RTK载波相位测量原理     DATE: 2019-07-11 16:07

载波相位测量原理

1.重建载波
定义:载波调制了电文之后变成了非连续的波,将非连续的载波信号恢复成连续的载波信号。
码相关法:
方法----将所接收到的调制信号(卫星信号)与接收机产生的复制码相乘。
技术要点----卫星信号(弱)与接收机信号(强)相乘。
特点----限制,需要了解码的结构;有点,可以获得导航电文,可以获得全波长的载波,信号质量好(信噪比高)。
 
平方法:
方法----将所接受到的调制信号(卫星信号)自乘。
技术要点----卫星信号(弱)自乘
特点----优点,无需了解码的结构;无法获得导航电文,所获载波波长变为原来的一半,信号质量较差(信噪比低,降低了30db)
 
互相关法(交叉相关)
方法----在不同频率的调制信号(卫星信号)进行相关处理,获取两个频率间的伪距差和相位差

技术要点----不同频率的卫星信号(弱)进行相关
特点----优点,无需了解Y解码的结构,可获得导航电文,可获得全波波长的载波,信号质量较平方法好(信噪比低了27dB)
 
Z跟踪
方法----将卫星信号在一个W码码元内与接收机复制出来的P码尽心给相关处理。在一个W码马院内进行卫星信号(弱)与复制信号(强)进行相关。
特点:无需了解Y码结构,可测定双频伪距观测值,可获得导航电文,可获得全波波长的载波,信号质量较平方法好(信噪比降低了14dB)
 
2.GPS载波相位测量的基本原理
         
                           理想情况↑                                                     实际情况↑
相位变化×波长=距离。初始载波相位无法知道,接受相位知道。可以产生L1和L2频率,根据自己始终复制卫星相位,用上图中代替。接收机根据自身的钟在tR时刻复制信号的相位,接收机根据自身的钟tR时刻所接受到卫星在tS时刻所发送信号的相位。
载波相位观测值:
    
接收机首次观测,得到的是 ,小数部分fraction,不到一周的相位观测值,整周模糊度N0是观测不到的。随着卫星到地心的距离变化,卫星和接收机的距离变化,①fraction小数部分,无论如何变化都能接受得到。②整周部分发生的变化,整周计数。N0,整周模糊度(ambiguity of whole cycles)又称整周未知数,载波相位与基准相位之间相位差的初始观测值所对应的整周未知数。所以,
载波相位测量的特点:
 
  1. 接收机只能测量载波相位的不足整数部分以及在一段时间内变化部分。因此在每一个相位观测值中,存在着一个常量未知数,被称为整周模糊度。
  2. 只要接收机能保持对卫星连续跟踪不失锁,对同一卫星信号的载波相位观测值是连续的,且均包含同一个整周模糊度。
  3. 在载波相位测量值被转换成卫星和接收机之间精密的几何距离之前,整周模糊度必须被确定。一旦所以的模糊度正确解出来,利用四颗卫星将很容易获得厘米级的定位。
  4. 如果卫星失锁或其他原因造成计数器中止正常的累积,则整周计数则发生整周跳变,则小金星周跳的修复工作,如果无法修复是说前后的载波相位,则需要重新设置整周未知数。
载波相位测量的优点为,精度高,测量精度可达0.1mm量级;难点为整周未知数问题,整周跳变问题。
载波相位测量的观测方程:

线性化以后为:

误差方程为;