GPS测量与数据处理课件

GPS测量原理及应用

11.

GPS的产生、发展及前景2GPS是什么？3GPS的英文全称是NAVSTARGlobalPositionSystem，简称GPS,其意为“导航星测时与测距全球定位系统”,或简称全球定位系统。NAVSTAR:NAVigationSatellite(Signal,System)TimingAndRanging?GPS是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。常规（地面）定位方法采用的仪器设备尺：铟钢尺光学与数字仪器：经纬仪，水准仪电磁波或激光仪器：测距仪综合多种技术的仪器：全站仪观测值角度或方向观测距离观测高差观测天文观测方法4常规定位方法的局限性需要事先布设大量的地面控制点/地面站（多于GPS，why？）观测点之间需要保证通视需要修建觇标/架设高大的天线边长受到限制观测难度大效率低：无用的中间过渡点观测受气候、环境条件限制受系统误差影响大，如地球旁折光难以确定地心坐标无法同时精确确定点的三维坐标5子午卫星系统及其局限性系统简介NNSS–NavyNavigationSatelliteSystem（海军导航卫星系统），由于其卫星轨道为极地轨道，故也称为Transit（子午卫星系统），采用多普勒效应进行导航定位，也被称为多普勒定位系统美国研制、建立1958年12月至1964年1月建成1967年7月解密供民用，总用户9.5万，军方650（<1%）6子午卫星子午卫星星座子午卫星系统及其局限性系统组成空间部分卫星：发送导航定位信号（信号：4.9996MHz

30=149.988MHz；4.9996MHz

80=399.968MHz；星历）卫星星座–由6颗卫星构成，6轨道面，轨道高度1075km地面控制部分包括：跟踪站、计算中心、注入站、控制中心和海军天文台用户部分多普勒接收机7大地测量多普勒接收机-1（MX1502）大地测量多普勒接收机-2（CMA751）子午卫星系统应用及精度应用领域海上船舶的定位大地测量精度单点定位：15次合格卫星通过（两次通过之间的时间间隔为0.8h~1.6h），精度约为10m联测定位：各站共同观测17次合格卫星通过，精度约为0.5m8多普勒联测定位多普勒单点定位子午卫星系统的局限性系统缺陷卫星少，观测时间和间隔时间长不是一个连续的、独立的卫星导航系统导航定位精度低卫星信号频率低，不利于补偿电离层折射效应的影响卫星轨道低，难以进行精密定轨9TRANSIT系统卫星：6颗极地轨道轨道高度：1075km信号频率：400MHz、150MHz绝对定位精度：1m相对定位精度：0.1m~0.5m定位原理：多普勒定位存在问题：卫星少，无法实现实时定位；轨道低，难以精密定轨；频率低，难以消除电离层影响。子午卫星的局限性导致GPS的产生GPS的发展简史：方案论证阶段1973年12月，美国国防部批准研制GPS1978年2月22日，第1颗GPS试验卫星发射成功1973-1979：共发射了4颗试验卫星，研制了地面接收机及建立地面跟踪网。

10GPS的发展简史：全面研制和试验阶段1979-1987：陆续发射了7颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。

11GPS的发展简史：实用组网阶段1989年2月14日，第1颗GPS工作卫星发射成功。1991年，在海湾战争中，GPS首次大规模用于实战。1993年底实用的GPS网即（21+3）GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。1995年7月17日，GPS达到FOC–完全运行能力（FullOperationalCapability）。12GPSOverview建立国家:美国目的：在全球范围内提供实时、连续、全天候的导航定位及授时服务开始筹建时间：1973年完全建成时间：1995年系统构成：空间部分、地面控制部分、用户部分服务方式：由多颗卫星所组成的卫星星座提供导航定位服务定位原理：距离交会测距原理：被动式电磁波测距特点：全球覆盖、全天候、不间断、精度高132.GPS在各个领域中的应用14GPS的应用：军事15美国海军核潜艇

GPS的应用：交通运输航运、航空搜索陆路交通（车辆导航、监控）船舶远洋导航和进港引水16电台监视屏计算机动态监视GPS的应用：测绘17全球IGS跟踪站分布图GPS的应用：测绘18GPS的应用：测绘19GPS的应用：测绘20GPS的应用：测绘在航空摄影测量、地籍测量、海洋测量中的应用21GPS的应用：地球物理22GPS的应用：地球物理23GSRM上次课程主要内容回顾什么是GPS子午卫星系统（了解）GPS的应用24GPS的应用：地球物理25GPS的应用：地球物理26GPS的应用：地球物理27GPS的应用：地球物理28Wrightetal.,GRL,2012(2011Tohoku-OkiEarthquake)GPS的应用：地球物理29Changetal.,GRL,2010GPS的应用：精准农业30GPS的应用：精密定轨31GPS的应用：大气科学32A地基GPS大气探测GPS掩星（空基GPS探测）GPS在其它领域中的应用资源勘探个人旅游及野外探险电力、广播、电视、通讯等网络的时间同步、时间传递….333.美国政府的GPS政策34美国政府的GPS政策SPS与PPSSPS–

标准定位服务使用C/A码，民用2DRMS水平=100m2DRMS垂直=150-170m2DRMS时间=340nsPPS–

精密定位服务可使用P码，军用2DRMS水平=22m2DRMS垂直=27.7m2DRMS时间=200ns35美国政府的GPS政策SA技术（1990.3.25-2000.5.1）SelectiveAvailability–选择可用性人为降低普通用户的测量精度。ε技术：降低星历精度（加入随机变化）δ技术：卫星钟加高频抖动 （短周期，快变化）AS技术（1994.1.31-至今）Anti-Spoofing–反电子欺骗P码加密，P+W

Y36GPS现代化1999年1月25日，美国副总统戈尔宣布，将斥资40亿美元，进行GPS现代化。GPS现代化实质是要加强GPS对美军现代化战争中的支撑和保持全球民用导航领域中的领导地位。37GPS现代化GPS现代化的内涵：保护：即GPS现代化是为了更好地保护美方和友好方的使用，要发展军码和强化军码的保密性能，加强抗干扰能力；阻止：即阻扰敌对方的使用，施加干扰，施加SA，AS等；保持：即是保持在有威胁地区以外的民用用户有更精确更安全的使用。384.其它卫星导航定位系统的概况39其它卫星导航定位系统：GLONASSGLONASS－GLObalNAvigationSatelliteSystem（全球导航卫星系统）开发者:俄罗斯（前苏联）系统构成卫星星座地面控制部分用户设备40GLONASS与GPS的比较参数GLONASSNAVSTARGPS系统中的卫星数21＋321＋3轨道平面数36轨道倾角64.8°55°轨道高度19100km20180km轨道周期（恒星时）11h15min12h卫星信号的区分FDMACDMAL1频率1602~1615MHz频道间隔0.5625MHz1575MHzL2频率1246~1256MHz频道间隔0.4375MHz1228MHz41其它卫星导航定位系统：GLONASS卫星运行状况从1982年10月12日发射第一颗GLONASS卫星起，至1995年12月14日共发射了73颗卫星。由于卫星寿命过短，加之俄罗斯前一段时间经济状况欠佳，无法及时补充新卫星，故该系统不能维持正常工作。目前，GLONASS系统的境况有所改善，目前，在轨能正常工作的GLONASS卫星共有19颗，不过仍然无法提供全球全天候的服务。

42其它卫星导航定位系统：Galileo伽俐略（Galileo）卫星导航定位系统2002年3月24日欧盟决定研制组建自己的民用卫星导航定位系统——Galileo系统。Galileo卫星星座将由27颗工作卫星和3颗备用卫星组成，这30颗卫星将均匀分布在3个轨道平面上，卫星高度为23616km，轨道倾角为56°。Galileo系统是一种多功能的卫星导航定位系统，具有公开服务、安全服务、商业服务和政府服务等功能，但只有前两种服务是自由公开的，后两种服务则需经过批准后才能使用。43其它卫星导航定位系统：Galileo44theGalileosatelliteconstellation

其它卫星导航定位系统：Galileo2005年12月28日第一颗Galileo试验卫星（GalileoIn-OrbitValidationElements--GlOVE-A）成功进入高度为2.3万Km的预定轨道。2006年1月12日，GlOVE-A已开始向地面发送信号。这标志着总投资为34亿欧元（约合41亿美元）的计划已进入实施阶段。伽利略系统建成后，美欧两大相互兼容的导航定位系统将大大有助于提供导航定位的精度和可靠性。45其它卫星导航定位系统：北斗卫星导航系统

我国自行研制的两颗北斗导航试验卫星分别于2000年10月31日和12月20日从西昌卫星发射中心升空并准确进入预定的地球同步轨道（东经80º和140º的赤道上空），此外另一颗备用卫星也被送入预定轨道（东经110.5º的赤道上空），标志着我国拥有了自己的第一代卫星导航系统——BD–1。46其它卫星导航定位系统：北斗卫星导航系统

“北斗卫星导航系统”系统是由空间卫星、地面控制中心站和北斗用户终端三部分构成。空间部分包括两颗地球同步轨道卫星（GEO）组成。卫星上带有信号转发装置，完成地面控制中心站和用户终端之间的双向无线电信号的中继任务。47北斗1代卫星导航系统组成图其它卫星导航定位系统：北斗卫星导航系统48用户终端分为定位通信终端集团用户管理站终端差分终端校时终端等其它卫星导航定位系统：北斗卫星导航系统与GPS系统不同，所有用户终端位置的计算都是在地面控制中心站完成。因此，控制中心可以保留全部北斗终端用户机的位置及时间信息。同时，地面控制中心站还负责整个系统的监控管理。与GPS、GLONASS、Galileo等国外的卫星导航系统相比，BD–1有自己的优点。如投资少，组建快；具有通信功能；捕获信号快等。但也存在着明显的不足和差距，如用户隐蔽性差；无测高和测速功能；用户数量受限制；用户的设备体积大、重量重、能耗大等。49其它卫星导航定位系统：北斗卫星导航系统BD–2为了使我国的卫星导航定位系统的性能有实质性的提高，中央已决定研制组建第二代北斗卫星导航定位系统（BD–2）。从导航体制、测距方法、卫星星座、信号结构及接收机等方面进行全面改进。卫星星座计划由GEO卫星，IGSO卫星和MEO卫星组成。此项工作将成为”十一五”期间的一项重要工作，目前已经发射了11颗卫星。50北斗卫星导航系统51研制生产5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星，在西昌卫星发射中心用CZ-3A系列运载火箭发射共35颗卫星，西安卫星测控中心提供卫星发射组网与运行测控支持。

2012年形成区域无源服务能力2020年形成全球无源服务能力北斗卫星导航系统52空间段：由5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星组成Non-GEO卫星GEO卫星星座地面控制部分：由主控站、上行注入站和监测站组成北斗卫星导航系统53北斗系统地面段系统组成：用户段：由北斗用户终端以及与其它GNSS兼容的终端组成北斗卫星导航系统54北斗系统的用户终端

信号特征

工作频段B1:1559.052~1591.788MHzB2:1166.22~1217.37MHzB3:1250.618~1286.423MHz时间星座信号（实际发射）2012年5GEO+5IGSO+4MEO区域服务2020年5GEO+3IGSO+27MEO全球服务北斗卫星导航系统55GPS测量原理及应用

第二章：时间系统与坐标系统561.有关时间系统的一些基本概念57时间是什么？是事物存在或延续的过程与长度、质量一同称为宏观物质世界的三个基本量是四维空间中的一维具有绝对和相对两方面的特性时刻（历元）时间间隔58时间系统-规定时间测量的标准时间系统的要素：参考基准（起点）、尺度时间系统：由定义和相应的规定从理论上进行阐述时间系统框架：通过守时、授时以及时间频率测量和比对技术在全球范围内或某一区域内来实现和维持统一的时间系统。59时间基准作为时间尺度的基准的运动需要满足的条件：周期性运动，且运动周期十分稳定运动周期具有复现性不同时间系统的产生采用不同的原点和尺度60时间系统的建立常用建立时间基准的基础古代：燃香、沙漏近代：摆现代地球自转（世界时时间基准，10e-8）行星绕太阳公转（历书时时间基准，10e-10）电子、原子的谐波振荡（原子时时间基准，10e-14）时间系统的类型世界时（UT）、历书时（DT）、原子时（AT）61守时与授时守时：用来建立和／或维持时间频率基准，确定任一时刻的时间。评价系统内不同时钟的稳定度和准确度使用多台钟建立和维持时间系统框架授时通过媒介将时间系统所维持的时间信息和频率信息传递给用户62时钟的主要技术指标频率准确度（系统误差）振荡器所产生的实际震荡频率与其理论值之间的相对偏差反映钟速是否正确频率飘移率（频漂）（系统误差）频率准确度在单位时间内的变化量反映钟速的变化率（老化率）频率稳定度（随机误差）反映频标在一定时间间隔内所输出的平均频率的随机变化程度632.恒星时与太阳时64世界时系统世界时系统的时间标准以地球自转作为时间基准的时间系统不同类型世界时的产生由于观测地球自转所选的参考点不同，形成了不同的世界时恒星时：真恒星时、平恒星时太阳时：真太阳时、平太阳时在平太阳时的基础上，又定义了民用时和UT65恒星时（SiderealTime）参考点春分点尺度定义春分点两次经过地方上子午圈（上中天）的时间间隔为一恒星日。并由此派生出“时”、“分”、“秒”等单位。数值定义春分点相对于本地上子午圈的时角恒星时属于地方时66真恒星时与平恒星时真恒星时（GAST）：参考点为瞬时真春分点平恒星时（GMST）：参考点为瞬时平春分点真恒星时与平恒星时的关系67太阳时（SolarTime）参考点：太阳中心尺度定义太阳中心连续两次经过地方上子午圈（上中天）的时间间隔为一太阳日。并由此派生出“时”、分“、“秒”等单位。数值定义太阳中心相对于本地子午圈的时角，中午为0h，子夜为12h太阳时属于地方时68真太阳时与平太阳时真太阳时参考点：太阳中心尺度定义：太阳中心连续两次经过当地上子午圈的时间间隔为一个真太阳日。数值定义：太阳中心相对于本地子午圈的时角，中午为0h，子夜为12h特点优点：容易测定缺点：尺度不稳定（由于地球绕日公转时的速度不同，以及黄赤交角的存在，导致不同时间的真太阳时时长不同）69真太阳时与平太阳时平太阳时参考点：平太阳的中心尺度定义：平太阳中心连续两次经过当地上子午圈的时间间隔为一个平太阳日。数值定义：平太阳中心相对于本地子午圈的时角，中午为0h，子夜为12h特点优点：尺度稳定平太阳：在赤道上作匀速运动的假想太阳，其速度等于真太阳周年视运动的平均速度70恒星时与太阳时假定遥远的恒星与平太阳首次在某时刻通过当地上子午圈，由于地球既在自转又在绕太阳公转，因此，当该恒星第二次通过当地上子午圈时，地球还要自转一个角度，才能使平太阳第二次通过当地上子午圈，也就是说，恒星时日长比太阳时日长短：一个恒星日＝一个平太阳日–3m55.909s71世界时（UniversalTime）定义：格林尼治零子午线（本初子午线）处的民用时称为世界时。UT0、UT1、UT2问题的引出：极移和地球自转的不均匀（长期趋势变缓，且存在短周期变化和季节性变化）UT0：未改正的世界时UT1：引入极移改正的世界时UT2：引入极移改正和地球自转速度的季节改正的世界时72民用时使用平太阳时的不便之处平太阳时从正午算起，同一白天日期不同民用时启用时间：1925民用时的定义：mc=m+12h733.原子时、协调世界时与GPS时74原子时系统（AtomicTime）提出原子时的必要性需要稳定度和精度更高的时间基准秒长定义1967年10月，第十三届国际度量衡大会通过：位于海平面上的铯133原子基态在零磁场中在两个超精细能级间跃迁，所产生辐射振荡9192631770周所持续的时间为1原子时秒。起点定义：原本规定AT于UT2在1958年1月1日0h相同，但实际相差0.0039秒。75国际原子时（TempsAtomiqueInternational）建立时间：1971，国际时间局建立确定方法：现在由国际计量局（BIPM）依据全球约60个时间实验室中大约240台自由运转的原子钟所给出的数据，经数据统一处理给出。76协调世界时（UniversalTimeCoordinated）建立UTC的原因：满足高精度时间间隔测量的要求时刻与UT基本一致定义秒长与AT相同通过跳（闰）秒，与UT的差值保持在0.9秒内（通常在6月30日24h或12月31日24h进行跳秒）正闰秒（增加1秒）与负闰秒（减少1秒）77GPS时（GPSTime）说明GPS系统所采用的时间系统定义秒长采用原子时秒长，连续计时，1980年1月6日0h与UTC重合TAI与GPST的关系：TAI–GPST=19s784.建立在相对论框架下的时间系统79力学时系统（DynamicTime）定义：在天体运动方程中，时间T是一个独立的变量，根据行星在太阳系中的运动所得到的时间T所定义的时间被称为力学时。类型历书时（ET）地球力学时（TDT）太阳系质心力学时（TDB）80上次课程主要内容回顾美国的GPS政策GPS现代化的内涵（保护、阻止、保持）其他卫星定位系统时间系统（世界时、力学时、原子时）815.GPS中涉及的一些长时间计时方法82时间与卫星导航定位的关系计算卫星位置、速度计算卫星到接收机天线之间的距离83时间标示法：历法时间标示法建立在时间系统之上的时间表达方式历法（日历表示法）表示方法：年、月、日、时、分、秒。基础：建立在地球绕日公转、月球绕地公转等特点：反映季节变化，与日常生活密切相关；非连续，不利于数学表达。84时间标示法：儒略日儒略日（JulianDate）定义：是指从公元前4713年1月1日正午开始的天数。提出：由J.J.Scaliger在1583年提出的，所以该系统的名称源自JuliusScaliger（注意，不是JuliusCaesar）。特点：连续的，利于数学表达；不直观。85时间标示法：简化儒略日简化儒略日（ModifiedJulianDate-MJD）定义：从儒略日中减去2,400,000.5天来得到，给出的是从1858年11月17日子夜开始的天数。特点：连续的，利于数学表达，数值比儒略日小。86时间标示法：年积日与GPS时年积日定义：从当年1月1日开始的天数。GPS时定义：以1980年1月6日子夜为起点，用周数和周内的秒数来表示。87日历时间与儒略日的转换由日历时间转换到儒略日88日历时间与儒略日的转换由儒略日转换到日历时间89日历时间与GPS时间的转换由日历时间转换到GPS时间（两步）第一步：计算GPS周第二步：计算一周内的秒数由GPS时间转换到日历时间（两步）第一步：由GPS时间转换到儒略日第二步：由儒略日转换到日历时间90年积日的计算儒略日转换到年积日第一步：计算出日历时间第二步：计算出当年1月1日的儒略日第三步：两个儒略日求差加1，得出年积日年积日转换到儒略日第一步：计算出当年1月1日的儒略日JD1第二步：年积日加JD1减1得儒略日GPS时与年积日间的相互转换参照上面方法进行91GPS测量原理及应用

第三章：GPS的组成及信号结构921.全球定位系统的组成93GPS的系统组成GPS系统由三部分组成空间部分

SpaceSegment地面部分GroundSegment用户部分UserSegment94用户部分主控站USCG空间部分地面天线GPS的系统组成：空间部分95GPS卫星星座设计星座：21+321颗正式工作卫星+3颗活动的备用卫星

6个轨道面，平均轨道高度20200km，轨道倾角55

，周期11h58min（顾及地球自转，地球-卫星的几何关系每天提前4min重复一次）保证在每天24小时的任何时刻，在高度角15

以上，能够同时观测到4颗以上卫星当前星座：31颗GPS的系统组成：空间部分96GPS的系统组成：空间部分GPS卫星的地面轨迹97GPS的系统组成：空间部分GPS卫星

作用：接收、存储来自地面控制系统的导航电文在原子钟的控制下生成用于导航定位的信号（测距码、载波）采用二进制相位调制法将测距码和导航电文调制在载波上发送给用户按照地面控制系统的命令调整轨道、调整卫星钟等。其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。主要设备太阳能电池板原子钟（2台铯钟、2台铷钟）信号生成与发射装置98GPS的系统组成：空间部分GPS卫星类型试验卫星：BlockⅠ也称原型卫星，重774kg（包括310kg燃料），设计寿命5年。1978-1985年共发射了11颗试验卫星（第七颗失败）1995年最后一颗试验卫星停止工作工作卫星：BlockⅡ99GPS的系统组成：空间部分GPS卫星类型试验卫星：BlockⅠ工作卫星：BlockⅡBlockⅡ：9颗，重1.5t，设计寿命7.5年。存储星历能力为14天，具有SA和AS能力。BlockⅡA（Advanced）：19颗，重1.7t，设计寿命7.5年。卫星间可相互通信，存储星历能力为180天，SV35和SV36带有激光反射棱镜。BlockⅡR（Replacement/Replenishment）：设计寿命10年，卫星间可相互跟踪、相互通信。BlockⅡF（FollowOn）：新一代的GPS卫星,增设第三民用频率。2010/5/28发射第一颗，2011/7/16发射第二颗IIF卫星。100GPS的系统组成：空间部分101BlockIIRBlockIIABlockIIABlockIIRBlockIIFBlockIIRGPS的系统组成：地面监控部分地面监控部分（GroundSegment）组成主控站：1个监测站：17个注入站：3个通讯与辅助系统102GPS的系统组成：地面监控部分地面监控部分的分布103GPS的系统组成：地面监控部分主控站（1个）作用：管理、协调地面监控系统各部分的工作收集各监测站的数据，编制导航电文，送往注入站将卫星星历注入卫星卫星维护与异常情况的处理。地点：美国科罗拉多州法尔孔空军基地104GPS的系统组成：地面监控部分监测站（17个）作用：对视场中的GPS进行伪距测量采集气象信息对伪距观测值进行改正后再进行编辑、平滑和压缩，然后传给主控站105GPS的系统组成：地面监控部分注入站（3个）作用： 将导航电文注入GPS卫星。地点： 阿松森群岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度洋）和卡瓦加兰（太平洋）106GPS的系统组成：地面监控部分GPS地面系统被战争摧毁怎么办？自主导航（利用卫星间进行多普勒测量和伪距测量，180天星历的URA值从5000m提高到6m）。107GPS的系统组成：用户部分组成用户接收设备接收设备GPS信号接收机其它仪器设备108GPS的系统组成：用户部分组成用户接收设备接收设备GPS信号接收机其它仪器设备109GPS的系统组成：用户部分GPS信号接收机组成天线单元前置放大器接收天线接收单元信号通道存储器微处理器输入输出设备电源110天线单元接收单元天线相位中心定义无线电天线发射或接收信号的点特性L1和L2的相位中心不同天线相位中心的变化随信号方向（高度角、方位角）、信号强度变化表示方法采用平均相位中心及由相位中心的变化所引起的相位观测值的改正两部分来表示111消除天线平均相位中心偏差的影响归心改正法X标石中心=X平均相位中心-r*cos(theta)Y标石中心=Y平均相位中心-r*sin(theta)消去法天线指北，并采用同类型天线112天线的相位中心至观测点标志中心顶端的垂直距离。一般分上下两段：上段是相位中心至天线底面的距离，作为常数由厂家给出；下段是从天线底面至观测点标志中心顶端的距离，由用户测定。113天线高上次课程主要内容回顾GPS卫星的作用地面监控系统的作用天线高、相位中心1141152.载波与测距码概述116GPS卫星的基准频率f0由卫星上的原子钟直接产生频率为10.23MHz卫星信号的所有成分均是该基准频率的倍频或分频117载波作用搭载其它调制信号测距测定多普勒频移类型L1–频率：154f0=1575.43MHz；波长：19.03cmL2–频率：120f0=1227.60MHz；波长：24.42cm现代化后增加L5–频率：115f0=1176.45MHz；波长：25.48cm118载波特点所选择的频率有利于测定多普勒频移所选择的频率有利于减弱信号所受的电离层折射影响选择两个频率可以较好地消除信号的电离层折射延迟（电离层折射延迟于信号的频率有关）119测距码(1)码:表达信息的二进制数及其组合。如:控制测量一、二、三、四等。一二三四011011100比特:二进制组合中的每一位二进制数,又叫码元。码长:一个码中二进制数的个数。数码率:每秒钟传播的码长的个数(bit/s或BPS)。码周期:传播一个二进制数所需要的时间。

码周期=1/数码率120测距码121测距码(3)随机噪声码:每一时刻,码元是0或是1完全是随机的一组码序列,这种码元幅值是完全无规律的码序列,称为随机噪声码序列。它是一种非周期序列,无法复制。但是,随机噪声码序列却有良好的自相关性,GPS码信号测距就是利用了GPS测距码的良好的自相关性才获得成功。122测距码(4)伪随机噪声码(PseudoRandomNoise-PRN)虽然随机码具有良好的自相关特性,但由于它是一种非周期性的码序列,没有确定的编码规则,所以实际上无法复制和利用。因此,为了能够实际应用,GPS采用了一种伪随机噪声码(PseudoRandomNoise-PRN),简称伪随机码或伪码。这种码序列的主要特点是:不仅具有类似随机码的良好自相关特性,而且具有某种确定的编码规则。它是周期性的、可人工复制的码序列。123测距码作用测距性质为伪随机噪声码（PRN－PseudoRandomNoise）不同的码（包括未对齐的同一组码）间的相关系数为0或1/n（n为码元数）对齐的同一组码间的相关系数为1124C/A码码率：1.023MHz；周期：1ms；1周期含码元数：1023；码元宽度：293.05m；仅被调制在L1上特点：由于C/A码的码长较短,易于捕获,而通过捕获C/A码所得到的信息,又可以方便的捕获到P码,所以,通常称C/A码为捕获码。C/A码的码元宽度较大,假设两个序列的码元对齐误差为码元宽度的1/10~1/100,则这时相应的测距误差可达29.3~2.9m。由于其精度较低,所以C/A码也称为粗码(CoarseAcquisitonCode)。125作用捕获卫星粗略测距P码码率：10.23MHz；周期：7天；1周期含码元数：6187104000000；码元宽度：29.30m；被调制在L1和L2上P码的码速率为C/A码的10倍，码元宽度为C/A码的1/10，可以较精确地测定从接收机至卫星的距离，也被称为精码。126其它码Y码原因：防止敌对方对美国军方用户进行电子欺骗和电子干扰产生方法：将P码与W码进行模二相加,以代替P码L2C码L2C码的码速率为1.023MHz,由L2CM码和L2CL码组成L5码频率：1176.45Mhz；码速率：10.23MHz；码元宽度：29.3m127其它码M码供美国军方使用的保密码,其生成方法及码的结构不对外公开优点:信号捕获更加快捷、稳定抗干扰力更强有利于使用基于信息的通信协议128GPS现代化后测距码的变化在L2上调制C/A码在L1和L2增加调制M码（军用码）增加第三民用频率（L5）1293.导航电文130卫星（导航）电文作用：向用户提供卫星轨道参数、卫星钟参数、卫星状态信息及其它信息基本结构：字(30bit)、子帧(10个字)、主帧(5个子帧)、导航电文(25个主帧)131卫星（导航）电文导航电文的基本单位叫帧。一帧导航电文长1500bit,含5个子帧。而每个子帧又分别含有10个字,每个字含30bit,故每一子帧共含300bit。导航电文的传播速率为每秒50bit,所以播送一帧电文的时间需要30s,而一子帧的持续播发时间为6s。132卫星（导航）电文基本内容133卫星（导航）电文遥测字（TLM–TelemetryWord）每一子帧的第1个字用作捕获导航电文的前导交接字（HOW–HandOverWord）每一子帧的第2个字主要内容：Z计数134卫星（导航）电文第一数据块第1子帧的第3~10个字内容：WN–GPS周L2所调制测距码标识符–“10”表示C/A码，“01”表示P(Y)码传输参数N–URA：表明使用该卫星进行定位可能达到的精度TGD–信号在卫星内部的时延星钟数据龄期AODC：代表了卫星钟改正数的置信度;时间越长,可信度越低。星钟改正参数：a0（钟偏），a1（钟速），a2（钟漂）135卫星（导航）电文第二数据块第2、3子帧的第3~10个字内容：该发送信号卫星的星历－广播星历第三数据块第4、5子帧的第3~10个字内容：所有卫星历书（概略星历）第三数据块的内容每12.5分钟重复一次136GPS测量原理及应用第四章：GPS定位中的误差源1371.概述138GPS测量误差的来源与卫星有关的误差卫星轨道误差卫星钟差相对论效应与传播途径有关的误差电离层延迟对流层延迟多路径效应与接收设备有关的误差接收机天线相位中心的偏移和变化接收机钟差接收机内部噪声139影响参考点影响观测值GPS测量误差的大小SPS（无SA）140GPS测量误差的大小SPS（有SA）141GPS测量误差的大小PPS，双频，P/Y-码142消除或消弱各种误差影响的方法模型改正法原理：利用模型计算出误差影响的大小，直接对观测值进行修正适用情况：对误差的特性、机制及产生原因有较深刻了解，能建立理论或经验公式所针对的误差源相对论效应电离层延迟对流层延迟卫星钟差限制：有些误差难以模型化143消除或消弱各种误差影响的方法求差法原理：通过观测值间一定方式的相互求差，消去或消弱求差观测值中所包含的相同或相似的误差影响适用情况：误差具有较强的空间、时间或其它类型的相关性。所针对的误差源电离层延迟对流层延迟卫星轨道误差…限制：空间相关性将随着测站间距离的增加而减弱144消除或消弱各种误差影响的方法参数法原理：采用参数估计的方法，将系统性偏差求定出来适用情况：几乎适用于任何的情况限制：不能同时将所有影响均作为参数来估计145消除或消弱各种误差影响的方法回避法原理：选择合适的观测地点，避开易产生误差的环境；采用特殊的观测方法；采用特殊的硬件设备，消除或减弱误差的影响适用情况：对误差产生的条件及原因有所了解；具有特殊的设备。所针对的误差源电磁波干扰多路径效应限制：无法完全避免误差的影响，具有一定的盲目性1462.相对论效应147相对论效应对卫星钟的影响狭义相对论(1905)原理：时间膨胀。钟的频率与其运动速度有关。对GPS卫星钟的影响：结论：在狭义相对论效应作用下，卫星上钟的频率将变慢148相对论效应对卫星钟的影响广义相对论原理：钟的频率与其所处的重力位有关对GPS卫星钟的影响：结论：在广义相对论效应作用下，卫星上钟的频率将变快149相对论效应对卫星钟的影响相对论效应对卫星钟的影响狭义相对论＋广义相对论150解决相对论效应对卫星钟影响的方法方法（分两步）：首先考虑假定卫星轨道为圆轨道的情况；然后考虑卫星轨道为椭圆轨道的情况。第一步：在地面上调低将要搭载到卫星上的时钟频率第二步：根据实时轨道数据修正卫星时钟频率1513.钟误差152钟差对测距的影响153卫星钟差定义 物理同步误差：GPS卫星钟给出的时间与标准GPS时之差(实际钟差） 数学同步误差：顾及钟差多项式改正后卫星钟与标准GPS时之差（残差）154数学同步误差主要由钟差多项式的预报误差和被略去的随机项引起的。物理同步误差一般控制在1ms以内（300km），数学同步误差为5-10ns（1.5-3m）。卫星钟差应对方法模型改正 钟差改正多项式

其中a0为t时刻的时钟偏差，a1为钟的漂移，a2为老化率。相对定位或差分定位采用其它渠道获得钟差参数，比如IGS。155接收机钟差定义

GPS接收机一般采用石英钟，接收机钟与理想的GPS时之间存在的偏差和漂移。应对方法作为未知数处理相对定位或差分定位156上次课程主要内容回顾与卫星有关的误差相对论效应卫星钟差与传播途径有关的误差与接收设备有关的误差1574.卫星星历误差158卫星星历误差定义：由卫星星历给出的卫星轨道与卫星的实际轨道之差。159广播星历定义：由GPS地面控制部分所确定和提供的，经GPS卫星向全球用户公开播发的一种预报星历，其精度较差。160广播星历的精度(无SA)5-7米(有SA)50-100米广播星历的格式：参考时刻的轨道根数及其变化率精密星历定义：为满足大地测量、地球动力学研究等精密应用领域的需要而研制、生产的一种高精度的事后星历。161精密星历的精度美国国防制图局：2米IGS:5厘米精密星历的格式：以一定时间间隔直接给出卫星在空间的三维坐标和三维运动速度。IGS–InternationalGNSSService162IGS产品163卫星星历卫星钟和跟踪站接收机钟的钟差跟踪站的站坐标及其变化率地球自转参数大气参数卫星星历误差对单点定位的影响星历误差对单点定位的影响主要取决于卫星到接收机的距离以及用于定位或导航的GPS卫星与接收机构成的几何图形，影响值与轨道精度相当。164单点定位的观测方程：线性化：误差方程：卫星星历误差对相对定位的影响165单差观测方程：星历误差的影响（广播星历：10-7，精密星历：10-9）：卫星星历误差的消除办法采用精密星历采用相对定位1665.电离层延迟167地球大气结构168电离层：60-1000km大气折射效应大气折射信号在穿过大气时，速度将发生变化，传播路径也将发生弯曲。也称大气延迟。在GPS测量定位中，通常仅考虑信号传播速度的变化。色散介质与非色散介质色散介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应也不同非色散介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应相同对GPS信号来说，电离层是色散介质，对流层是非色散介质169电离层对GPS影响：天顶方向十几米，高度角5度方向可超过50米相速与群速相速群速170对于频率略微不同的一群波来说，其最终能量的传播可以用“群速”表示：假设单一频率的电磁波在空间传播，该电磁波相位的速度为：电离层延迟电离层折射对载波相位所造成的延迟改正数为：171电离层延迟电离层折射对测距码所造成的延迟改正数为：172伪距和相位测量受电离层影响大小相等、符号相反。电离层延迟量的大小与总电子含量（TEC）相关。电子密度与总电子含量电子密度：单位体积中所包含的电子数。总电子含量（TEC–TotalElectronContent）：底面积为一个单位面积时沿信号传播路径贯穿整个电离层的一个柱体内所含的电子总数。173电子密度与哪些因素有关？174大气高程地方时太阳活动季节地理位置地震活动等电子密度与哪些因素有关？175大气高程地方时太阳活动季节地理位置地震活动等电子密度与哪些因素有关？176Scharroo&Smith,

2010,JGR大气高程地方时太阳活动季节地理位置地震活动等电子密度与哪些因素有关？177Scharroo&Smith,

2010,JGR大气高程地方时太阳活动季节地理位置地震活动等电子密度与哪些因素有关？178Scharroo&Smith,

2010,JGR大气高程地方时太阳活动季节地理位置地震活动等电子密度与哪些因素有关？179Heki,

2011,GRL大气高程地方时太阳活动季节地理位置地震活动等常用电离层延迟改正方法分类经验模型改正方法：根据以往观测结果所建立的模型改正效果：差双频改正方法：利用双频观测值直接计算出延迟改正或组成无电离层延迟的组合观测量效果：改正效果最好实测模型改正方法：利用实际观测所得到的离散的电离层延迟（或电子含量），建立模型（如内插）效果：改正效果较好180常用电离层延迟改正方法分类经验模型改正（20-40%误差）Bent模型国际参考电离层（IRI)克罗布歇模型181Scharroo&Smith,

2010,JGR常用电离层延迟改正方法分类经验模型改正（20-40%误差）Bent模型R.B.Bent提出，描述电子密度是经纬度、时间、季节和太阳辐射流量的函数国际参考电离层（IRI)由国际无线电科学联盟和空间研究委员会提出描述50-2000km高度区间电子密度、电子温度、电离层温度、电离层成分等以时间、地点等为参数克罗布歇模型美国的克罗布歇提出描述电离层时延用于广播星历中播发182常用电离层延迟改正方法分类经验模型改正（20-40%误差）Bent模型国际参考电离层（IRI)克罗布歇模型183Scharroo&Smith,

2010,JGR常用电离层延迟改正方法分类经验模型改正（20-40%误差）Bent模型国际参考电离层（IRI)克罗布歇模型

地面控制系统前五天的太阳平均辐射流量计算，并编制在导航电文中供单频接收机用户使用。184电离层延迟的双频改正185线性组合消除电离层影响186电离层延迟的实测模型改正基本思想利用基准站的双频观测数据计算电离层延迟利用所得到的电离层延迟量建立局部或全球的的TEC实测模型类型局部模型适用于局部区域全球模型适用于全球区域187电离层延迟的实测模型改正局部（区域性）的实测模型改正方法适用范围：局部地区的电离层延迟改正188电离层延迟的实测模型改正全球（大范围）的实测模型改正方法适用范围：用于大范围和全球的电离层延迟改正格网化的电离层延迟改正模型189上次课程主要内容回顾卫星星历（轨道）误差定义广播星历精密星历190上次课程主要内容回顾电离层对GPS信号传播的影响（V表示改正数）电离层延迟误差的改正方法双频改正经验模型实测模型基本概念：电子密度与总电子含量1916.对流层延迟192对流层（Troposphere）193对流层：50km以下大气折射效应大气折射信号在穿过大气时，速度将发生变化，传播路径也将发生弯曲。也称大气延迟。在GPS测量定位中，通常仅考虑信号传播速度的变化。折射数N194对流层延迟折射数195对流层延迟将N带入，计算天顶向对流层延迟量为：196Hydrostatic（“Dry”，干延迟）:Wet（湿延迟）:Liquid（液态水延迟）:干延迟干延迟只依赖于大气总密度，因此，可以通过测量地面压强计算出来：天顶干延迟约2.3米，精度能达到1mm197重力加速度纬度高程湿延迟198液态水延迟199对流层的色散效应对流层的色散效应折射率与信号波长的关系对流层对不同波长的波的折射效应结论:对于GPS卫星所发送的电磁波信号，对流层不具有色散效应200对流层延迟对测距的影响穿刺方向(LineofSight）延迟量湿延迟通常指PWV和液态水的共同影响干延迟并不是仅仅指干气的影响201投影函数什么是投影函数？将卫星观测值从穿刺方向（LineofSight）投影到天顶方向（Zenith）的函数。202投影函数简单投影函数15度高度角方向的延迟约是天顶方向的4倍。203投影函数Marini模型:a/b/c为常数204Marini,1972,RadioSci.投影函数Niell模型：a/b/c受纬度、高程、时间等条件影响205Niell,1996,JGR投影函数改进的Niell模型：a/b/c增加气象条件影响206Niell,2000,EPS;Veyetal.,2006,GRL对流层延迟误差改正方法利用其它仪器实测改正（时间空间分辨率不足）模型法估计法（最小二乘或随机过程）207霍普菲尔德（Hopfield）模型对流层折射模型208沿高度进行积分，导出垂直方向上的延迟通过投影（映射）函数，得出信号方向上的延迟萨斯塔莫宁（Saastamoinen）模型原始模型拟合后的模型209勃兰克（Black）改正模型210对流层改正模型综述不同模型所算出的高度角30以上方向的延迟差异不大Black模型可以看作是Hopfield模型的修正形式Saastamoinen模型与Hopfield模型的差异要大于Black模型与Hopfield模型的差异211对流层模型改正的误差分析模型误差模型本身的误差气象元素误差量测误差仪器误差读数误差测站气象元素的代表性误差实际大气状态与大气模型间的差异212GPS气象若GPS对流层延迟能够精确估计，则估计的PWV可以用于气象研究（Bevisetal.,1992）。方法：GPS测量出ZTD结合地面观测的气象参数计算ZHDZWD=ZTD–ZHDPWV=Π

ZWD213上次课程主要内容回顾对流层延迟可以分为干延迟和湿延迟干延迟较大，但容易利用地面观测气象参数和模型改正湿延迟较小，但难于利用模型改正对流层延迟改正常用相对定位、参数估计、随即过程方法消除GPS气象2147. 多路径误差215多路径误差与多路径效应多路径（Multipath）误差在GPS测量中，被测站附近的物体所反射的卫星信号（反射波）被接收机天线所接收，与直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离真值产生所谓的“多路径误差”。多路径效应由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称为多路径效应。216反射波反射波的几何特性距离差异相位差异217载波相位测量中的多路径误差直接接收的信号：反射来的多路径信号：叠加的信号：接收信号的另一种表示法：218载波相位测量中的多路径误差由上可知：最终可得：当有多个反射信号源时：219多路径误差的特点与测站环境有关与反射体性质有关与接收机结构、性能有关220应对多路径误差的方法观测上选择合适的测站，避开易产生多路径的环境221易发生多路径的环境应对多路径误差的方法硬件上采用抗多路径误差的仪器设备抗多路径的天线：带抑径板或抑径圈的天线，极化天线抗多路径的接收机：窄相关技术MEDLL(MultipathEstimatingDelayLockLoop)等222抗多路径效应的天线应对多路径误差的方法利用多路径测量土壤水分、积雪等（Larsonetal.,2008,GRL）2238.其他误差改正224接收机的位置误差定义 接收机天线的相位中心相对测站标石中心位置的偏差。应对方法正确的对中整平采用强制对中装置（变形监测时）225天线相位中心偏差改正卫星天线相位中心偏差改正接收机天线相位中心变化的改正GPS测量和定位时是以接收机天线的相位中心位置为准的，天线的相位中心与其几何中心理论上应保持一致。可是接收机天线接收到的GPS信号是来自四面八方，随着GPS信号方位和高度角的变化，接收机天线的相位中心的位置也在发生变化。226天线相位中心偏差改正应对方法使用相同类型的天线并进行天线定向（限于相对定位）模型改正227GPS测量原理及应用

第五章：距离测量与定位方法2281.利用测距码测定卫地距229GPS定位的基本原理230需解决的两个关键问题如何确定卫星的位置如何测量出站星距离？测距方法231双程测距

用于电磁波测距仪单程测距

用于GPS测距码232测距码测距原理①距离测定的基本思路信号（测距码）传播时间的测定233信号传播时间信号传播时间的测定测距码测距原理②利用测距码测距的必要条件必须了解测距码的结构利用测距码进行测距的优点采用的是CDMA（码分多址）技术易于捕获微弱的卫星信号可提高测距精度便于对系统进行控制和管理（如AS）234微弱信号的捕获伪距测量的特点优点无模糊度缺点精度低235GPS测量的基本观测方程236测距码测距的观测方程237对流层折射延迟改正电离层折射延迟改正接收机钟的改正数卫星钟的改正数信号离开卫星的时刻（由卫星钟测定）信号到达接收机的时刻（由接收机钟测定）伪距测量的观测方程238如果考虑星历误差、多路径效应及测量噪声，则最终的观测方程为：通常不考虑站星几何距离：伪距测量的误差方程239将上式线性化，并保留至一次项，得：最终的误差方程为：Z跟踪技术ASP码+W码

Y码W码的码元宽度比Y码大几十倍Z跟踪技术原理将相关间隔（积分间隔）限定在一个W码码元内240上次课程主要内容回顾测距码测距（伪距）的基本方法测距码测距的优缺点伪距定位原理（观测方程、误差方程）2412.载波相位测量242概述载波的作用为什么需要采用载波测量？C/A码码元宽度300米P码码元宽度30米L1/L2载波波长（19.0/24.4cm）243载波相位测量的关键技术－重建载波重建载波GPS载波上调制了测距码和导航电文，因此，接收到的信号（调制波）的相位已经不再连续。将非连续的载波信号恢复成连续的载波信号，去掉导航电文和测距码。码相关法、平方法、互相关法、Z跟踪法244载波相位测量的关键技术－重建载波码相关法方法将所接收到的调制信号（卫星信号）与接收机产生的复制码相乘。技术要点卫星信号（弱）与接收机信号（强）相乘。特点限制：需要了解码的结构。优点：可获得导航电文，可获得全波长的载波，信号质量好（信噪比高）载波相位测量的关键技术－重建载波平方法方法将所接收到的调制信号（卫星信号）自乘。技术要点卫星信号（弱）自乘。特点优点：无需了解码的结构缺点：无法获得导航电文，所获载波波长为原来波长的一半，信号质量较差（信噪比低，降低了30dB）平方法载波相位测量的关键技术－重建载波互相关（交叉相关）方法在不同频率的调制信号（卫星信号）进行相关处理，获取两个频率间的伪距差和相位差技术要点不同频率的卫星信号（弱）进行相关。特点优点：无需了Y解码的结构，可获得导航电文，可获得全波波长的载波，信号质量较平方法好（信噪比降低了27dB）载波相位测量的关键技术－重建载波Z跟踪方法：将卫星信号在一个W码码元内与接收机复制出的P码进行相关处理。在一个W码码元内进行卫星信号（弱）与复制信号（强）进行相关。特点优点：无需了解Y码结构，可测定双频伪距观测值，可获得导航电文，可获得全波波长的载波，信号质量较平方法好（信噪比降低了14dB）GPS载波相位测量的基本原理249载波相位观测值首次观测值接收机提供的观测值完整的载波相位整周计数整周未知数（整周模糊度）250载波相位观测值载波相位测量的特点优点精度高，测距精度可达0.1mm量级难点整周未知数问题整周跳变问题251载波相位测量的观测方程252误差方程为：观测方程为：3.单差、双差、三差观测值253GPS测量中的未知参数及处理方法254与接收机无关与卫星无关空间相关性强空间相关性强不随时间变化必要参数与多余参数概述差分观测值的定义将相同频率的GPS载波相位观测值依据某种方式求差所获得的新的组合观测值（虚拟观测值）差分观测值的特点可以消去某些不重要的参数，或将某些对确定待定参数有较大负面影响的因素消去或消弱其影响255同类型同频率相位观测值的线性组合

——差分观测值按差分方式可分为:站间差分星间差分历元间差分按差分次数可分为：一次差二次差三次差256站间求差（站间差分）求差方式同步观测值在接收机间求差数学形式特点消除了卫星钟差影响削弱了电离层折射影响削弱了对流层折射影响削弱了卫星轨道误差的影响257星间求差（星间差分）求差方式同步观测值在卫星间求差数学形式特点消除了接收机钟差的影响258历元间求差（历元间差分）差分方式观测值在间历元求差数学形式特点消去了整周未知数参数259单差、双差和三差单差：站间一次差分双差：站间、星间各求一次差（共两次差）三差：站间、星间和历元间各求一次差（三次差）260单差双差三差采用差分观测值的缺陷数据利用率低只有同步数据才能进行差分差分观测值间具有了相关性，使处理问题复杂化参数估计时，观测值的权阵某些参数无法求出某些信息在差分观测值中被消除引入基线矢量替代了位置矢量261上次课程主要内容回顾重建载波相位观测值的组成部分载波相位观测方程站间、星间、历元间求差单差、双差、三差2624.其他一些常用的线性组合观测值263同类型不同频率观测值的线性组合组合观测值的一般形式特点组合观测值是虚拟观测值组合观测值具有某些不同于原始观测值特性264组合标准线性组合后的新“观测值”能保持模糊度的整数特性具有适当的波长不受或基本不受电离层延迟的影响具有较小的测量噪声265电磁波的一般公式266组合观测值的一般表达式267组合观测值的一般特性①频率特性（由第1式）波长特性整周未知数特性（由第2式）268组合观测值的一般特性②电离层延迟特性269组合观测值的一般特性③对流层延迟特性误差特性270几种特殊的组合观测值①宽巷组合（wide-lane）(n=1,m=-1)271几种特殊的组合观测值②窄巷组合（narrow-lane）(n=1,m=1)272几种特殊的组合观测值③无电离层影响的组合（iono-free）273不同类型观测值的线性组合伪距和载波相位之间的组合不同类型双频观测值间的线性组合不同类型单频观测值间的线性组合

主要是利用了电离层对载波相位和测距码延迟大小相等、符号相反的特性2741.不同类型双频观测值间的线性组合2751.不同类型双频观测值间的线性组合276277上式不仅消除了电离层延迟，也消除了卫星钟差、接收机钟差和卫星与接收机之间的几何距离，仅受测量噪声和多路径误差的影响。用于确定宽巷组合的整周模糊度Melbourne-Wubbena公式278上式也消除了电离层延迟、卫星至接收机的几何距离、卫星钟差和接收机钟差的影响，可用于确定N1和N2，还可以用于探测周跳2.不同类型单频观测值间的线性组合279该组合消除了电离层的影响，单点定位时采用上述线性组合观测值可显著改善解的精度。上次课程主要内容回顾不同频率载波相位L1/L2观测值组合（宽巷、窄巷、无电离层）不同类型观测值组合（L1/L2-P1/P2）2805.周跳的探测与修复281整周跳变（周跳–CycleSlips）在某一特定时刻的载波相位观测值为如果在观测过程接收机保持对卫星信号的连续跟踪，则整周模糊度N0将保持不变，整周计数也将保持连续，但当由于某种原因使接收机无法保持对卫星信号的连续跟踪时，在卫星信号重新被锁定后，N0将发生变化，而也不会与前面的值保持连续，这一现象称为整周跳变。282周跳T

产生周跳的原因信号被树木、建筑物等遮挡，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电离层、多路径、低高度角等使得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283周跳的特点只影响整周计数－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284周跳T

解决周跳问题的方法探测与修复设法找出周跳发生的时间和大小参数法将周跳标记出来，引入周跳参数，进行解算285周跳的探测、修复方法高次差法的原理由于卫星和接收机间的距离在不断变化，因而载波相位测量的观测值N0+Int(ф)+Fr(ф)也随时间在不断变化。但这种变化应是有规律的，平滑的。周跳将破坏这种规律性。对于GPS卫星而言，当求至四次差时，其值已趋向于零。残留的四次差主要是由接收机的钟误差等因素引起的。286周跳的探测、修复方法高次差法28771

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808182-148779.9950-157896.9440-167055.6760-176257.9430-185502.0140-194783.1900-204102.7230-213461.0670-222855.6470-232287.4560-241754.8510-251255.0440-9116.9490-9158.7320-9202.2670-9244.0710-9281.1760-9319.5330-9358.3440-9394.5800-9431.8090-9467.3950-9500.1930-41.7830-43.5350-41.8040-37.1050-38.3570-38.8110-36.2360-37.2290-35.5860-32.7980-1.7520

1.7310

4.6990-1.2520-0.45402.5750-0.99301.64302.7880

3.4830

2.9680

-5.9510

0.79803.0290-3.5680

2.6360

1.1450-0.5150-8.91906.74902.2310-6.59706.2040-1.4910无周跳观测值5次差分周跳的探测、修复方法高次差法288有周跳观测值5次差分71

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808182-148779.995-157896.944-167055.676-176257.943-185502.014-194783.19-204602.723

-213961.067-223355.647-232787.456-242254.851

-251755.044-9116.949-9158.732-9202.267

-9244.071-9281.176

-9819.533

-9358.344

-9394.580

-9431.809-9467.395-9500.193

-41.783-43.535

-41.804

-37.105

-538.36

461.19-36.236

-37.229

-35.586

-32.798-1.752

1.731

4.699

-501.25999.55

-497.42

-0.993

1.643

2.7883.483

2.968

-505.95

1500.8

-1497

496.43

2.636

1.145

-0.515

-508.92

2006.7

-2997.8

1993.4

-493.8

-1.4911倍-4倍6倍-4倍1倍周跳的探测、修复方法高次差法的问题接收机钟差对此方法有效性的影响克服接收机钟差影响的方法－卫星间求差289设接收机钟的稳定度为5X10-10，接收机采样间隔为15s，对于L1（f1=1.57542X109Hz），则接收机钟相邻历元载波相位观测值的影响为5X10-10X15X1.57542X109=11.8周。周跳的探测、修复方法多项式拟合法：为了便于用计算机计算，常采用多项式拟合的方法。即根据n个相位测量观测值拟合一个n阶多项式，据此多项式来预估下一个观测值并与实测值比较，从而来发现周跳并修正整周计数。这种方法实质上和上面介绍的高次差法是相像的，但便于计算。290周跳的探测、修复方法291多项式拟合数学模型最小二乘求解拟合系数根据拟合残差探测周跳周跳的探测、修复方法292站间星间双差观测数据；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周跳的探测、修复方法293一段没有周跳的