承袭性，以前算的数据都可以用，经常使用用 3.Newton（牛顿）多项式插值（牛顿）多项式插值 设有设有n n个节点时刻个节点时刻t1,t2t1,t2tntn对应的精密星历坐标某对应的精密星历坐标某项项( (或钟差或钟差)f(t1),f(t2) )f(t1),f(t2) f(tn f(tn),),则牛顿插值的表则牛顿插值的表达式为：达式为：Pn(tPn(t) )即为所需内插时刻的对应卫星坐即为所需内插时刻的对应卫星坐( (或钟差或钟差) )的插值的插值结果。结果。 1 11 11 12 21 12 21 12 23 31 12 21 11 12 2, ,(

10、 ( ) )( () ), ,( () )( () ), , ,( () )( () )( () ), , ,n nn nn nP Pt tf ft tt tt tf ft tt tt tt tt tt tf ft tt tt tt tt tt tt tt tt tf ft tt tt t 3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密卫星提供的精密卫星钟差钟差改正改正参参数数 插值点位于节点中间附近插值点位于节点中间附近位置。分别运用三种内插方法位置。分别运用三种内插方法, ,使使用不同阶数得到的卫星坐标分量和钟差以及它们与真值的用不同阶数得到的卫星坐标分量和钟差以及它们与真值的差值如表差值如表2

11、 2所示所示。3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密卫星提供的精密卫星钟差钟差改正改正参参数数精度如何？表表2 2中发现当中发现当插值阶数大于插值阶数大于9 9阶阶时时, ,三种插值方法表现出一致三种插值方法表现出一致性性, ,三种插值方法的坐标三种插值方法的坐标插值精度都可以达到毫米级插值精度都可以达到毫米级, ,钟差钟差的插值精度可以小于的插值精度可以小于nsns级级, ,这些完全满足事后精密定位的要这些完全满足事后精密定位的要求。但求。但随着阶数的提高随着阶数的提高, ,插值精度并没有明显提高。插值阶插值精度并没有明显提高。插值阶数为数为8 8阶以下时插值精度有明显下降阶以下时插值精度

12、有明显下降, ,不能满足精密定位的不能满足精密定位的要求。要求。规规 律：律：3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密卫星提供的精密卫星钟差钟差改正改正参参数数 当当插值点位于所选取节点的两端插值点位于所选取节点的两端时时, ,选取同一天的精密星选取同一天的精密星历来内插历来内插, ,三种方法的插值结果如下三种方法的插值结果如下: :3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密卫星提供的精密卫星钟差钟差改正改正参参数数通过表通过表3,3,发现当插值点不在节点中央时发现当插值点不在节点中央时, ,三种插值方法三种插值方法仍然表现出一致性仍然表现出一致性, ,且都且都在在9 9阶的时候达到精度最高阶的时候达到精度最高, ,随随着插值阶数的增大精度反而降低着插值阶数的增大精度反而降低, ,插值精度在厘米或分插值精度在厘米或分米级甚至更低米级甚至更低, ,并且变化迅速。并且变化迅速。规律：规律：3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密卫星提供的精密卫星钟差钟差改正改正参参数数总结总结1.时钟特性及其对卫星测距的影响 （钟差多项式改正）（钟差多项式改正）2.卫星钟差及其处理方法卫星钟差及其处理方法3.使用使用IGS提供的提供的精密卫星精密卫星钟差钟差改正改正参参数数3.Newton3.Newton（牛顿）多项式插值