一、周跳的概念
任一观测历元t,完整的载波相位测量值可写为:
它是由三部分组成的,其中为接收机i对卫星j的第一个(t0时刻)载波测量值中的整周未知数部分;是接收机实际测量的不足一周的相位值,只要卫星与接收机的振荡器连续正常工作,该值可以精确测定;可由接收机中的多普勒(频移)计数器累计求得[在有的文献中,记为]。但由于种种原因,如卫星信号被遮挡或卫星电路瞬时故障,gps接收机附近的电磁干扰,或接收机电路的瞬时故障,或接收机工作于恶劣的动态环境下,而使载波跟踪环路无法锁住卫星信号等,都将使多普勒计数中断。如此,在接收机恢复对GPS卫星信号的跟踪后,多普勒计数器的累计值便不正确了。这就是整周跳变(简称“周跳”)。因此,必须寻找载波相位测量中整周丢失的地方,并对其进行修复,以恢复正确的相位测量值,确保载波相位测量的高精度。
二、周跳的探测及修复
周跳的数值可大可小,大的可达十几周甚至成千上万周,小的可能只有几周。通常大周跳与小周跳的探测方法是不同的,下面分别讨论之。
(一)大周跳的探测及修复
在观测期间,某颗卫星到接收机的距离的变化是平滑的,有规律的。也就是说,载波相位观测值[]的变化是平滑的,有规律的。如果观测值中出现周跳,则将破坏这种平滑性和规律性。但由于卫星相对于接收机距离的变化可达每秒钟数千周,如果10秒钟观测一次,这种变化可达数万周,不易发现数十周的周跳。为此,可对相邻观测值求高次差,以削弱站星距变化对整周计数值的影响。在这种情况下,如果没有周跳,则求4~5次差后的载波相位观测值的变化,主要是GPS接收机的晶体振荡器不稳定引起的,它们应呈偶然性误差,且数值为几周以下;否则,求4~5次差后,其变化不再具有偶然性,且数值比产生的周跳值还要大,该表在序号ni为35处,发生丢失100周的大周跳),据此,我们能够找到产生较大周跳的地方,并对其进行修复。
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序号ni |
一次差 |
二次差 |
三次差 |
四次差 |
五次差 |
|
30 |
464623.1581 |
11210.0672 |
398.6859 |
1.1281 |
1.3791 |
-101.9586 |
31 |
475833.2251 |
|||||
11608.7531 |
||||||
32 |
487441.9784 |
399.8140 |
||||
12008.5671 |
2.5072 |
|||||
33 |
499450.5455 |
402.3212 |
-100.5795 |
|||
12410.8883 |
-98.0723 |
401.5434 |
||||
34 |
511861.4338 |
304.2489 |
300.9639 |
|||
12715.1372 |
202.8916 |
-601.2360 |
||||
35* |
524576.5710 |
507.1405 |
-300.2721 |
|||
13222.2777 |
-97.3805 |
399.8502 |
||||
36* |
537798.8487 |
409.7600 |
99.5781 |
|||
13632.0377 |
2.1976 |
|||||
37* |
551430.8864 |
411.9576 |
||||
14043.9951 |
||||||
38* |
565474.8817 |