GNSS周跳探测与修复

GNSS定位测量GNSS周跳探测与修复主要内容2023/5/1321.什么是周跳2.周跳的特性3.周跳的探测与修复4.小结2023/5/133本次课涉及到的名词载波相位测量中的整周计数载波相位测量中的不足一整周的部分1.什么是周跳2023/5/134正确正确少n周正确少n周正确少n周正确计数器中止累积计数丢失n周这种整周计数出现系统偏差而不足一周的部分仍然保持正确的现象称为整周跳变。卫星接收机时刻时刻1.什么是周跳2023/5/135产生周跳的原因信号被遮挡，导致卫星信号无法被跟踪仪器故障，导致差频信号无法产生卫星信号信噪比过低，导致整周计数错误接收机在高速动态的环境下进行观测，导致接收机无法正确跟踪卫星信号卫星瞬时故障，无法产生信号2.周跳的特性2023/5/136只影响整周计数——周跳为波长的整数倍将影响从周跳发生时刻（历元）之后的所有观测值周跳的特性周跳的探测必须要进行历元差分原始数据历元间差分历元历元3.周跳的探测与修复2023/5/1371.历元间高次差分2.多项式拟合法3.用双频观测值来探测、修复周跳4.三差观测值解基线回代法周跳探测与修复的几种代表性方法周跳的探测与修复实质就是如何从载波相位观测值的时间序列中寻找可能存在的这种系统性的粗差并加以改正。2023/5/1383.周跳的探测与修复1.历元间高次差分一般对原始数据进行历元间差分适用于单频/双频接收机主要受限于接收机钟的稳定性连续周跳探测困难只能探测修复大周跳可根据差分后周跳在不同历元被放大的倍数不同这一特点修复3.周跳的探测与修复序号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.历元间高次差分相位观测值的高次差（无周跳）四次差已趋于0，呈现偶然误差特性。主要是由接收机钟误差引起。径向速度径向加速度=511861.4338—499450.54553.周跳的探测与修复序号iInt(φ)+Fr(φ)一次差二次差三次差四次差五次差

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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

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2023/5/13101.历元间高次差分有周跳时的高次差含有周跳误差量逐次放大3.周跳的探测与修复2023/5/13111.历元间高次差分

钟差引起的原始观测值观测误差推导在以上假设下，历元间五次差分后能探测的最小周跳一次差分后，能探测的最小周跳为原始观测值可探测的最小周跳同理，经过五次差分后，能探测的最小周跳为：2508cylce3.周跳的探测与修复2023/5/13122.多项式拟合法多项式拟合数学模型切记：拟合观测值必须是经过历元差分后的观测值最小二乘求解拟合系数根据拟合残差探测周跳3.周跳的探测与修复2023/5/13132.多项式拟合法站际星际双差观测数据；显然有多个大周跳采用多项式拟合剔除大周跳后的双差序列3.周跳的探测与修复2023/5/13142.多项式拟合法一段没有周跳的三差观测值经多项式拟合后的残差3.周跳的探测与修复2023/5/13152.多项式拟合法多项式拟合阶数不宜太高，超过4阶就会震荡拟合标准差随着阶数的增加迅速减小拟合时应给于阶数和标准差双重条件限制周跳数量不能太多3.周跳的探测与修复2023/5/13163.用双频观测值来探测、修复周跳双频接收机有f1、f2两个频率，对某GPS卫星的载波相位观测值可写为：采用双频载波相位观测值的组合，并考虑电离层折射改正，有：3.周跳的探测与修复2023/5/13174.三差观测值解基线回代法利用三差迭代解基线回代探测周跳的数学模型：非差相位观测方程双差相位观测方程（忽略各项残留误差的影响）三差相位观测方程（消除整周模糊度）4.小结2