GPS原理及其应用 (十) 第四章    距离测量与GPS定位 §4.4    周跳的探测与修复 §4.5    整周模糊度的确定 §4.4	周跳的探测与修复  1．屏幕扫描法 2．高次差法 多项式拟合法 MW观测值法 三差法  4.4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    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，    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。 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 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  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 周跳的探测、修复方法① 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                           。 周跳的探测、修复方法② 高次差法 周跳的探测、修复方法② （续） 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。 周跳的探测、修复方法② （续） 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 周跳的探测、修复方法② （续） 高次差法的问题 即使发现相位观测值中存在数周的不规则变化，也很难判断是否存在周跳。 所以双差观测值被广泛采用。 周跳的探测、修复方法③ 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。 周跳的探测、修复方法③ （续） 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，无法再用函数来加以拟合，所以用多项式拟合时通常也只需取至4—5阶即可。 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。 周跳的探测、修复方法④ MW观测值法 周跳的探测、修复方法⑤ 残差法 方法 根据平差后的残差，进行周跳的探测与修复 特点 可以发现小周跳 §4.5    整周模糊度的确定 整周未知数（整周模糊度 － Ambiguity） max.book118.com  静态相对定位中常用的几种方法 待定参数法-经典方法 	1）取整法 	2）置信区间法 	XNi为模糊度的实数解 	mXNi=s0(QNiNi)1/2为该参数的中误差 	置信区间为［XNi- b·mXNi，XNi+ b·mXNi］ 	b＝ xt(f,α/2),根据自由度（f=n-u)和置信水平（1-α），从t分布的数值表中查取。 	如： f=2500,1-α=99.9%, b =3.28 	整数解在置信区间之内。 	3）模糊函数法  max.book118.com  静态相对定位中常用的几种方法 一）整数解 ： 	基本方法 1)求初始解 	确定基线向量的实数解和整周未知数的实数解 2)将整周模糊度固定为整数 3) 求固定解 二）实数解 ： 	基线较长，误差相关性减弱，初始解的误差将随之增大，从而使模糊度参数很难固定，整数化的意义不大。     max.book118.com  快速定位中常用的方法 走走停停和快速静态定位法是两种具有代表性的快速定位法。 	确定整周未知数的方法： 一）走走停停法（Stop and Go） 已知基线法 交换天线法  二）快速静态定位法 快速模糊度解算法（FARA） 已知基线法 将已修复周跳、剔除粗差后的双差载波相位观测值组成法方程式，然后将已知的基线向量代入法方程式并求解模糊度参数，最后再用取整法或置信区间法将求得的实数模糊度固定为整数。 交换天线法   快速模糊度解算法（FARA） 由max.book118.comler提出 过程：       快速模糊度解算法（FARA）（续） 1、搜索候选模糊度：    	根据  P｛|XNi-XNAi|≤ b mXNi｝=1-α   XNi为模糊度的实数解   XNAi为相应的候选整数解 	mXNi=s0(qNiNi)1/2为该参数的中误差   b＝ xt(f,α/2),根据自由度（f=n-u)和置信水平（1-α），从t分布的数值表中查取。  	这样将［XNi- b·mXNi，XNi+ b·mXNi］中的所有模糊度值挑选出来，构成很多候选模糊度组合。 快速模糊度解算法（FARA）（续） 2、确定最优整数模糊度组合    快速模糊度解算法（FARA）（续） 3、对备选模糊度组合进行数理统计检验 	1)互差检验：对XNAik=XNAi - XNAk进行检核。   P｛|XNijk-XNAik|≤ b·mxNik ｝=1-α 	整数模糊度实数差：XNik=XNi-XNk (i,k=1,2…r,i≠k)   对应的候选整数模糊度差：XNAik=XNAi-XNAk     mXNik=s0(qNiNi-2qNiNk+qNkNk)1/2 	2)双频检验  	XNi、XNk分别表示对同一卫星的L1、L2载波模糊度的实数解。令： 	XLik = XNi- XNk(λ2/λ1), XLAik = XNAi- XNAk(λ2/λ1)   P｛|XLik-XLAik|≤b·mXNLik｝=1-α   4、确认最优解的三项统计检验: 	将搜索出来的最优整数模糊度组合，代回原法方程式平差计算,得出基线向量解和方差阵。 　１）基线向量的整数解和初始解的一致性检验。 　２）整数解和初始解的单位权中误差的一致性检验。 　３）整数解中最小单位权中误差与次最小单位权中误差间的显著性检验。 max.book118.com  动态定位中常用的方法 一）初始化法 	运动载体处于静止状态时与地面基准站一起通过“初始化”来确定整周模糊度，然后运动载体开始运动，进行定位。  二）实时解算模糊度的方法 实时解算模糊度的方法 （1）确定搜索区域 坐标搜索法 模糊度搜索法 （2）可采用的方法 模糊度函数法 最小二乘模糊度搜索法 FARA法 快速模糊度搜索滤波法 LAMBDA法 * GPS原理及其应用 *  武汉大学  测绘学院  GPS原理及其应用课程组 周跳 T ? 距离测量与GPS定位   周跳的探测与修复   整周跳变（周跳 – Cycle Slips） 距离测量与GPS定位   周跳的探测与修复   产生周跳的原因 周跳 T ? 周跳将使周跳发生后的 所有观测

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