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31载波相位测量的原理333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τ.1()()()TRtUttUTdtT1010p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abiontropttcvcvatvbtviontrop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ρ。6（x、y、z）（X、Y、Z）——卫星坐标——接收机坐标12222()()()xXyYzZ12222()()()biiitxXyYzZcv()()aiiiionitroptcv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伪距卫星位置接收机钟差卫星钟差测站位置XYZ~atcvzyx222)()()(btcv？？√√√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。12222()()()biiitxXyYzZcv()()aiiiionitroptcv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%测距信号C/AP码元宽度293m29.3m测距精度2.93m0.293m（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31载波相位测量的原理3313载波相位测量载波相位测量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。测距信号C/APL1L2码元宽度293m29.3m19cm24cm测距精度2.93m0.293m1.9mm2.4mm2载波相位测量的概念15载波相位测量载波相位测量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SR()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tS2载波相位测量的概念17载波相位测量载波相位测量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31载波相位测量的原理3319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码相关法接收机复制C/A码信号（强），与接收到的调制信号（弱）相乘。解调效果最好，但需了解测距码结构平方法将接收到的调制信号（弱）自乘。无需了解测距码结构，信号质量比码相关法差30dB互相关法L1载波调制信号（弱）与L2载波调制信号（弱）互乘。无需了解测距码结构，信号质量比码相关法差27dBZ跟踪法接收机复制解密后的P码（强），与接收到的调制信号（弱）在一个W码元内相乘。信号质量比码相关法差14dB3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()R()S()()RS3载波相位测量的原理3.2测定相位差240()()()rRSNF0()()()rRSNF3载波相位测量的原理3.2测定相位差253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rF~0rIntF~0rIntFN003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283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rIntFN003载波相位测量的原理3.2测定相位差0()()()rRSNF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。0000000abttxXyYzZfffdXdYdZfvfvNccc0()iontropfc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单差双差三差)()()(,tttjAjBjBA)()()(,,,,tttjBAkBAkjBA)()(),(,,1,,1,,ikjBAikjBAiikjBAtttt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ABI站间差分：BI-AI)()()(,tttIAIBIBA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AI星间差分：AJ-AIJJ为参考星)()()(,tttIAJAJIA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AI(t)i+1历元间差分：AI(t)-AI(t)i+1iI(t)i)()(),(11iIAiIAiiIAtttt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测距方法伪距定位载波相位测量测量对象测距码载波测量内容∆t∆测量原理ρ＝C·∆t实际测量值本地码的延迟时间差频信号的相位优点无模糊测距、可以实现实时定位测距精度高缺点精度低，单点定位的应用受到限制不容易实时定位、有周跳现象、受误差影响，解算复杂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位测量的前景39★载波相位测量的优势与问题★重建载波的意义★载波相位观测值的测定方法★载波相位差分观测值的类型与特点3载波相位测量的原理本节重点与难点40祝您身体健康，工作顺利！敬请各位专家指导！开封·河南黄河水利职业技术学院