武汉大学GPS课件 第4讲 距离测量与GPS定位.ppt

利用测距码测定卫地距 载波相位测量 观测值的线性组合 周跳的探测及修复 整周模糊度的确定 单点定位 相对定位 差分定位 §4.1 利用测距码测定卫地距 1、测距方法 2、测距码测距原理 距离测定的基本思路 信号（测距码）传播时间的测定 3、利用测距码测定伪距的原因 易于捕获微弱的卫星信号（20W、20000km） 可提高测距精度和可靠性（1/100码元） 采用的是CDMA（码分多址）技术 便于对系统进行控制和管理（如AS） 4、GPS测量的基本观测方程 载波相位测量的特点 优点 精度高，测距精度可达0.2～0.3mm量级 难点 载波的重建 整周未知数问题 整周跳变问题 1、重建载波的定义 重建载波：将测距码和导航电文去掉，把非连续的载波信号恢复成连续的载波信号。 2、重建载波的方法 码相关法 码相关法的优点: 同时获得载波、伪距观测值和导航电文； 可获得全波长的载波； 信号的信躁比较好。 码相关法的缺点: 必须知道调制码的结构； 无法恢复L2载波。 2、重建载波的方法 平方法 平方法的优点: 无需知道码的结构； 可以恢复L2载波。 平方法的缺点: 无法获得伪距观测值和导航电文 恢复的是半波长的载波，模糊度更难确定 信号的信躁比差 增加了数据处理的困难 2、重建载波的方法 互相关（交叉相关） 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。 互相关法的优点: 可获得双频伪距观测值； 可获得全波长的L1和L2载波； 可获得卫星导航电文。 互相关法的缺点: 信躁比较差，但比平方法高 3、载波相位测量 4、载波相位的实际观测值 5、载波相位测量的观测方程 §4.3 观测值的线性组合 同类型同频率观测值的线性组合 同类型不同频率观测值的线性组合 不同类型的双频观测值的线性组合 1、同类型同频率观测值的线性组合 1、同类型同频率观测值的线性组合—— 差分观测值 差分观测值的定义 将相同频率的GPS观测值依据某种方式求差所得到的组合观测值（虚拟观测值）。 差分观测值的特点 可以消去某些多余参数，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。 2、差分观测值的分类 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 站间差分：同步观测值在接收机间求差 星间差分：同步观测值在卫星间求差 历元间差分：观测值在历元间求差 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） 双差 双差：站间、星间各求一次差（共两次差） 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 引入基线矢量替代了位置矢量 差分观测值间具有了相关性，使处理问题复杂化 某些参数差分观测值中被消除无法求出 3、同类型不同频率观测值的线性组合 两个不同频率的载波(L1, L2)相位观测值间线性组合的一般形式： 组合后的?n,m 的特性： 组合标准： 尽量保证组合后观测值模糊度的整数特性 组合后观测值具有适当的波长 组合后观测值不受或基本不受电离层折射的影响 组合观测值应具有较小的测量噪声 常用的线性组合： 宽巷观测值 取 n=+1, m=-1即可得到宽巷观测值，频率，347.82MHz，波长，86.19cm 特点：利于求解模糊度,测量噪声大 无电离层折射观测值 §4.4 周跳的探测与修复 屏幕扫描法 高次差法 多项式拟合法 电离层残差法 三差法 1、整周跳变（周跳 – Cycle Slips） 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， 不会与前面的值保持连续，这一现象称为整周跳变。 2、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 3、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 4、周跳的探测、修复方法－屏幕扫描法 方法： 人工在屏幕上观察观测值曲线的变化是否连续。 特点： 费时、只能发现大周跳。 由于原始的载波观测值变化很快，通常观察的是某种观测值的组合，如： 4、周跳的探测、修复方法－高次差法 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