整周跳变的探测与修复.doc

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1、7.4整周跳变的探测与修复GPS载波相位测量，只能测量载波滞后相位1周以内的小数部分，不能测量载波滞后相位的整周数。其后的载波滞后相位整周数变化值（始后周数），是通过多普勒积分由电子计数器累计读得的。由于GPS信号接收机自身故障或GPS信号意外中断，导致载波锁相环路的短暂失锁，而引起多普勒计数的短暂中断；当载波锁相环路重新锁定后，多普勒计数又重新开始，以致造成载波滞后相位整周数变化值（始后周数）的不连续计数。这种多普勒计数的中断现象，称为整周跳变，简称为周跳（cycleslip）。当GPS载波相位观测值没有发生周跳时，卫星一次通过的载波滞后相位整

2、周数是连续的，各时元（历元）的观测值都会含有一个共同的整周未知数，即时元的整周模糊度，当发生周跳时，其后所有的载波相位观测值都会含有一偏差，该偏差就是中断期间所丢失的整周计数，即周跳后的载波相位观测中含有未知数。所谓周跳的探测就是利用观测的信息来发现周跳。在探测出周跳后，利用观测信息来估计丢失的周数，从而修正周跳后的载波相位观测值，称为周跳的修复。在探测出周跳之后，也可将视为周跳后的整周模糊度而利用平差的原理解求出这个未知参数，这是一个整周模糊度的求解问题。静态定位中，由于接收机静止不动，周跳的探测与修复问题已得到了很好的解决。在动态环境下，由于

3、动态接收机在不断地运动中，周跳的探测与修复比静态定位要困难得多。由于GPS信号接收机能提供多种观测信息，利用这些观测信息本身的相互关系（无需轨道信息），可以对周跳进行探测和修复，目前主要有下列方法。（1）根据有周跳现象的发生将会破坏载波相位测量的观测值随时间而有规律变化的特性来探测周跳（高次差或多项式拟合法）（2）利用载波相位及其变化率的多项式拟合来探测、修复周跳（多项式拟合法）；（3）利用伪距和载波相位观测值组合来探测、修复周跳（伪距/载波组合法）；（4）利用双频载波相位组合观测值探测、修复周跳（电离层残差法）。7.4.1用高次差或多项式拟合法

4、此种方法是根据有周跳现象的发生将会破坏载波相位测量的观测值随时间而有规律变化的特性来探测的。GPS卫星的径向速度最大可达．因而整周计数每秒钟可变化数千周。因此，如果每15s输出一个观测值的话，相邻观测位间的差值可达数万周，那么对于几十周的跳变就不易发现。但如果在相邻的两个观测值间依次求差而求得观测值的一次差的话．这些一次差的变化就要小得多。在一次差的基础上再求二次差，三次差、四次差、五次差时．其变化就小得更多了。此时就能发现有周跳现象的时段来。四次、五次差已趋近于零。对于稳定度为的接收机时钟，观测间隔为15s，的频率为，由于振荡器的随机误差而给相

5、邻的载波相位造成的影响为2．4周，所以用求差的方法一般难以探测出只有几周的小周跳。通常也采用曲线拟合的方法进行计算。根据几个相位测量观测位拟台一个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。表5—1出了不同历元由测站k对卫星j的相位观测值。因为没有周跳，对不同历元观测值取至4至5次差之后的差值主要是由于振荡器随机误差而引起，具有随机特性。如果在观测过程中产生了周跳现象，高次差的随机特性受到破坏。含有周跳影响的观测值及其差值见表5—2。载波相位及其差值表5—1观测历元一次差二次差三次差四次差.2251116

6、08.7533.9784399.813812008.56712.5074.5455402.3212-0.579712410.88831.9277.4338404.24890.963912815.13722.8916.5710407.1405-0.272113222.27772.6195.8487409.7600-0.421913632.03772.1976.8864411.957614043.9953.8817含有周跳影响的载波相位及其差值表5—2观测历元一次差二次差三次差四次差.225111608.7533.9784399.813812008.

7、56712.5074.5455402.3212100.579712410.8883-98.0723.4338304.2489300.963912815.1372202.8916.5710507.1405300.272113222.2777-97.3085.8487409.760099.578113632.0377.8864411.957614043.9953.8817由表5—2可见，历元：s观测值有周跳，使四次差产生异常。利用高次插值公式，可以外推该历元的正确整周计数．也可根据相邻的几个正确的相位观测值，用多项式拟合法推求整周计数的正确值。7.4

8、.2多项式拟合法从载波相位测量的特性可知，周跳前后，载波相位不再是连续函数，但其变化则是连续函数，且为载波相位的严格一阶导数。利用载波相