MW组合
对相位观测值进行宽巷组合,即宽巷相位观测值为:
ϕw=ϕ1−ϕ2 \phi_w = \phi_1 - \phi_2 ϕw=ϕ1−ϕ2
因为整周模糊度NNN与ϕ\phiϕ表示的含义相同,故:
Nw=N1−N2 N_w = N_1 - N_2 Nw=N1−N2
根据ϕ=fwt\phi=f_wtϕ=fwt,其中等式右边分别为频率和时间,可得:
fwt=f1t−f2t f_w t = f_1 t - f_2 t fwt=f1t−f2t
即宽巷频率为:
fw=f1−f2 f_w = f_1 - f_2 fw=f1−f2
故宽巷波长为:
λw=cfw=cf1−f2≈86.2cm \lambda_w = \frac{c}{f_w} = \frac{c}{f_1 - f_2} \approx 86.2cm λw=fwc=f1−f2c≈86.2cm
根据ϕ=Lλ\phi=\frac{L}{\lambda}ϕ=λL,其中分子为相位观测值的长度形式,分母为相应频率的波长,可得:
Lwλw=L1λ1−L2λ2 \frac{L_w}{\lambda_w} = \frac{L_1}{\lambda_1} - \frac{L_2}{\lambda_2} λwLw=λ1L1−λ2L2
即:
Lw=(ϕ1−ϕ2)λw=(L1λ1−L2λ2)λw=f1L1−f2L2f1−f2 L_w = (\phi_1 - \phi_2)\lambda_w = (\frac{L_1}{\lambda_1} - \frac{L_2}{\lambda_2})\lambda_w = \frac{f_1 L_1 - f_2 L_2}{f_1 - f_2} Lw=(ϕ1−ϕ2)λw=(λ1L1−λ2L2)λw=f1−f2f1L1−f2L2
给出长度形式的相位观测方程,不考虑噪声及多路径效应:
{L1=ρ+λ1N1−I1L2=ρ+λ1N2−f12f22I1 \begin{cases} L_1 &= \rho + \lambda_1 N_1 - I_1\\ L_2 &= \rho + \lambda_1 N_2 - \frac{f_1^2}{f_2^2} I_1 \\ \end{cases} {L1L2=ρ+λ1N1−I1=ρ+λ1N2−f22f12I1
其中:ρ=ρrs+ctr−cts+T\rho = \rho_r^s + ct_r - ct^s+Tρ=ρrs+ctr−cts+T,即站星几何距离,接收机钟差,卫星钟差,对流层延迟。
那么:
Lw=ρ+λwNw+f1f2I1 L_w = \rho + \lambda_w N_w + \frac{f_1}{f_2}I_1 Lw=ρ+λwNw+f2f1I1
对于窄巷观测值:
ϕn=ϕ1+ϕ2 \phi_n = \phi_1 + \phi_2 ϕn=ϕ1+ϕ2
与宽巷换算成长度形式的相位观测值类似,窄巷换算成伪距:
Pw=f1P1+f2P2f1+f2 P_w = \frac{f_1 P_1 + f_2 P_2}{f_1 + f_2} Pw=f1+f2f1P1+f2P2
给出这样的伪距观测方程:
{P1=ρ+I1P2=ρ+f12f22I1 \begin{cases} P_1 &= \rho + I_1\\ P_2 &= \rho + \frac{f_1^2}{f_2^2} I_1 \\ \end{cases} {P1P2=ρ+I1=ρ+f22f12I1
那么:
Pw=ρ+f1f2I1 P_w = \rho + \frac{f_1}{f_2} I_1 Pw=ρ+f2f1I1
那么宽巷模糊度观测值即为:
Nw=Lw−Pwλw=(ϕ1−ϕ2)λw−Pwλw=(ϕ1−ϕ2)−Pw/λw N_w = \frac{L_w - P_w}{\lambda_w} = \frac{(\phi_1 - \phi_2)\lambda_w - P_w}{\lambda_w} = (\phi_1 - \phi_2) - P_w /\lambda_w Nw=λwLw−Pw=λw(ϕ1−ϕ2)λw−Pw=(ϕ1−ϕ2)−Pw/λw
=(ϕ1−ϕ2)−f1−f2c⋅f1P1+f2P2f1+f2 = (\phi_1 - \phi_2) - \frac{f_1-f_2}{c} \cdot \frac{f_1 P_1 + f_2 P_2}{f_1 + f_2} =(ϕ1−ϕ2)−cf1−f2⋅f1+f2f1P1+f2P2
不难看出,该组合观测值消除了站星距,接收机及卫星钟差,对流层及电离层延迟的影响,在不存在周跳时,仅受多路径及测量噪声的影响。
周跳探测
在RTKLIB和GAMP中,都是通过探测两个组合模糊度观测值之差是否超过设定的阈值来判断是否有周跳。RTKLIB使用两个历元间的组合模糊度观测值之差与阈值对比,而GAMP使用当前组合模糊度观测值与之前所有观测历元的组合模糊度观测值的平均数之差与阈值对比。
RTKLIB设置的阈值较为笼统,认为大于10.0即存在周跳,GAMP设置较为细致一些,如下介绍。
GAMP给出如下设定阈值的方式:
Rmw(E,R)={(−0.1E+3)bmw,E≤20∘bmw,E>20∘ R_{mw}(E,R) = \begin{cases} (-0.1E+3)b_{mw} &, E \leq 20^{\circ}\\ b_{mw} &, E > 20^{\circ} \\ \end{cases} Rmw(E,R)={(−0.1E+3)bmwbmw,E≤20∘,E>20∘
其中:
bmw(R)={2.5,0<R≤1s(2.5/20)R+2.5,1<R≤20s5.0,20<R≤60s7.5,其它 b_{mw}(R) = \begin{cases} 2.5 &, 0<R\leq 1s \\ (2.5/20)R+2.5 &, 1<R \leq 20s \\ 5.0 &, 20 < R \leq 60s \\ 7.5 &, 其它 \end{cases} bmw(R)=⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧2.5(2.5/20)R+2.55.07.5,0<R≤1s,1<R≤20s,20<R≤60s,其它
E,RE,RE,R分别为卫星高度角和采样间隔(s)。对于30s采样间隔的阈值,RmwR_{mw}Rmw还添加了一个系数。
当Nmw−Nˉmw>RmwN_{mw}-\bar N_{mw} > R_{mw}Nmw−Nˉmw>Rmw 则可认为存在周跳,然后将当前历元的组合模糊度观测量加入到平均组合模糊度:
Nˉmw(i)=Nˉmw(i−1)+1i[Nmw(i)−Nˉmw(i−1)] \bar N_{mw}(i) = \bar N_{mw}(i-1) + \frac{1}{i}[N_{mw}(i)-\bar N_{mw}(i-1)] Nˉmw(i)=Nˉmw(i−1)+i1[Nmw(i)−Nˉmw(i−1)]
gamp直接这样计算,设当前为j+1j+1j+1个历元,那么:
Nˉmw(j+1)=Nˉmw(j)∗j+Nmw(j+1)j+1 \bar N_{mw}(j+1) = \frac{\bar N_{mw}(j)*j + N_{mw}(j+1)}{j+1} Nˉmw(j+1)=j+1Nˉmw(j)∗j+Nmw(j+1)
组合模糊度的方差:
σ2(i)=σ2(i−1)+1i[(Nmw(i)−Nˉmw(i−1))2−σ2(i−1)] \sigma^2(i) = \sigma^2(i-1) + \frac{1}{i}[(N_{mw}(i)-\bar N_{mw}(i-1))^2 - \sigma^2(i-1)] σ2(i)=σ2(i−1)+i1[(Nmw(i)−Nˉmw(i−1))2−σ2(i−1)]
gamp也进行了方差计算,但是没有依据其进行周跳判断。