第4节 周跳的探测与修复

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更新于2008-05-12 09:58:35

周跳 探测 修复

周跳的探测与修复

1. 屏幕扫描法
2. 高次差法
3. 多项式拟合法
4. MW观测值法
5. 三差法

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
  • 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。
• 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

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

载波相位双差观测值的残差图 

 

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