载波相位测量技术研究

载波相位测量技术研究 , 载波相位测量技术研究 李 炜 ,,，部队北京 ,,:,,,:::,, ,，摘 要在 精 密 导 航 和 陆 上 测 绘 中 往 往 需 要 使 用 厘 米 级 或 更 高 精 度 的 测 量 设 备 目 前 较 ，常 使 用 的 是 采 用 载 波 测 量 技 术 的 或 其 它 系 统 的 接 收 机 通 过 精 确 的 基 线 实 现 实 时 测 ,,, 。定 ，主 要 介 绍 导航定位系 统中载波相位测量技术原理及其部分测量方法 并 利 用 实 测 数 据 验 ,,, 。证 其 定 位 精 度 ,,,, 关键词载 波, 测 量 差 分 定 位 单 差 双 差,中图分类号 文献标志码 ,,,,,,, ,,,文章编号 ,::,,,,,,:,,:,::,,:,))) 引言 : 载波相位测量技术是目前高精度定位的主要,,,。，方法载波相位测量可以达到毫米级的精度但 ,测量值受到与码测量同样的误差源的影响卫星钟 、、。 差和 星 历 误 差传 播 媒 介接 收 机 噪 声 和 多 路 径 码测量和载波相位测量的主要差别在于接收机噪 ，声和多路径的影响载波相位一般在厘米级而码相 ，，。 位在 米 级另 外载 波 相 位 测 量 存 在 整 周 模 糊 度 接收机载波环工作原理图图 ,，如果所有的误差项都被减小整周模糊度能被解出 ，来载波相位测量将转化为精确的伪距测量值并形 。成精确定位估算 载波环在工作时考虑到接收机最大视距动态利用载波相位测量的厘米级相位定位现已在 ，,,,应力 等 情 况往 往 由 锁 频 环和 锁 相 ,,,,,,、、测绘大地测量地球物理和很多工业应用领域得 ,，，环组成在 上输出相位误差在 上输出 ,,, ,,, 。，频率误差在实际工作中与 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 上有 ,,, ,,, ，。应如图所示 , 图 载波环滤波器原理图, , 图示出了个阶和阶构成载 ,, ,。 为 误差观测方程中的常数项通过模糊数 ,,,,,, ,,,, ,,,,，波环滤波器采用该方式构成的环路滤波器可以对 。上面的线性方程可以进行接收机的位置计算，存在的加速度等动态应力有很好的适应能力在实 ，际设计中经常被采用通过调整滤波器内的各系数 测量数据应用 ,,, ):,。完成对滤波器指标的调整 载波测量的精度主要受 所测量出的载波,,, ，。相位的影响反映到实际中为测量伪距的变化率 载波测量原理 , ，通过测量固定时间间隔内的载波相位变化量得到 ，设卫星上某 一 时刻的载波相 位 为经 过 距 : φ其距离变化为，离后到达接收 机 时 相 位 为那 么 载 波 所 经 历 , ,,φ,,,ΔΔ,λπ φ,,，，过的载波相位变化为其 中包 括 整 周 数 ), :φφ。式中为载波波长 λ。和不足一周的小数部分 ，在载波环和码环测量的分辨率相同情况下由其测距公式为 ，于载波频率远高于伪码频率所以通过载波测量可 ,,,, ,,,。。,)Δ以得到很高精度的测量量一般可以得到微米级λ: φ ,,式中为卫星到接收机的距离为已知载波的 ,, 载波测量定位技术中存在两个问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 整周模糊和整λ ,,, ,波长为载波相位中的整周期数部分。,,，，周跳变根据式公式中有 个位置未知量,): ,:,, , φφ,,,中不足一周的小数部分为载波相位,)。 ,:: 个时钟未知量和个整周模糊量由于在 系 ,,,, φ φφ，不能直接测 量 得 到即 为 载 波 测 量 中 的 整 周 模 糊 ，统中只有两个载波频率点观测方程不能通过一次 ，，。 ,,测量多颗卫星来求解需要对多颗卫星进行多次测 度可以 精 确 测 量如 果 从 公 式 中 能 确 定 ,Δ φ。量解决该问题的方法经历了从整周模糊数作为 ，。 那么 测距误差是很小将 其 分 别 代 入 卫 星 时 ,:“—”、参数求解利用三差法和停走法两次设站、，钟接收机时钟和其它误差进行展开变换可以得 、，求解 法快速模糊解算法等过程仍然需要多次测到载波相位测量的线性化方程 。量和 计算实现 , , , ,，在正在建设的伽利略系统中由于采用个以 ,,,,,,,,,, , ,,,,,,,,×,,,,,,,,, ，。上的载波频率可以很好地解决整周模糊问题根 ,,,, δ,,熿燄 据欧洲航天局提出的使用 个载波解决整周模糊 , ,, ,,,,, ,, ,,),,,, ,), δδλ, ,,,,,,，的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 利用 个载波上的伪距观 测 方 程 ,,,, , ,,,,,δ燀,燅 和相位观测方程可以直接求出任意一个载波上的 ,, ,。整周模糊度并由此经过一次测量多个卫星来计 , , , ,,,,,,,,, 式中为观测随机误差 ,, ,,,, ,,, ,, ,。 算得到用户的位置信息虽然载波相位的变化可 ,,,,为与卫星的位置和接收机的估算位置 ,, ,, ,, ,,, ,, ,, ,,,,,有关的常量分别为,,,,, δ,,δ,,δ, ，中心定在以码的观测量的平均值上再通过利用补 ，。充卡尔曼滤波器最终完成载波测量数据的提取 载波测量技术应用 , 差分定位技术是使用差分载波通过在两个地 ，，方使用两台接收机其中一台位置精确已知通过 已知精确位置的接收机求得另一台在需要测量位 。 置的接收机的较高精度位置数据通过差分技术 双差测量原理图图 ,，可 以 基 本 消 除 电 离 层 的 影 响至 少 在 使 用 差 分 ，，的相对地理区域较小的情况下例如在机场 ,,, ，。 并载波相位测量整数项由合并的未知整数多值性和港湾中使用也可以利用广域差分技术实现在 ，组成而系统相位噪声项主要由合并的多径和接收 ，一个较大地区完成差分定位服务以提高该地区的 。定位精度 。机影响组成将余下的误差与存在于两个接收机同时产生载波相位和伪距码双差是测定两个 ，天线之间的未知基线相关联起来可以得到以下 , ，天线之间的基线矢量的关键但卫星星历必须作一 方程，定的处理以保证在两个接收机位置上所作的载波 ,, ,, ,, ,, ,,:,, ,, , ,, ,,,,, φ相位和码测量相对 系统时调到一个共同测量 ,,,,,, ) ,,?,,, λ, ,。，时基上双差的形成具有极大的好处因为这样能 ,, ,?式中是未知基线矢量和至卫星和的单 最终对消掉接收机和卫星时钟的偏差极大部分的 ,,, , 。，电离层传播延迟如果两个天线位于同一高度对 。位矢量之间的内积 。流层延迟也会大部分对消掉 ，如果继续增加观测卫星的数量其它噪声也可如图所示利用 干涉仪对一颗卫星进行 ,,,,，以对消掉利用颗以上的卫星可以产生个独立 ,,，，,,载波测量其干涉测量量即单差现在通过两 ,,，,,的双差方程由方程对 个双差作变换和展开 ,, ,条载波周传播 路 径 长 度 卫 星 分 别 到 干 涉 接 收 , 如下,机和之差来产生, , ，， :,,, ,,,,,,, ,,,,,, 熿熿 燄燄 熿 燄 ,,燄熿 ，， ,,,,,,:,,,, ,,,,, , , ,: λ,,,， ， ,: , ,,,, ,,, ,,,,,,, ,,燀燅 , ,,,,, ,,, , : , ,， ， , , ,, ,,,,,, ,τ,, , ,, :, , ,φ 燀燅 ,,, ,,,,, ,, 燅燀 燅燀 ,,式中为接收机和分别测量到的随时间而,,, , 式中为个独立双差是考虑两颗卫星之 ,, ,, ,, φ , ,变化的卫星信号相位为干涉机的载波整周模 , , : 间的单位矢量之差 是基线矢量 是相关联的,,,:, ,,糊数为所有源产生的相位噪声为载波 , 。, 载波整周模糊性为所用载波波长 ,,,,, τλ ，。，，站心坐标系定位误差如图所示为平均值为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 差为 ,,:,:,, ,:,::, ,:,:, ,,: ,统计结果表明载波相位差分定位单历元能够 。达到厘米级精度 结论 , 载波测量技术是实现高精度导航定位的重要 ，技术手段之一它在测绘和其它有高测距精度要求 。 的测量领域有广泛的使用价值随着卫星导航系 ，、统建设的不断完善越来越多的测量精度高使用 图 载波相位测量 方向误差 ,: 、，简单低成本的新产品应运而生为载波测量技术 。应用开创一个新局面 参考文献 ,, 原理与,,,,,:,, , ,,,,,,,,:,,,,:,,,,, ,,，,，应用寇艳红译 北京电子工业出版社 ,,,,::,, ，,, 汤 云朱启仁载波相位差分测量动态精度评 ,,,,, ,,，,,,定方法研究零八一科技 :,,:,:,,,,:,) 图 载波相位测量 方向误差 ,, ,,,，,,沈 允 春扩 谱 技 术 北 京国防工业出版 社 ,,,, ,,,,, ,,，,, 贾东升王飞雪欧州伽利略 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 及新技术概述 ,,:, ,,,,航空电子技术 ,::,,,,,) 朱文白，骆亚波测量机器人动态测量技术及应用研 ,,, ,,,，,,,究测绘通报:,,::,,,,,,,) ,, ，，， ,:,,,::, ,:,:,:,,,,,, ,,,,,,,, ,,, ,,,,,:,,,,:,:,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,:,,,,,,,,,, ,, ,,，，,,, ,:,,,,,,:,,,,,:,,,,:,,::,,,,,,,,,,) ，,,,: ,,,,,,,,,, ,,,,,,,,, ,,,,:,,,, ,,,, :图 载波相位测量 方向误差 ,, ,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,, ,,,,,,,,,,:,,,:,,,,,, ,, ，，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,::,:,,,:,,,) ，，经统计方 向 误 差 最 小 值 为 最 : ):,:,, , ，，大值为 平 均 值 为 标 准 差 为:,:,, ,:,::, , ,， 方向误差最小值为最大值 作者简介:,:,, ,, ):,:,, , 李 炜 ，，为 平 均 值 为 标 准 差 为:,:, ,) :,::, , ,,，，，，男 河 南 孟 县 人 工 程 师 ,,:,) ,，方向误差最小值为最大值:,::, ,, ):,:,, , 。主 要 研 究 方 向 为 卫 星 导 航 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,:,,,,,,,, ,,, ,,,,, ,，，,,,:,,,,::,,,,,,,:::,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,:,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,, ,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,:,:,,,,,,,,,, ,,,,,,,,, ，,,,,,,,,,:,,,,,,,,:,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,, ,,,, ,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,