GNSS鍾跳探測

Whoisbug發表於2018-03-10

本文轉自 http://blog.csdn.net/Mr_include/article/details/78240127

鍾跳探測

什麼是鍾跳?

  • 定義

大地測量型與導航型 GNSS 接收機內部時標一般採用價格較為低廉的石英鐘,其穩定度不及衛星端高精度的原子鐘。隨著測量的進行,接收機鐘差會逐漸產生漂移,導致接收機內部時鐘與 GPS 時同步誤差不斷累積。為了儘可能地保持接收機內部時鐘與 GPS時同步,當接收機鐘差漂移到某一閾值時,大多數接收機廠商通過對其插入時鐘跳躍進行控制,保證其同步精度在一定範圍之內。

  • 分類 
    鍾跳產生後對接收機時標、偽距觀測值、載波相位觀測值均有影響。鍾跳分為以下四類
型別時標偽距載波相位描述
一類階躍連續連續這類鍾跳可以理解為接收機沒有在既定頻率下采樣,其他所有觀測值都是連續的。
二類階躍階躍連續這類鍾跳可以理解為第一類鍾跳不斷累積,當鐘差過大時,接收機在時標和偽距上插入了周跳值,而載波相位上沒有
三類連續階躍連續這類鍾跳可以理解為實際上時標的鐘跳發生了,但是時標沒有輸出。比如時標在30s時階躍為29.999s,但是此時不輸入,等到30s時才輸出。
四類連續階躍階躍與第三類相同

鍾跳的特點

  • 鍾跳形式多樣
  • 鍾跳的數值隨機
  • 鍾跳對於所有衛星、所有頻率都一致

鍾跳發生後,可能造成觀測值不連續,此時會影響最終的定位。在探測鍾跳之前,必須瞭解鍾跳與周跳的區別。上述三個特點表明了鍾跳與周跳的區別,由於鍾跳的第三個特點,所以對於GF周跳探測方法來說所有型別的鐘跳都是不敏感的,其次當發生第一類和第四類鍾跳時,偽距和相位觀測值具有一致性,不影響MW的周跳探測。所以,需要區別的是第二類和第三類鍾跳。

在鍾跳和周跳的處理方法上,如果第二類和第三類鍾跳出現,那麼按照周跳的判斷,所有衛星都被標記周跳,會引起模糊度重置,影響解算效果。所以必須先進行鍾跳探測,對其修復後在進行周跳探測。


鍾跳探測方法

這裡介紹實時模式下,觀測值域內的鐘跳探測方法。假設鍾跳引起的偽距和相位階躍值分別為:dPdP,dLdL,令ΔPi=PiPi1ΔPi=Pi−Pi−1ΔLi=LiLi1ΔLi=Li−Li−1,構造鐘差檢驗量如下: 
Sji=ΔPjiΔLji=ΔII,i1λΔNi,i1+ΔdPi,i1ΔdLi,i1+ξSij=ΔPij−ΔLij=ΔII,i−1−λ∗ΔNi,i−1+ΔdPi,i−1−ΔdLi,i−1+ξ

其中ΔΔ是曆元間差分運算元,構造的檢驗量僅和電離層延遲、周跳、鍾跳和觀測噪聲影響。一般來說,先使用GF模型探測周跳,之後再根據檢驗量探測鍾跳。

abs(S)>k1,說明S探測異常,之後進一步判斷需要根據以下兩個條件:

  • 鍾跳對於所有衛星、所有頻率均產生相同數值階躍。
  • 對於毫秒級鍾跳,其數值換算為ms單位時具有整數特性。

構造兩個關係式: 
n=ns,ns<nan=ns,ns<na 
abs(Mround(M))<k2abs(M−round(M))<k2 
第一個式子中n代表探測到的鐘跳衛星數,ns,代表該曆元可用衛星數,na代表該曆元衛星總數。 
第二個式子的M計算為: 
M=103(nj=1Sj)/(nC)M=103∗(∑j=1nSj)/(n∗C) 
n為光速,這裡針對於毫秒級鍾跳。

閾值設定

k1k1閾值主要考慮了檢驗量中鍾跳和觀測噪聲的影響,鍾跳1ms,影響可以達到105105,所以k1k1一般設定為10530105−30
k2k2閾值主要考慮了小數影響,因為M的小數部分主要受到累加的電離層延遲的影響,一般設定為104 10510−4 10−5

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