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1、子情境子情境2 与接收设备有关的误差与接收设备有关的误差主要包括观测误差、接收机钟差、天线相位中心误差和载波相位观测的整周不定性影响。 一、观测误差观测误差观测误差主要包括分辨误差，接收机天线相对测站点的安置误差。根据经验，一般认为观测的分辨误差约为信号波长的1。由此，对GPS码信号和载波信号的观测精度如下表所列。观测误差属偶然性质的误差，适当地增加观测量，将会明显地减弱其影响。二、接收机钟差接收机钟差测码伪距观测量：载波相位观测量：多项式法：二、接收机钟差接收机钟差单差观测方程：双差观测方程：理论上，双差观测可以完全消除接收机钟差的影响。三、整周模糊度的影响整周模糊度的影响前已指出，载波相位
2、观测法，是当前普遍采用的最精密的观测方法，它可能精确地测定卫星至观测站的距离。但是，由于接收机只能测定载波相位非整周的小数部分，和从某一起始历元至观测历元间，载波相位变化的整周数，而无法直接测定载波相位相应该起始历元在传播路径上变化的整周数。因而，在测相伪距观测值中，存在整周未知数的影响。这是载波相位观测法的主要缺点。初始历元整周数整周变化部分不满整周部分可测可测三、整周模糊度的影响整周模糊度的影响载波相位观测，除了存在上述整周未知数之外，在观测过程中，还可能发生整周跳变整周跳变问题。当用户接收机收到卫星信号并进行实时跟踪（锁定）后，载波信号的整周变化数便可由接收机自动地计数。但是在中途，如果
3、卫星的信号被阻挡或受到干扰，则接收机的跟踪便可能中断（失锁）。而当卫星信号被重新锁定后，被测载波相位的小数部分，将仍和未发生中断的情形一样，是连续的，可这时整周计数却不再是连续的。这种情况称为整周变跳或周跳。周跳现象，在载波相位测量中是经常发生的，它对距离观测的影响和整周未知数的影响相似，在精密定位的数据处理中，都是一个非常重要的问题。三、整周模糊度的影响整周模糊度的影响1.整周模糊度的确定问题在以载波相位观测量为基础的GPS精密定位中，初始整周未知数的确定是实现定位的一个关键问题，准确而快速的解算整周未知数对保障定位精度、缩短定位时间、提高GPS定位效率都具有极其重要的意义。目前，解算整周未
4、知数的方法很多。下面将介绍几种解算整周未知数的常用方法。1）经典待定系数法在经典静态定位中，常把整周未知数当作平差计算中的待定参数，与其他参数一并求解。（1）整数解（固定解）根据整周未知数的物理意义，它理论上应该为整数。但是，由于各种误差的影响，整周未知数的解算结果一般为非整数。此时，可以将其取为相接近的整数（四舍五入），作为已知参数再次带入观测方程，重新平差解算其它的参数。在基线较短的相对定位中，若观测误差和外界误差对观测量的影响较小时，这种整周未知数的确定方法比较有效。（2）非整数解（实数解或浮动解）在基线较长的静态相对定位中，外界误差对观测量的影响比较大，采用上述方法求解整周未知数精度较
5、低，强行将其凑成整数对于提高解的精度无益。此时，通过平差计算得到的整周未知数不是整数，不必凑整，直接以实数形式代入观测方程，重新解算其它参数。经典待定参数法解算整周未知数，往往需要观测一个小时甚至更长的时间，从而影响了作业效率。因此，此法一般用于经典静态相对定位模式进行高精度的GPS定位中。三、整周模糊度的影响整周模糊度的影响1.整周模糊度的确定问题2）快速解算法（FARA）1990年E.Frei和G.Beutler提出了快速解算整周模糊度算法（FARA）。基于此方法的静态相对定位，所需要的观测时间可缩短到几分钟。FARA法的基本思想是，以数理统计理论的参数估计和假设检验为基础，充分利用初始平
6、差的解向量（站点坐标及整周模糊度的实数解）及其精度信息（方差与协方差阵和单位权中误差），确定在某一个置信区间，整周模糊度可能的整数解的组合，然后依次将整周模糊度的每一个组合作为已知值，重复地进行平差计算，其中能使估值的验后方差（或方差和）为最小的一组整周模糊度，即为所搜索的整周模糊度的最佳估值。实践证明，在短基线情况下，根据数分钟的双频观测成果，便可精确的确定整周模糊度的最佳估值，使相对定位的精度达到厘米级。三、整周模糊度的影响整周模糊度的影响1.整周模糊度的确定问题3）动态法前面所述的方法主要用于静态GPS定位模式，尽管GPS接收机观测卫星的时间有长有短，但是接收机均处于静止状态，故称为静态
7、法。当前，GPS动态定位的应用也越来越广。在高精度的动态相对定位中，若采用测相伪距观测量来实现，同样也涉及整周未知数的确定问题。一般说来，为了确定运动载体的实时位置，要求将装载于载体之上的GPS接收机在运动之前预先确定初始整周未知数，这个过程称为GPS的初始化。并且在载体运动之后至少要保持对4颗以上卫星的连续跟踪，才能实现实时动态相对定位，一旦卫星失锁，则必须停下来，采用静态法重新确定整周未知数（或重新初始化）。这样严重影响了测相伪距法在高精度动态定位中的应用。三、整周模糊度的影响整周模糊度的影响1.整周模糊度的确定问题1993年，莱卡公司成功地开发了一种动态确定整周未知数的方法（AROF），
8、并研制出了相应软件，能够在接收机运动过程中确定整周未知数，或实现动态初始化，为实现精密实时动态相对定位（RTK或RTD）开辟了一条重要途径。AROF的基本思想：在载体运动过程中，载体上的GPS接收机与参考站上的GPS接收机，对共视卫星进行同步观测，利用快速解算法（如FARA法），对卫星的载波相位观测值进行平差处理，确定初始整周未知数。而在上述为初始化所进行的短时间观测过程中，载体已经有了位移，载体的瞬时位置则是根据随后确定的整周未知数，利用逆向求解的方法来确定。这一方法的特点是在载体运动过程中所观测的卫星一旦失锁，为重新确定整周未知数，运动载体不需要停下来重新进行初始化工作，它可在载体运动过程
9、中实现。在动态确定整周未知数时，为了增加解的可靠性和精确性，除了尽可能多的跟踪卫星之外，观测的历元数应该尽可能多。三、整周模糊度的影响整周模糊度的影响1.周跳的探测问题周跳有两种类型。第一种是当卫星信号的接收被中断数分钟或者更长的时间时，GPS在数个观测历元中不再有载波相位观测值，这类周跳容易识别。另一种是卫星信号的中断时间很短，可能发生在两相邻历元之间，在每个历元都包括整周计数和小数部分相位值，然而整周数已有突变，不再衔接，所出现的周跳可能小至一周，也可大致数百周。这类周跳难以识别，因为即使没有发生周跳，相邻两历元之间的相位观测值中的整周数也是在不停变化的，其中是否有周跳发生，则需要用专门的
10、方法加以探测。如何判断周跳并恢复正确的计数是GPS数据处理中的一项很重要工作。许多软件中都已经有这一功能，称为周跳探测与修复，一般在平差之前的数据预处理阶段进行。四、天线相位中心的位置偏差天线相位中心的位置偏差在GPS定位中，无论是测码伪距或测相伪距，观测值都是以接收机天线的相位中心位置为准的，而天线的相位中心与其几何中心，在理论上应保持一致。可是，实际上天线的相位中心位置，随着信号输入的强度和方向不同而有所变化，即观测时相位中心的瞬时位置（一般称视相位中心），与理论上的相位中心位置将有所不同。天线相位中心的偏差对相对定位结果的影响，根据天线性能的好坏，可达数毫米至数厘米。所以对于精密相对定位来说，这种影响也是不容忽视的。而如何减小相位中心的偏移，是天线设计中的一个迫切问题。四、天线相位中心的位置偏差天线相位中心的位置偏差在实际工作中，如果使用同一类型的天线，在相距不远的两个或多个观测站上，同步观测了同一组卫星，那么，便可以通过观测值的求差，来削弱相位中心偏移的影响。各观测站的天线，均应按天线附有的方位标进行定向，使之根据罗盘指向磁北极。根据不同的精度要求，定向偏差应保持在35以内。有关天线相位中心的问题，读者可进一步参阅有关文献。
