GPS原理及其应用-17-第5章.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《GPS原理及其应用-17-第5章.ppt》由用户(罗嗣辉)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- GPS 原理 及其 应用 _17_
- 资源描述:
-
1、GPS原理及其应用原理及其应用1GPS原理及其应用原理及其应用25.5周跳的探测与修复周跳的探测与修复GPS原理及其应用原理及其应用331. 1.载波相位测量载波相位测量 优点优点精度高,测距精度可达精度高,测距精度可达0.1mm3mm0.1mm3mm量级量级 难点难点整周未知数问题整周未知数问题整周跳变问题整周跳变问题0( )Int( ( )Fr( ( )tNtt整周模糊度整周模糊度整周计数整周计数不足不足1 1周部分周部分SR( )tR( )tS接收机根据自身的钟在 时刻复制信号的相位tR接收机根据自身的钟在 时刻所接收到卫星在时刻所发送信号的相位tRtS tR tSGPS原理及其应用原理
2、及其应用441it2. 2.整周跳变(周跳整周跳变(周跳 Cycle Slips Cycle Slips)计数器中止累积计数器中止累积计数丢失计数丢失n n周周Int( ( )t正确正确Fr( ( )t正确正确Int( ( )t少少n n周周Fr( ( )t正确正确Int( ( )t少少n n周周Fr( ( )t正确正确Int( ( )t少少n n周周Fr( ( )t正确正确如果由于某种原因在两个观测历元如果由于某种原因在两个观测历元 间的某一段时间中止了正常的累间的某一段时间中止了正常的累积工作,从而使整周计数较应值减少了积工作,从而使整周计数较应值减少了n n周,那么当计数器恢复正常工作后
3、周,那么当计数器恢复正常工作后,所有的载波观测响位值中的整周计数,所有的载波观测响位值中的整周计数 便都会含有同一偏差值便都会含有同一偏差值较正常值少较正常值少n n周。周。这种整周计数这种整周计数 出现系统偏差而不足一周的部分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,简称周跳(仍然保持正确的现象称为整周跳变,简称周跳(cycle slipcycle slip) 。1, iittInt( ( )tInt( ( )tFr( ( )tit1it2itGPS原理及其应用原理及其应用55周跳的数值特性周跳的数值特性 只影响整周计数只影响整周计数 周跳为波长的整数倍周跳为波长的整数倍
4、 依然是正确的依然是正确的 从周跳发生时刻(历元)之后的所有观测值都含有一个偏从周跳发生时刻(历元)之后的所有观测值都含有一个偏差(周跳)差(周跳))(Fr周跳周跳T T粗差粗差 观测中断观测中断T GPS原理及其应用原理及其应用66产生周跳的原因产生周跳的原因: : 信号被遮挡,导致卫星信号无法被跟踪信号被遮挡,导致卫星信号无法被跟踪 卫星信号信噪比过低,导致整周计数错误卫星信号信噪比过低,导致整周计数错误 接收机在高速动态条件下工作,导致接收机无法正接收机在高速动态条件下工作,导致接收机无法正确跟踪卫星信号确跟踪卫星信号 卫星瞬时故障,无法产生信号卫星瞬时故障,无法产生信号 GPS原理及其
5、应用原理及其应用77 对于高精度的载波相位数据处理,需要不含周跳和粗差的相对于高精度的载波相位数据处理,需要不含周跳和粗差的相位数据,也就是位数据,也就是“干净干净”的相位数据。周跳的发生使得相位的相位数据。周跳的发生使得相位中出现了偏差,进而使得数据处理结果可能产生错误。中出现了偏差,进而使得数据处理结果可能产生错误。 因因此,有必要进行载波相位数据的周跳的探测与修复。此,有必要进行载波相位数据的周跳的探测与修复。 通过一些技术手段,确定周跳发生的位置和时刻,并求解出通过一些技术手段,确定周跳发生的位置和时刻,并求解出整周跳变的准确数值,这样就可以对发生周跳后的观测值进整周跳变的准确数值,这
6、样就可以对发生周跳后的观测值进行改正,这一过程被称为行改正,这一过程被称为整周跳变的探测与修复(整周跳变的探测与修复(Detection Detection and Repair of Cycle-slipand Repair of Cycle-slip)。整周跳变的探测与修复整周跳变的探测与修复GPS原理及其应用原理及其应用8 一般是从一般是从GPSGPS观测数据流中构建出时间上连续的检测量序观测数据流中构建出时间上连续的检测量序列,通过误差计算设立阈值,来逐一判断检测量,探测周列,通过误差计算设立阈值,来逐一判断检测量,探测周跳进而改正周跳。把这种检测量序列就称为跳进而改正周跳。把这种检测
7、量序列就称为周跳检验量周跳检验量。 周跳检验量的构造基本思想周跳检验量的构造基本思想: :以所观测的载波相位和测距码以所观测的载波相位和测距码为基础,通过对相位观测值进行适当的组合,从而尽可能为基础,通过对相位观测值进行适当的组合,从而尽可能消去那些与时间相关的误差项,得出精确反映周跳变化的消去那些与时间相关的误差项,得出精确反映周跳变化的检测量序列。然后从检测量序列中探测出周跳发生的时间检测量序列。然后从检测量序列中探测出周跳发生的时间和周跳的大小,最后用周跳改正量对参与解算的数据进行和周跳的大小,最后用周跳改正量对参与解算的数据进行修正。修正。 周跳检验量周跳检验量应根据不同的观测数据和设
8、站情况进行适当的应根据不同的观测数据和设站情况进行适当的选择选择。每一种检验量都有其优点和缺点,我们应该灵活使。每一种检验量都有其优点和缺点,我们应该灵活使用各种检验量用各种检验量1. 1.周跳检验量周跳检验量GPS原理及其应用原理及其应用9解决周跳问题的总体策略解决周跳问题的总体策略1. 1.探测与修复探测与修复 设法找出周跳发生的时间、位置和大小设法找出周跳发生的时间、位置和大小2. 2.参数法参数法 将周跳标记出来,引入周跳参数,进行解算将周跳标记出来,引入周跳参数,进行解算3. 3.两者结合两者结合 首先初步探测一些明显的周跳并修复,然后利用观测首先初步探测一些明显的周跳并修复,然后利
9、用观测值和计算值相减探测较小的周跳,并在确认周跳的情值和计算值相减探测较小的周跳,并在确认周跳的情况下进行修复,不能确认的周跳,就作为待估参数求况下进行修复,不能确认的周跳,就作为待估参数求解。解。GPS原理及其应用原理及其应用10(1 1)屏幕扫描法)屏幕扫描法(2 2)高次差法高次差法(3 3)多项式拟合法)多项式拟合法(4 4)MWMW观测值法观测值法(5 5)三差法)三差法 常用的周跳探测与修复的方法常用的周跳探测与修复的方法GPS原理及其应用原理及其应用11 屏幕扫描法屏幕扫描法方法:人工在屏幕上观察观方法:人工在屏幕上观察观测值曲线的变化是否连续。测值曲线的变化是否连续。特点特点
10、费时、只能发现大周跳费时、只能发现大周跳。 由于原始的载波观测值由于原始的载波观测值变化很快,通常观察的变化很快,通常观察的是某种观测值的组合,是某种观测值的组合,如如 2211LLLL电离层残电离层残差组合差组合GPS原理及其应用原理及其应用12 高次差法的原理高次差法的原理2tT1t3t1,2212,3324t3,4432,332周跳影响周跳影响GPS原理及其应用原理及其应用13 高次差法的原理高次差法的原理 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也随时间在不断变化。但这波相位测量的观测值也随时间在不断变化。但这种变化应是有规
11、律的,平滑的。周跳将破坏这种种变化应是有规律的,平滑的。周跳将破坏这种规律性。规律性。 将非差载波相位、双差载波相位时间序列或残差将非差载波相位、双差载波相位时间序列或残差组成一阶、二阶甚至高阶差分,凡在差分中出现组成一阶、二阶甚至高阶差分,凡在差分中出现剧烈跳变者,表明该处数据含有周跳。剧烈跳变者,表明该处数据含有周跳。 组成阶数越高,周跳的放大倍数越明显,但同时组成阶数越高,周跳的放大倍数越明显,但同时噪声也被放大噪声也被放大GPS原理及其应用原理及其应用14误差(周跳)误差(周跳) 一次差一次差 二次差二次差 三次差三次差 四次差四次差1t2t3t4t5t6t7t00008t000000
12、000002033组成阶数越高,周跳的放大倍数越明显组成阶数越高,周跳的放大倍数越明显GPS原理及其应用原理及其应用15相位观测值相位观测值464623.1581475833.2251487441.9784499450.5455511861.4338524676.5710537898.8487551530.8864565574.8817相位观测值相位观测值464623.1581475833.2251487441.9784499450.5455511861.4338524576.5710537798.8487551430.8864565474.8817GPS原理及其应用原理及其应用16一次差一次
13、差11210.067211608.753112008.567112410.888312815.137213222.277713632.037714043.9951一次差一次差11210.067211608.753112008.567112410.888312715.137213222.277713632.037714043.9951GPS原理及其应用原理及其应用17二次差二次差398.6859399.8140402.3212404.2489407.1405409.7600411.9576二次差二次差398.6859399.8140402.3212304.2489507.1405409.7600
14、411.9576GPS原理及其应用原理及其应用18三次差三次差1.12812.50721.92772.89162.61952.1976三次差三次差1.12812.5072-98.0723202.8916-97.38052.1976GPS原理及其应用原理及其应用19四次差四次差1.3791-0.57960.9639-0.2721-0.4219四次差四次差1.3791-100.5796300.9639-300.272199.5781GPS原理及其应用原理及其应用20 高次差法的问题高次差法的问题 高次差法探测周跳的功效受接收机稳定度的影高次差法探测周跳的功效受接收机稳定度的影响响克服接收机钟差影响
15、的方法克服接收机钟差影响的方法 卫星间求差卫星间求差。周为载波相位观测值的影响则接收机钟对相邻历元)(对于秒,接收机采样间隔为设接收机钟的稳定度为)(36. 21057542. 11510,1057542. 1115109109110HzfLLGPS原理及其应用原理及其应用21多项式拟合法多项式拟合法 为了便于用计算机计算,常采用多项式拟合的方法。即根为了便于用计算机计算,常采用多项式拟合的方法。即根据据m m个相位测量观测值拟合一个个相位测量观测值拟合一个n n阶多项式,据此多项式来阶多项式,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预估下一个观测值并与实测值比较,从而来
16、发现周跳并修正整周计数。正整周计数。 这种方法本质上和上面介绍的高次差法是一致的,但便于这种方法本质上和上面介绍的高次差法是一致的,但便于计算。计算。 多项式拟合法的应用特点多项式拟合法的应用特点 由于四次差或五次差一般巳呈偶然误差特性,无法再用由于四次差或五次差一般巳呈偶然误差特性,无法再用函数来加以拟合,所以用多项式拟合时通常也只需取至函数来加以拟合,所以用多项式拟合时通常也只需取至3 34 4阶即可。阶即可。 观测值可以是真正的(非差)相位观测值,也可以是经观测值可以是真正的(非差)相位观测值,也可以是经线性组合后的虚拟观测值:单差观测值和双差观测值。线性组合后的虚拟观测值:单差观测值和
17、双差观测值。GPS原理及其应用原理及其应用22单频码单频码-相组合法相组合法 (11-20) 形式形式 特点特点 电离层活跃时不适用电离层活跃时不适用 高采样率对于周跳探测有利高采样率对于周跳探测有利,12 ()jjjjL iL iL iiono LiLRNd GPS原理及其应用原理及其应用23双频码双频码-相组合法(相组合法(M-W观测值法)观测值法) 形式形式 特点特点 适用范围广适用范围广 要求具有双频双码观测值要求具有双频双码观测值1 122121 f Pf PNffGPS原理及其应用原理及其应用24双频相位组合法双频相位组合法 形式形式 特点特点 适用范围广适用范围广 要求有双频观测
18、值要求有双频观测值11,22,11,22,1,2,1,2,2111,22,1,1,2,22(1)()jjLiLijjjjjjLLiLLiionoLiionoLiLiLijjjjjLLiLLiionoLiLiLiLLNNddfNNdf GPS原理及其应用原理及其应用2525( )( )( )( )( )mmmmkmkmkmkmkmjmji Lijiiji LIono ji LiTrop jiiji LittNVtVtt 11111()()()()()mmmmkmkmkmkmkmjmji Lijiiji LIono ji LiTrop jiiji LittNVtVtt 111111111( ,)(
展开阅读全文