载波相位测量

1 载波相位测量 二 九年七月 主讲人 高琼 2 载波相位测量 载波相位测量的概念 2 复习 伪距定位法 载波相位测量的原理 3 将测距码和导航电文调制到载波上 由卫星发射器将调制信号发出 接收机解调出测距码 接收机产生复制码 测距码和复制码作相关处理 1复习 伪距定位法 1 1测定伪距 4 由时延器测定出两信号间的时间延迟 1复习 伪距定位法 5 伪距 电离层折射改正 对流层折射改正 卫星的钟差 接收机的钟差 1复习 伪距定位法 1 2将观测时得到的伪距改正为卫星至接收机之间的实际距离 6 x y z X Y Z 卫星坐标 接收机坐标 1复习 伪距定位法 1 3列出实际距离与卫星坐标和接收机坐标的关系 7 1复习 伪距定位法 1 4求解定位参数 8 实际应用中将接收机的钟差vtb也视作未知数 建立数学模型 当方程式的个数大于4时 可用最小二乘法求解 X Y Z 和接收机时钟改正数的最或是值 1复习 伪距定位法 9 1 与对齐精度有关 对齐精度 1复习 伪距定位法 1 5伪距测量精度分析 10 接收机复制码与测距码的对齐精度约为码元宽度的1 2 与测距码的码元宽度有关 1复习 伪距定位法 1 5伪距测量精度分析 11 伪距定位法是导航定位的最基本方法 优越性 速度快 无多值性问题 利用增加观测时间可以提高定位精度测量定位精度低 只能满足部分用户的需要 局限性 1复习 伪距定位法 12 载波相位测量 载波相位测量的概念 2 复习 伪距定位法 载波相位测量的原理 13 测量对象 测量内容 测量原理 2载波相位测量的概念 14 使用载波测量伪距的优点载波相位测量使用载波信号 不受测距码控制 测距精度远高于伪距法 2载波相位测量的概念 15 测量对象 测量内容 测量原理 2载波相位测量的概念 16 定义 接收机接收的卫星载波信号和接收机产生的参考载波信号的相位差 2载波相位测量的概念 17 测量对象 测量内容 测量原理 2载波相位测量的概念 18 载波相位测量 载波相位测量的概念 2 复习 伪距定位法 载波相位测量的原理 19 3 1重建载波3 2测定相位差3 3距离求解 3载波相位测量的原理 20 重建载波的原因用二进制相位调制的方法在载波上调制了测距码和导航电文后 调制波的相位已不再连续 要将非连续的载波信号恢复成连续的载波信号 3载波相位测量的原理 3 1重建载波 21 3载波相位测量的原理 重建载波的技术方法 22 3 1重建载波3 2测定相位差3 3距离求解 3载波相位测量的原理 23 将测距码和数据码调制到载波上 由卫星发射机将调制信号发出 接收机解调出纯净的载波信号 接收机产生基准信号 载波信号和基准信号求相位差 3载波相位测量的原理 3 2测定相位差 24 3载波相位测量的原理 3 2测定相位差 25 3载波相位测量的原理 3 2测定相位差 26 t0 首次进行载波相位测量时刻ti 后续各次观测时刻首次观测其余各次观测完整的载波相位通常表示为 0 0 3载波相位测量的原理 3 2测定相位差 整周模糊度 整周计数 27 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 整周计数由于丢失了在失锁期间载波相位变化的整周数 使其后的相位观测值均含有同样的整周误差 这种现象称为整周跳变 周跳 3载波相位测量的原理 整周跳变的产生 28 3载波相位测量的原理 数据处理软件中的周跳编辑 29 完整的载波相位通常表示为易产生的问题整周跳变 周跳 整周模糊度 整周未知数 整周模糊度 整周计数 3载波相位测量的原理 3 2测定相位差 30 3 1重建载波3 2测定相位差3 3距离求解 3载波相位测量的原理 31 上式更多地用于相对定位 由于作为已知量的卫星位置 其误差远比相位观测值误差大 加之大气延迟改正的精度也难以与相位观测的精度匹配 所以在相对定位中常采用差分观测值解决这些问题 3载波相位测量的原理 3 3距离求解 32 3 3 1在接收机间求一次差3 3 2在接收机和卫星间求二次差3 3 3在接收机 卫星和观测历元间求三次差 3载波相位测量的原理 3 3距离求解 载波相位测量差分法 33 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 3载波相位测量的原理 3 3 1在接收机间求一次差 34 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 GPS数据处理软件采用了双差观测值模型 3载波相位测量的原理 3 3 2在接收机和卫星间求二次差 35 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 3载波相位测量的原理 3 3 3在接收机 卫星和观测历元间求三次差 36 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 使处理问题复杂化参数估计时 观测值的权阵非满秩 某些参数无法求出某些信息在差分观测值中被消除 3载波相位测量的原理 采用差分观测值的特点 37 伪距法定位与载波相位定位的对比 3载波相位测量的原理 38 精密单点定位 PrecisePointPositioning 利用载波相位观测值以及由IGS等组织提供的精密卫星星历和卫星钟差来进行高精度单点定位的方法需解决的主要问题对精密星历和卫星钟差的处理整周跳变的探测与修复 粗差观测值的检验与剔除以及整周模糊度的确定精确地施加各种必要的误差改正 3载波相位测量的原理 载波相