《GNSS測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用》 課件 項(xiàng)目3 GNSS測(cè)量誤差分析

第三章

GNSS測(cè)量誤差分析3.1GNSS測(cè)量誤差來(lái)源GNSS測(cè)量誤差來(lái)源01GNSS測(cè)量誤差的分類(lèi)02目錄CONTENTE3.1GNSS測(cè)量誤差來(lái)源01GNSS測(cè)量誤差來(lái)源無(wú)論多么精密的儀器無(wú)論多么熟練的操作技術(shù).無(wú)論多么準(zhǔn)確的測(cè)量方法多次平行測(cè)量，結(jié)果不會(huì)安全一致！？01傳統(tǒng)測(cè)量誤差來(lái)源BAC觀測(cè)者引起的誤差測(cè)量?jī)x器引起的誤差外界環(huán)境引起的誤差01GNSS測(cè)量的誤差來(lái)源

其它與衛(wèi)星有關(guān)

與路徑有關(guān)

與測(cè)站有關(guān)02GNSS測(cè)量誤差的分類(lèi)1.與衛(wèi)星有關(guān)衛(wèi)星星歷誤差衛(wèi)星鐘差相對(duì)論效應(yīng)電離層誤差對(duì)流層誤差多路徑效應(yīng)2.與路徑有關(guān)1、首先我們來(lái)看與衛(wèi)星有關(guān)的誤差。包括衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘差、相對(duì)論效應(yīng)；2、與傳播路徑有關(guān)的誤差。包括電離層誤差、對(duì)流層誤差、多路徑效應(yīng)誤差；02GNSS測(cè)量誤差的分類(lèi)3.與測(cè)站有關(guān)接收機(jī)鐘差天線(xiàn)相位中心偏差接收機(jī)安置誤差固體潮、極潮誤差海水負(fù)荷誤差數(shù)據(jù)處理軟件誤差4.其它3、與測(cè)站有關(guān)的誤差有：接收機(jī)鐘差、接收機(jī)內(nèi)部噪聲、天線(xiàn)相位中心偏差。4、其他誤差，包括固體潮、極潮誤差、海水負(fù)荷誤差、數(shù)據(jù)處理軟件誤差等。02GNSS測(cè)量誤差的分類(lèi)為了便于理解，通常均把各種誤差的影響投影到站星距離上，以相應(yīng)的距離誤差表示，稱(chēng)為等效距離誤差02GNSS測(cè)量誤差的分類(lèi)誤差來(lái)源對(duì)距離測(cè)量的影響(m）與衛(wèi)星有關(guān)星歷誤差、鐘誤差、相對(duì)論效應(yīng)1.5-15與路徑有關(guān)電離層、對(duì)流層、多路徑效應(yīng)1.5-15與測(cè)站有關(guān)鐘誤差、位置誤差、天線(xiàn)誤差1.5-5.0其它影響固體潮、極潮誤差、負(fù)荷潮等1.002GNSS測(cè)量誤差的分類(lèi)如果按照誤差性質(zhì)分類(lèi)：GNSS誤差來(lái)源系統(tǒng)誤差非系統(tǒng)非偶然誤差偶然誤差系統(tǒng)誤差改正后的殘差衛(wèi)星星歷誤差衛(wèi)星鐘差相對(duì)論效應(yīng)接收機(jī)內(nèi)部噪聲天線(xiàn)相位中心偏差修復(fù)周跳時(shí)的半周誤差與測(cè)站有關(guān)誤差圖形強(qiáng)度的影響PDOP電離層誤差對(duì)流層誤差多路徑效應(yīng)與衛(wèi)星有關(guān)道的誤差與信號(hào)傳播有關(guān)道的誤差觀測(cè)和數(shù)據(jù)處理中引起的一些偶然誤差觀測(cè)值得取舍不合理測(cè)站時(shí)鐘誤差測(cè)站本身坐標(biāo)誤差第三章

GNSS測(cè)量誤差分析3.2GNSS與衛(wèi)星有關(guān)的誤差衛(wèi)星星歷（軌道）誤差01衛(wèi)星鐘差02相對(duì)論效應(yīng)03目錄3.1GNSS測(cè)量與衛(wèi)星有關(guān)的誤差01衛(wèi)星星歷誤差由衛(wèi)星星歷給出的衛(wèi)星在空間的位置與衛(wèi)星的實(shí)際位置之差稱(chēng)為衛(wèi)星星歷誤差。

衛(wèi)星軌道的確定給出的衛(wèi)星位置及運(yùn)動(dòng)速度廣播星歷精密星歷衛(wèi)星星歷實(shí)際的衛(wèi)星位置及運(yùn)動(dòng)速度衛(wèi)星星歷誤差跟蹤站、觀測(cè)值、定軌模型與軟件01衛(wèi)星星歷誤差衛(wèi)星星歷誤差嚴(yán)重影響單點(diǎn)定位的精度，一般可達(dá)數(shù)米，甚至數(shù)十米。并且對(duì)于相對(duì)定位也是一個(gè)重要的誤差來(lái)源。所以不容忽視。

01衛(wèi)星星歷誤差式中：

B為基線(xiàn)長(zhǎng)度；

dB表示由于星歷誤差引起的基線(xiàn)誤差；dr為星歷誤差；ρ為衛(wèi)星至測(cè)站的距離；基線(xiàn)的相對(duì)誤差，約為星歷相對(duì)誤差的1/4.01衛(wèi)星星歷誤差星歷誤差對(duì)基線(xiàn)長(zhǎng)度及相對(duì)定位精度的影響衛(wèi)星廣播星歷，一般能保證1-2個(gè)ppm的精度，也就是說(shuō)廣播星歷只能用于基線(xiàn)不是很長(zhǎng)，定位精度要求不是很高的相對(duì)定位，可以滿(mǎn)足一般工程測(cè)量的精度要求。01衛(wèi)星星歷誤差廣播星歷

1）由GNSS系統(tǒng)的地面控制部分所確定和提供，經(jīng)GNSS衛(wèi)星向全球用戶(hù)公開(kāi)播發(fā)的一種預(yù)報(bào)星歷；

2）用參考時(shí)刻的衛(wèi)星軌道根數(shù)及其變化率來(lái)描述衛(wèi)星軌道；

3）通過(guò)GNSS導(dǎo)航電文以一組參數(shù)的形式發(fā)送給用戶(hù)，一般每2小時(shí)更新一次，一般按照與觀測(cè)時(shí)刻最近的一組廣播星歷數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算衛(wèi)星位置；

4）提供的衛(wèi)星軌道精度較差，目前約為~1m。01衛(wèi)星星歷誤差精密星歷

1）主要由IGS（InternationalGNSSService）提供；

2）以一定的時(shí)間間隔給出衛(wèi)星在空間的三維坐標(biāo)及其運(yùn)動(dòng)速度，由用戶(hù)進(jìn)行內(nèi)插后求得觀測(cè)時(shí)刻衛(wèi)星在空間的位置及運(yùn)動(dòng)速度；精密星歷類(lèi)型精度延遲更新間隔超快（預(yù)報(bào)）~5cm實(shí)時(shí)03,09,15,21UTC15min超快（觀測(cè)）~3cm3~9hours03,09,15,21UTC15min快速~2.5cm17~41hours17UTCdaily15min最終~2.5cm12~18dayseveryThursday15minIGS精密星歷產(chǎn)品01衛(wèi)星星歷誤差數(shù)小時(shí)觀測(cè)利用衛(wèi)星星歷誤差之間的強(qiáng)相關(guān)性來(lái)進(jìn)行求差，如此可消除共同部分的影響。一般經(jīng)過(guò)1-2小時(shí)的連續(xù)觀測(cè)，可以達(dá)到1-2個(gè)ppm的相對(duì)精度。01衛(wèi)星星歷誤差建立GNSS衛(wèi)星獨(dú)立的測(cè)軌系統(tǒng)，直接獲取精密星歷，而且不受SA政策的影響，可以為長(zhǎng)距離相對(duì)定位提供可靠的保障。建立區(qū)域性衛(wèi)星測(cè)軌網(wǎng)01衛(wèi)星星歷誤差目前我國(guó)已在北京、上海、武漢、西安、拉薩、烏魯木齊等地建立了GNSS跟蹤站，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)GNSS衛(wèi)星信號(hào)，精密星歷的精度可達(dá)到0.25米，從而滿(mǎn)足1000公里基線(xiàn)相對(duì)定位達(dá)到1x10的負(fù)8次方的精度要求。建立區(qū)域性衛(wèi)星測(cè)軌網(wǎng)01衛(wèi)星星歷誤差主要思路是在平差模型中，把衛(wèi)星星歷提供的衛(wèi)星軌道作為初始值，將其改正數(shù)作為未知數(shù)，在平差的同時(shí)求得測(cè)站位置以及衛(wèi)星軌道改正數(shù)。軌道松弛法01衛(wèi)星星歷誤差半短弧法：根據(jù)攝動(dòng)力對(duì)軌道參數(shù)的不同影響，只對(duì)其中影響較大的參數(shù)，引入相應(yīng)的改正數(shù)作為待估參數(shù)。據(jù)分析，目前該法修正的軌道偏差不超過(guò)10m，而計(jì)算量明顯減小。短弧法：引入全部6個(gè)軌道偏差改正，作為待估參數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中與其它待估參數(shù)一并求解?？擅黠@減弱軌道偏差影響，但計(jì)算工作量大。軌道松弛法01衛(wèi)星星歷誤差注意：軌道松弛法也存在一定的局限性，只能作為無(wú)法獲取精密星歷的情況下，所采取的一種補(bǔ)救措施或特殊情況下采取的措施。軌道松弛法衛(wèi)星鐘誤差

1）信號(hào)衛(wèi)星離開(kāi)衛(wèi)星時(shí)，衛(wèi)星鐘相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)GNSS時(shí)的鐘差；

2）衛(wèi)星上盡管采用的是高精度的原子鐘（銫鐘、銣鐘），但這些鐘與GNSS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)之間仍會(huì)有偏差和漂移。隨著時(shí)間的推移，這些偏差和漂移還會(huì)發(fā)生變化；

3）導(dǎo)航電文:精度~5ns，IGS最終精密鐘差:~75ps--鐘差--鐘數(shù)--鐘數(shù)變化率度隨機(jī)項(xiàng)02衛(wèi)星鐘差02衛(wèi)星鐘差導(dǎo)航電文IGS精密鐘差類(lèi)型精度延遲更新間隔超快（預(yù)報(bào)）~3ns實(shí)時(shí)03,09,15,21UTC15min超快（觀測(cè)）~150ps3~9hours03,09,15,21UTC15min快速~75ps17~41hours17UTCdaily15min最終~75ps12~18dayseveryThursday15min02衛(wèi)星鐘差衛(wèi)星鐘差改正根據(jù)鐘差改正數(shù)進(jìn)行衛(wèi)星鐘差改正相抵定位通過(guò)在接收機(jī)之間求一次差進(jìn)一步地消除衛(wèi)星鐘差改正后的殘余03相對(duì)論效應(yīng)相對(duì)論效應(yīng)相對(duì)論效應(yīng)是由于衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘所處的狀態(tài)（速度和重力位）不同而引起衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘產(chǎn)生相對(duì)鐘誤差的現(xiàn)象。03相對(duì)論效應(yīng)根據(jù)狹義相對(duì)論，在慣性參考系中，以一定速度運(yùn)行的時(shí)鐘，相對(duì)于同一類(lèi)型的靜止的時(shí)鐘，存在著頻率之差，值為：衛(wèi)星時(shí)鐘頻率同類(lèi)靜止的鐘的頻率衛(wèi)星運(yùn)行速度經(jīng)計(jì)算，表明衛(wèi)星鐘比在地球上靜止的鐘走的慢03相對(duì)論效應(yīng)根據(jù)廣義相對(duì)論，在空間強(qiáng)引力場(chǎng)中的振蕩信號(hào)，其波長(zhǎng)大于在地球上用同一方式所產(chǎn)生的振蕩信號(hào)波長(zhǎng)，二者的差值為：

可見(jiàn)，衛(wèi)星時(shí)鐘頻率比放置在地面上時(shí)增大（即變快）03相對(duì)論效應(yīng)總的相對(duì)論效應(yīng)

結(jié)論，衛(wèi)星時(shí)鐘頻率比放置在地面上時(shí)增大（即變快）03相對(duì)論效應(yīng)解決相對(duì)論效應(yīng)的辦法制造衛(wèi)星時(shí)鐘時(shí)預(yù)先把頻率降低衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)頻率為10.23MHz，所以頻率應(yīng)降為：10.23MHz(1-4.44910-10)=10.22999999545MHz對(duì)于地球自轉(zhuǎn)，引起的衛(wèi)星坐標(biāo)誤差影響，一般較小，對(duì)于工程測(cè)量來(lái)講，我們不用考慮。GNSS與衛(wèi)星有關(guān)的誤差謝謝大家！第三章GNSS測(cè)量誤差分析3.3GNSS與傳播路徑有關(guān)的誤差電離層折射誤差01對(duì)流層折射誤差02多路徑效應(yīng)誤差03目錄01電離層折射誤差

GNSS的電磁波信號(hào)傳播實(shí)際是在大氣介質(zhì)中，在到達(dá)地面接收機(jī)前要穿過(guò)性質(zhì)、狀態(tài)各異且不穩(wěn)定的若干大氣層，這些因素可能改變電磁波傳播的方向、速度和強(qiáng)度。大氣折射對(duì)GNSS觀測(cè)結(jié)果的影響，超過(guò)了GNSS精密定位所容許的精度范圍。大氣的結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)

對(duì)流層0～40km各種氣體元素、水蒸氣和塵埃等非彌散介質(zhì)（電磁波的傳播速度與頻率無(wú)關(guān)）電離層約70km以上帶電粒子彌散介質(zhì)（電磁波的傳播速度與頻率有關(guān)）電離層折射誤差1、概念——距地面50km-1000km范圍的大氣層為電離層。由于受到太陽(yáng)等天體的各種射線(xiàn)幅射，電離層中的氣體分子發(fā)生電離，形成大量的自由電子和正離子。當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)通過(guò)電離層時(shí)，信號(hào)的路徑會(huì)發(fā)生彎曲，傳播速度也會(huì)發(fā)生變化。使得信號(hào)的傳播時(shí)間與真空中光速的乘積并不等于衛(wèi)星至接收機(jī)的幾何距離，該偏差稱(chēng)為電離層折射誤差。

2、產(chǎn)生因素——電離層折射與信號(hào)頻率、觀測(cè)時(shí)間及地點(diǎn)（反映了信號(hào)傳播路徑上的電子含量）等因素密切相關(guān)。其中衛(wèi)星頻率對(duì)測(cè)距的影響一般在50-100m內(nèi)變化。因此必須認(rèn)真加以改正，否則會(huì)嚴(yán)重影響觀測(cè)成果的精度。

即電離層折射率與單位面積的電子密度正比，與頻率的平方成反比。3、解決對(duì)策（1）雙頻觀測(cè)即利用兩個(gè)頻率的相位觀測(cè)值求出免受電離層折射影響的相位觀測(cè)值。適合于雙頻接收機(jī)。（2）模型改正對(duì)單頻接收機(jī)，一般采用導(dǎo)航電文中提供的電離層折射改正模型加以改正?，F(xiàn)有的改正模型還僅僅是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)估算公式，與實(shí)際情況之間存在差異。實(shí)驗(yàn)表明，能消除電離層折射的75%左右。（3）相對(duì)定位對(duì)距離較短（小于20km）的兩測(cè)站，當(dāng)兩接收機(jī)同時(shí)跟蹤同一顆衛(wèi)星時(shí)，可采用接收機(jī)間求一次差的辦法來(lái)很好地削弱電離層的影響。對(duì)流層折射誤差1、影響特點(diǎn)——靠近地面40km范圍內(nèi)的大氣底層為對(duì)流層，其大氣密度比電離層大，大氣狀態(tài)也更為復(fù)雜。由此對(duì)GPS信號(hào)產(chǎn)生的對(duì)流層折射影響比電離層折射影響更為嚴(yán)重，即使雙頻觀測(cè)也不能解決它的影響。2、解決對(duì)策（1）模型改正目前較好的辦法就是建立近地的大氣模型，通過(guò)測(cè)量信號(hào)傳播路徑上的氣溫、氣壓及水汽分壓等氣象數(shù)據(jù)，用計(jì)算的辦法加以改正。應(yīng)當(dāng)指出：模型精度及氣象元素的測(cè)量誤差限制了對(duì)流層折射改正的精度。

模型改正，最常用的對(duì)流層折射改正模型有Hopfield模型和Saatamoinen模型。理論與實(shí)踐表明，模型改正可以減少90%以上的折射影響。（2）直接測(cè)定目前較有效的辦法是應(yīng)用水汽輻射計(jì)來(lái)實(shí)測(cè)衛(wèi)星信號(hào)傳播路徑上水汽對(duì)信號(hào)的直接影響，并用公式計(jì)算濕分量數(shù)值。不過(guò)該儀器十分昂貴，也笨重，外業(yè)不便應(yīng)用。（3）參數(shù)求解引入描述對(duì)流層影響的附加待估參數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中一并求解。（4）相對(duì)定位當(dāng)兩測(cè)站距離較近﹙＜10km﹚時(shí)，對(duì)流層殘余影響可通過(guò)接收機(jī)間一次差分的辦法大部分予以消除。當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，地方大氣狀態(tài)不再相關(guān)，一次差分效果不大。因此對(duì)流層折射效應(yīng)是限制GPS高精度定位的最大障礙。多路徑效應(yīng)誤差1、概念——多路徑效應(yīng)是指除衛(wèi)星的直接信號(hào)外，還有測(cè)站周?chē)姆瓷湫盘?hào)到達(dá)接收機(jī)。多路徑信號(hào)和直接信號(hào)混合后產(chǎn)生干涉，從而使觀測(cè)值偏離真值產(chǎn)生相位誤差，這種誤差稱(chēng)為多路徑效應(yīng)誤差。2、特點(diǎn)——多路徑效應(yīng)是GPS測(cè)量的重要誤差源，嚴(yán)重?fù)p害GPS測(cè)量的精度，研究表明多路徑效應(yīng)對(duì)載波相位測(cè)量的影響可達(dá)cm級(jí)，嚴(yán)重時(shí)還將影響衛(wèi)星信號(hào)的失鎖。3、對(duì)策（1）選擇合適的站址?！獪y(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離大面積的水面、高大建筑物等容易產(chǎn)生多路徑效應(yīng)的物體；——測(cè)站不宜選擇在山坡、山谷和盆地中，以避免反射信號(hào)從天線(xiàn)抑徑板上方進(jìn)入天線(xiàn)，產(chǎn)生多路徑效應(yīng)誤差。3、對(duì)策（2）應(yīng)選用屏蔽天線(xiàn)。——在天線(xiàn)中設(shè)置抑徑板、底面及周?chē)捎梦针姴ǖ牟牧弦砸种贫嗦窂椒瓷湫盘?hào)等。GNSS與傳播路徑有關(guān)的誤差謝謝大家！第三章GNSS測(cè)量誤差分析3.4GNSS與接收機(jī)有關(guān)的誤差接收機(jī)鐘差01天線(xiàn)相位中心偏差02接收機(jī)安置誤差03目錄3.4GNSS與傳播路徑有關(guān)的誤差01接收機(jī)鐘差

1、概念為了降低接收機(jī)制造成本，于是儀器內(nèi)部的時(shí)鐘一般采用石英晶體振蕩器，它的穩(wěn)定性、精確度和可靠性遠(yuǎn)不及衛(wèi)星時(shí)鐘。因此產(chǎn)生了接收機(jī)鐘誤差。該項(xiàng)誤差主要取決于接收機(jī)鐘質(zhì)量，它對(duì)測(cè)碼偽距觀測(cè)和載波相位觀測(cè)值得影響是相同的。01接收機(jī)鐘差

2、影響接收機(jī)鐘與衛(wèi)星鐘之間的同步差為1us，那么引起的等效距離誤差約為300m。這是一個(gè)非常巨大的偏差，所以我們必須要對(duì)此高度重視。01接收機(jī)鐘差

3、主要對(duì)策（1）參數(shù)解算。在單點(diǎn)定位中將接收機(jī)鐘差作為獨(dú)立未知數(shù)連同測(cè)站位置參數(shù)（X、Y、Z）一并求解；（2）相對(duì)定位。通過(guò)在不同衛(wèi)星間求差以消除接收機(jī)的鐘差；（3）多項(xiàng)式求解。認(rèn)為各觀測(cè)時(shí)刻的接收機(jī)鐘差間是相關(guān)的，將其表示為時(shí)間多項(xiàng)式，并引入平差模型中一并求解多項(xiàng)式的02天線(xiàn)相位中心偏差

在GPS測(cè)量中，偽距和載波相位觀測(cè)值都是以接收機(jī)天線(xiàn)的相位中心為準(zhǔn)的，而天線(xiàn)對(duì)中是以天線(xiàn)的幾何中心為準(zhǔn)的。理論上，接收機(jī)天線(xiàn)的相位中心應(yīng)與其幾何中心完全一致，但實(shí)際上天線(xiàn)的瞬時(shí)相位中心隨信號(hào)輸入的強(qiáng)度和方位不同而有所變化，往往偏離天線(xiàn)的幾何中心，這項(xiàng)誤差稱(chēng)為天線(xiàn)相位中心偏移誤差。02天線(xiàn)相位中心偏差

1、概念——天線(xiàn)相位中心隨著衛(wèi)星信號(hào)輸入的強(qiáng)度和方向不同而變化，即觀測(cè)時(shí)相位中心的瞬時(shí)位置（一般稱(chēng)相位中心）與理論上的相位中心位置將不一致，這種偏差稱(chēng)為天線(xiàn)相位中心偏移?？煞譃樗狡詈痛怪逼?。在水平垂直的偏差遠(yuǎn)大于水平方向偏差。而且隨著天線(xiàn)的型號(hào)不同而不同，經(jīng)研究表明，天線(xiàn)相位中心，在垂直方向的偏差與廠(chǎng)家標(biāo)稱(chēng)精度最多可達(dá)厘米級(jí)。所以對(duì)于高精度的測(cè)量，比如變形監(jiān)測(cè)等，是比可忽視的，必須檢測(cè)GNSS接收機(jī)垂直方向的偏差，并對(duì)該誤差進(jìn)行改正。02天線(xiàn)相位中心偏差

2、特點(diǎn)——天線(xiàn)相位中心偏差的影響可達(dá)mm-cm級(jí)，是接收機(jī)固定誤差的主要部分,也是天線(xiàn)設(shè)計(jì)必須考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。3、對(duì)策——采用同一類(lèi)型的天線(xiàn)并進(jìn)行觀測(cè)值的求差；高精度觀測(cè)時(shí)各測(cè)站的天線(xiàn)須按附有的方位標(biāo)志進(jìn)行定向安置。（大致指北，允許3至5度）03接收機(jī)安置誤差

接收機(jī)安置誤差1、概念——接收機(jī)天線(xiàn)相位中心相對(duì)于測(cè)站標(biāo)石中心的位置偏差稱(chēng)為接收機(jī)安置誤差。2、特點(diǎn)——該項(xiàng)誤差包括天線(xiàn)的對(duì)中誤差、整平誤差以及天線(xiàn)高的量測(cè)誤差。這些誤差直接影響GPS觀測(cè)精度。3、對(duì)策——加強(qiáng)操作人員責(zé)任心、盡可能采用強(qiáng)制對(duì)中裝置。03接收機(jī)安置誤差

3、對(duì)策——加強(qiáng)操作人員責(zé)任心、盡可能采用強(qiáng)制對(duì)中裝置。采取的對(duì)策是，從態(tài)度上加強(qiáng)責(zé)任心，認(rèn)真做好本職工作，在對(duì)中整平、量高操作過(guò)程中，仔細(xì)檢查認(rèn)真核對(duì)、確保正確無(wú)誤。觀測(cè)中也要保護(hù)好儀器，防治其他無(wú)關(guān)人員碰撞或晃動(dòng)儀器。于此同時(shí)，也應(yīng)該盡量采用強(qiáng)制對(duì)中裝置，以避免對(duì)中誤差。涉及到覘標(biāo)觀測(cè)是，要認(rèn)真做好標(biāo)石中心向基板的投影操作，必須偏心觀測(cè)時(shí)，要認(rèn)真測(cè)定偏心元素，保證其測(cè)量精度。GNSS與接收機(jī)有關(guān)的誤差謝謝大家！第三章GNSS測(cè)量誤差分析3.5整周跳變與整周未知數(shù)的確定整周跳變概念01整周未知數(shù)的確定03目錄3.5整周跳變與整周未知數(shù)的確定整周跳變的檢驗(yàn)和修正0201整周跳變的概念

1、周跳，在觀測(cè)過(guò)程中，由于某些原因，如衛(wèi)星信號(hào)被障礙物阻擋而暫時(shí)中斷，受無(wú)線(xiàn)電信號(hào)干擾造成失鎖，使計(jì)數(shù)器無(wú)法連續(xù)計(jì)數(shù)，因此，當(dāng)信號(hào)被重新跟蹤后，整周記數(shù)就不正確，但是不到一個(gè)整周的相位觀測(cè)值仍然是正確的，這種現(xiàn)象叫做周跳。2、整周跳變，在GNSS接收機(jī)接受信號(hào)時(shí)，由于種種原因，接收機(jī)整波計(jì)數(shù)器在一定時(shí)間內(nèi)記錄下來(lái)的周數(shù)突然發(fā)生了變化，也就是錯(cuò)誤地記錄了周數(shù)，這種突變叫做整周跳變。01整周跳變的概念

3.整周跳變的發(fā)生

如果我們能夠檢測(cè)出在何時(shí)發(fā)生了整周跳變，并能求出丟失的整周數(shù)，就可以對(duì)中斷后的整周計(jì)數(shù)進(jìn)行修正，恢復(fù)其正確計(jì)數(shù)。發(fā)生整周跳變后的整周計(jì)數(shù)可以從中斷處繼續(xù)向后計(jì)數(shù)，也可以歸零后重新計(jì)數(shù)，或者從任意一個(gè)整周數(shù)從新開(kāi)始計(jì)數(shù)，他們?nèi)Q于接收機(jī)的類(lèi)型及產(chǎn)生周跳的具體情況。02整周跳變的檢驗(yàn)和修正

衛(wèi)星和接收機(jī)之間的距離在隨時(shí)間而不斷變化，其徑向速度最大可達(dá)0.9km/s，相應(yīng)的載波相位觀測(cè)值亦應(yīng)隨之變化，不過(guò)這種變化應(yīng)該是循序漸變，有一定的規(guī)律性。例如下表所示，接收機(jī)在不同時(shí)間對(duì)同一顆衛(wèi)星進(jìn)行相位觀測(cè)，每15秒輸出一個(gè)觀測(cè)值，相鄰觀測(cè)值的變化可達(dá)數(shù)萬(wàn)周，難以發(fā)現(xiàn)幾十周的跳變。02整周跳變的檢驗(yàn)和修正

歷元1次差2次差3次差4次差t1475833.225311608.7531t2487441.9784399.841012008.56712.5072t3499450.5455402.3212－0.579512410.88831.9277t4511861.4338404.24890.963912815.13722.8916t5524746.5710407.1405－0.272113222.27772.6195t6537898.8487409.7600－0.421913632.03772.1976t7551530.8864411.957614043.9953t8565574.881702整周跳變的檢驗(yàn)和修正

如果在相鄰觀測(cè)值之間求一次差，就得到觀測(cè)間隔

內(nèi)衛(wèi)星至接收機(jī)的距離之差，亦即衛(wèi)星徑向速度平差值與的乘積。由于徑向速度平均值變化比較緩慢，所以一次差的變化也就較小。如果在一次差間再求二次差，就得到衛(wèi)星徑向加速度平均值和觀測(cè)間隔平方之乘積，其變化越加緩慢。同理求至四次差時(shí)，趨近于零，這時(shí)的差值主要是震蕩器的隨機(jī)誤差，具有偶然誤差特性。02整周跳變的檢驗(yàn)和修正

但是，如果在過(guò)程中出現(xiàn)了整周跳變，勢(shì)必要破壞上述相位觀測(cè)量的正常變化，高次差的隨機(jī)特性也將受到破壞。例如下表中在時(shí)刻的觀測(cè)值中含有100周的周跳，四次差中將出現(xiàn)數(shù)十周的異?，F(xiàn)象。這表明通過(guò)求差有利于發(fā)現(xiàn)周跳。不過(guò)這種求高次差的方法難以檢驗(yàn)只有幾周的小周跳，因?yàn)檎鹗幤鞅旧砭陀锌赡茉斐?周左右的隨機(jī)誤差。02整周跳變的檢驗(yàn)和修正

表5-4含有周跳影響的觀測(cè)量及其差值歷元1次差2次差3次差4次差t1475833.225311608.7531t2487441.9784399.841012008.56712.5072t3499450.5455402.3212－100.5795＊12410.8883－98.0723＊t4511861.4338304.2489＊300.9639＊12715.1372＊202.8916＊t5524746.5710507.1405＊－300.2721＊13222.2777＊－97.3805t6537898.8487409.760099.5781＊13632.0377＊2.1976t7551530.8864411.957614043.9953t8565574.881702整周跳變的檢驗(yàn)和修正

當(dāng)發(fā)現(xiàn)周跳后，可以根據(jù)前面或后面的正確觀測(cè)值，利用高次插值公式外推觀測(cè)值的正確整周計(jì)數(shù)，或者根據(jù)相鄰的幾個(gè)正確相位觀測(cè)量，采用n階多項(xiàng)式擬合的方法來(lái)推求整周計(jì)數(shù)的正確性，從而發(fā)現(xiàn)周跳并修正整周計(jì)數(shù)。修正后的觀測(cè)值中還可能有1～2周的小周跳未被發(fā)現(xiàn)。若用這些觀測(cè)值進(jìn)行平差計(jì)算，就會(huì)出現(xiàn)很大的殘差，據(jù)此還可以發(fā)現(xiàn)周跳。繼續(xù)用修正周跳后的觀測(cè)值和平差值（基線(xiàn)向量等）重復(fù)進(jìn)行平差計(jì)算，直至殘差符合要求為止，就會(huì)得到一組無(wú)周跳的載波相位觀測(cè)值。檢驗(yàn)和修正周跳還有其它一些方法。但是，解決問(wèn)題的根本途徑還是提高對(duì)外業(yè)觀測(cè)的要求，重視選擇機(jī)型、選點(diǎn)、組織觀測(cè)等外業(yè)工作環(huán)節(jié)，人為地避免周跳的發(fā)生。03整周未知數(shù)的確定

正確地解決整周未知數(shù)的確定問(wèn)題，一方面是提高載波相位測(cè)量精度的必不可少的條件，這是因?yàn)樵谶B續(xù)跟蹤的載波相位觀測(cè)值中，均含有相同的整周未知數(shù)；另一方面，快速而正確地確定，又是提高GPS定位作業(yè)效率的重要環(huán)節(jié)。因?yàn)樵谕接^測(cè)4顆以上衛(wèi)星的情況下，為解算至少需要在不同的時(shí)間進(jìn)行兩次觀測(cè)。如果其間時(shí)間間隔很短，則所測(cè)衛(wèi)星的幾何分布變化很小，這就降低了不同觀測(cè)結(jié)果的作用，影響了定位結(jié)果的可靠性，所以必須延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間。這樣，GPS定位所需的時(shí)間，其實(shí)就成了正確確定所需的時(shí)間，因此，快速解算整周未知數(shù)，對(duì)于提高定位效率具有決定性的作用。03整周未知數(shù)的確定

確定整周未知數(shù)的方法很多常用的方法有以下幾種：

1.經(jīng)典靜態(tài)相對(duì)定位法2.“動(dòng)態(tài)”測(cè)量法3.交換天線(xiàn)法

4.快速確定整周未知數(shù)法

03整周未知數(shù)的確定

的方法1.經(jīng)典靜態(tài)相對(duì)