整周模糊度的解算.doc

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1、GPS精密定位周跳检测与修复（Cycleslipdetectionandrepair）完整的载波相位是由初始整周模糊度N、计数器记录的整周数INT和接收机基频信号与收到到卫星信号的小于一周部分相位差Δφ。Δφ能以极高的精度测定，但这只有在N和INT都正确无误地确定情况下才有意义。卫星在观测中失锁后，造成接收机载波整周计数INT误差，这种现象称为周跳。当重新捕获卫星后，周跳给计数器造成的偏差即为中断期间丢失的整周数，小周跳可以通过检测方法发现后并加以修复，大的周跳或较长时间的失锁，周跳不易修复，需要重新固定整周模糊度。周跳的探测及修复对于用载波相位精密定位至关重要

2、，成功的修复才能获得高精度的结果。周跳产生的原因：1.卫星信号暂时阻断；2.仪器线路暂时故障；3.外界环境的突变干扰，如电离层、动态变化。检测周跳的主要方法：1.屏幕扫描法观测值中出现周跳后。相位观测值的变化率就不再连续。凡曲线出现不规则的突然变化时，就意味着在相应的相位观测值中出现了整周跳变。早期进行GPS相位测量的数据处理时，就是靠作业人员坐在计算机屏幕前依次对每个站、每个时段、每个卫星的相位观测值的变化率的图像进行逐段检查来探测周跳，然后再加以修复。这种方法比较直观，在早期曾广泛使用。但由于工作繁琐枯燥乏味，而且需反复进行，所以这种手工编辑方法目前正逐步被

3、淘汰，而很少使用了。2.高次差或多项式拟合法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INT+Δφ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。根据这一特性就能将一些大的周跳寻找出来(尤其是对采样率较高的数据)。一般来说，一个测站S对同一卫星J的相位观测量，对不同历元间相位观测值取至4至5次差之后，距离变化对整周数的影响已可忽略，这时的差值主要是由于振荡器的随机误差而引起的，因而应具有随机的特性见下表。但是，如果在观测过程中产生了周跳现象，那么便破坏了上述相位观测量的正常变化规率，从而使其高次差的随机特性也受到破坏。

4、我们利用上述性质便可以发现周跳现象。下面以观测量为例，如果在历元t5的观测值中有100周的周跳，则观测量的各阶差值中4次差的异常与历元t5观测值的周跳是相应的。某一历元的周跳发现后，可根据该历元前或后的正确观测值，利用高次差值公式外载波相位观测量及差值推?该历元的正确整周计数或者根据相邻的几个正确的相位观测量，采用n阶多项式拟合（曲线拟合）的方法来推求上述整周计数的正确值，与观测值比较，发现周跳。由于四次差或五次差一般已呈偶然误差特性，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项即可。这种方法实质上和上面介绍的高次差法是相同的，只是采用这种形

5、式较便于计算。由于接收机振荡器的随机误差可能造成载波相位2周左右的误差，所以这一方法通常只能发现较大的周跳(例如＞5周)，而对于较小周跳的分析方法可参阅其它方法。含有周跳观测值和差值1.卫星间求差第一种方法由于受到接收机振荡器的随机误差的影响，难以解决小周跳的问题，于是人们自然想到了在卫星间求差的方法。在GPS测量中，每一瞬间要对多颗卫星进行观测，因而在每颗卫星的载波相位测量观测值中，所受到的接收机振荡器的随机误差的影响是相同的。在卫星间求差后即可消除此项误差(接收机振荡器的随机误差)的影响。现仍以观测值的高次差分为例来予以说明。下表中给出了SV6、SV8和SV

6、ll三颗卫星的相位观测量观测值的四次差。其中SV6从第106个观测值起均丢失了一周。结果使第105、106的四次差差了3周，104、107的四次差各差了1周。但由于接收机振荡器的噪声水平也达到几周，因而难以发现。在卫星间求差后由于消除了接收机钟的随机误差的影响，残留下来的值很小，就可能发现小周跳。这种做法实际上就是对单差相位观测值(在卫星间求差)的高阶差分进行分析比较来发现周跳。利用这种方法可以发现与卫星有关的周跳，例如某一卫星信号被短暂中断，而其余卫星则在被连续观测，但不一定能发现与接收机有关的周跳，例如由于接收机线路的瞬时故障而使所有卫星均发生周跳。在这种情

7、况下就可以通过对双差相位观测值(在卫星及接收机间求差)的高阶差分进行分析比较来发现小的周跳。采用双差观测值还可以进一步消除卫星振荡器的随机误差影响。发现周跳后即可利用前面的正确观测值及各阶差分进行外插，求出正确的整周记数。1.平差后残差分析经过上述处理的观测值中还可能存在一些未被发现的小周跳。修复后的观测值中也可能引入1~2周的偏差(相当于仍存在周跳)。用这些观测值来进行平差计算，求得各观测值的残差。由于载波相位测量的观测精度很高，因而这些残差的数值一般均很小。有周跳的观测值上则会出现很大的残差。据此即可发现和改正周跳。上述过程往往需要反复进行多次，每次都采用新

8、近获得的平差值(基线向量