gnss观测方程 观测伪距 权矩阵 噪声 方差
伪距观测方程PPT课件
上述假设中，精确已知任一观测瞬间的时钟改正数只有对稳定度特别好 的原子钟才有可能实现，在数目有限的卫星上配备原子钟是可以办到的， 但在每一个接收机上都安装原子钟是不现实的，不仅需要大大增加成本， 而且也增加接收机的体积和重量。解决这个问题的方法是：将观测时刻接 收机的改正数
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重建载波方法
❖ 码相关法 特点：需要了解码的结构，可获得导航电文，可获得全波长的载波，信 号质量好
❖ 平方法 特点：无需了解码的结构，无法获得导航电文，所获载波波长为原 来波长的一半，信号质量较差（信噪比低，降低了30dB）
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❖ 互相关（交叉相关） 方法：获取两个频率间的伪距差和相位差
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伪距定位原理
其中：
：观测距离（伪距）；
c ：真空中的光速；
：信号发射时卫星钟读数；
：信号接受时卫星钟读数
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信号发射是的标准时间； 信号接收时的标准时间； 卫星钟改正数； 接收机钟改正数。
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伪距观测方程：
= c（b-a）+ ion + trop 其中： ion：电离层延迟改正； trop：对流层延迟改正。
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5.2 伪距法测量
5.2.1 伪距测量
❖ 利用测距码进行测距的原理 基本思路:= ·c=t ·c 伪距 伪距的测定方法
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测定伪距的示意图
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❖伪距的测定步骤 （1）卫星依据自己的时钟发出某一结构的测 距码，该测距码经过∆t 时间传播后到达接收 机；
❖ 在自相关系数最大情况下测定的传 播时间，从某种意义上讲就是用n 个标志测定的信号传播时间的平均 值。这样可以大幅度消除各种随机 误差的影响，提高测定精度。
多模GNSS伪距组合定位方法设计与验证
的 伪 距 组 合 定 位 算 法 ，它 是 基 于 一 种 有 迭 代 的 组 合 定 位解算算法。文中所述算法的有效性和可靠性经过 了 仿 真 实 验 和 实 际 应 用 试 验 验 证 ，具 有 一 定 的 理 论 意 义和现实意义。
然 而 ，在 卫 星 信 号 受 干 扰 严 重 的 复 杂 地 貌 环 境 中，可 见 卫 星 数 目 仍 然 较 少 ，卫 星 信 号 质 量 差 ，单 模卫 星 定 位 导 航 的 精 度 一 直 是 不 尽 人 意 ，尤 其 是 针 对 动 态 导航定位精度问题更为明显。
导航系统的效率和精确性取决于导航解算算法， 目前已有较多学者在该领域取得了较多的研究成果， 比较常见的如伪距定位，但 大 多 是 单 点 定 位 、相对定 位和差分定位。针 对 伪距 定 位 ，国内外学者做了大量 研 究 ，总 结 起 来 ，伪 距 定 位 算法主流上一般都采用基 于 卫 星 高 度 角 的 加 权 最 小 二 乘 算 法 ，依 据 高 度 角 调 整 参与解算用户位置的卫星的权值进而完成目标定位 解 算 P 1。 典 型 的 组 合 定 位 解 算 算 法 主 要 有 如 传 统 G a u s s -N e w t o n 迭代法[3]以 及 H e l m e r t 方差分量估计迭 代法[4]。总 体 来 看 ，针对我国导航系统的组合定位算 法 研 究 ，研 究 成 果 大 多 是 针 对 基 础 理 论 论 证 分 析 ，没 有给出一种实用性较强的解算算法以及相应的工程 应用案例，很难有 说 服力。
际 空 投 试 验 分 析 表 明 ，文 中 所 述 算 法 能 够 准 确 的 解 算 出 空 投 物 资 的 落 点 ，可以为飞行器导航系统设计
不同GNSS观测组合提取伪距多路径效果比较
不同GNSS观测组合提取伪距多路径效果比较刘保成;黄令勇;王俊超【摘要】推导了伪距多路径提取公式,计算了相应观测组合提取伪距多路径的组合系数.以载波噪声放大比例为评价指标,对比分析各组合观测提取伪距多路径的效果,然后利用BDS和GPS数据进行验证.结果表明,仅进行电离层一阶改正时,三频伪距/载波组合提取伪距多路径效果最好;基于三频二阶电离层改正的伪距多路径提取会过分放大载波噪声,但能消除电离层系统误差;基于双频组合提取伪距多路径时,两频率相差最大的观测组合提取伪距效果最好;同一组合观测提取不同频点伪距多路径时,提取最大频率信号上的伪距效果最好.【期刊名称】《大地测量与地球动力学》【年(卷),期】2017(037)001【总页数】4页(P40-43)【关键词】多路径;双频;三频;BDS;GPS【作者】刘保成;黄令勇;王俊超【作者单位】中国天绘卫星中心,北京市,102102;中国天绘卫星中心,北京市,102102;地理信息工程国家重点实验室,西安市雁塔路中段1号,710054;中国天绘卫星中心,北京市,102102【正文语种】中文【中图分类】P228随着对流层、电离层误差改正精度的不断提高，多路径效应成为影响GNSS定位精度的主要误差源。
GPS伪距多路径误差一般为1～5 m，最高可达10～20 m[1]。
精密定位利用伪距辅助模糊度固定时，严重的伪距多路径误差会影响模糊度解算的可靠性[2]。
为此，有必要加强对伪距、载波多路径削弱算法的研究。
目前，抑制多路径效应除观测时使用扼流圈天线以外，后期数据处理中多利用多路径周期特性或采用滤波算法[3-4]。
针对伪距多路径效应，文献[5]采用更为简便的伪距/载波组合进行提取，并系统比较三频GNSS伪距多路径提取效果。
但不同GNSS系统伪距/载波组合提取伪距多路径效果的规律特性还有待进一步研究，以便作业人员有针对性地选择不同观测环境下的最佳提取算法。
当电离层活动剧烈时，GNSS观测信号电离层延迟二阶项误差相对较大，为提高定位精度有必要考虑其影响[6]。
两种伪距定位精度分析及计算程序的实现
第9卷第2期2021年4月Vol.9,No.2Apr.,2021导航定位学报Journal of Navigation and Positioning引文格式：李韧，杨久东，龚栋澎，等.两种伪距定位精度分析及计算程序的实现[J].导航定位学报,2021,9(2):83-89.(LIRen,YANG Jiudong,GONG Lipeng,et al.Accuracy analysis and program implementation of t wo kinds of pseudo range positioning[J].Journal ofNavigation and Pos辻ioning,2021,9(2):83-89.)D01:10.16547/ki.l0-1096.20210213.两种伪距定位精度分析及计算程序的实现李韧，杨久东，龚标澎，梁鹏(华北理工大学矿业工程学院，河北唐山063210)摘要：针对卡尔曼滤波伪距定位方法难以建立准确的定位模型，容易造成滤波发散，导致定位精度降低的问题，比较分析了卡尔曼滤波伪距定位和星频双差伪距定位两种伪距定位模型，利用三个点的静态观测数据，采用全球定位系统(GPS)的卫星伪距观测值和广播星历文件计算得到测站点坐标，将两种伪距定位模型计算的坐标与赫戈(HGO)软件静态解算的坐标进行精度对比与分析。
结果显示，卡尔曼滤波伪距定位方法的误差在6m内，星频双差伪距定位方法的误差在3m 内，对总体均方根误差(RMSE)进行分析，星频双差伪距定位结果低于卡尔曼滤波伪距定位，证明星频双差伪距定位精度高于卡尔曼滤波伪距定位精度，星频双差伪距定位数学模型是可行的。
关键词：伪距定位；卡尔曼滤波伪距定位；星间单差；星频双差；编程实现中图分类号：P228文献标志码：A文章编号：2095-4999(2021)02-0083-07Accuracy analysis and program implementation of two kinds of pseudorange positioningLI Ren,YANG Jiudong,GONG Lipeng,LIANG Peng(Mining Engineering College,North China University of Technology,Tangshan,Hebei063210,China)Abstract：The Kalman filter pseudo-range positioning method finds it difficult to establish an exact positioning model and filtering divergence could be easily caused which reduce the accuracy of position.In point of these problems,we have compared and analyzed two pseudo-range positioning model,namely Kalman filter pseudo-range positioning model and star frequency double difference pseudo-distance positioning,taken advantage of static observation data measured by engineering at3points, gotten the satellite pseudo-distance measured data of the Global Positioning System(GPS)and measured position coordinates computed by broadcast paring and analyzing the accuracy of coordinates computed by the pseudo-distance positioning model and by the static HGO software,we can find that the error range of Kalman filter pseudo-range positioning model is within6m and the star frequency double difference pseudo-distance positioning is within3m.Analyzing the value of General Root Mean Square Error(RMSE),we can see that the positioning results of star frequency double difference pseudodistance are all lower than the Kalman filter pseudodistance positioning.It has demonstrated that the accuracy of star frequency double difference pseudo-distance positioning is higher than the Kalman filter pseudo-distance positioning and its feasibility for star frequency double difference pseudo-distance positioning to locate math models.Keywords:pseudo range positioning;Kalman filter pseudo range positioning;single difference between stars;double difference between stars;programming implementation收稿日期：2020-06-17基金项目：国家自然科学基金项目（51904105）-第一作者简介：李韧（1996—）,男，河北廊坊人，硕士研究生，研究方向为空间大地测量。
大三下GNSS
GNSS概念1.简述目前世界上已有和正在开发的【卫星导航系统】1）【美国GPS全球导航系统】①目的：【全球范围】【全天候】【实时连续】的【导航定位】与【授时】服务。
②筹建时间：1973-1995③系统构成：【空间部分】【地面控制部分】【用户部分】④服务方式：多颗卫星组成的【卫星星座】提供【导航定位】服务⑤定位原理：【距离交会】⑥测距原理：【被动式电磁波测距】⑦特点：【全球范围】【全天候】【实时连续】【精度高】2）【俄罗斯GLONASS导航系统】①筹建时间：【1982-1995】②定位原理：【距离交会】③与GPS不同：采用【频分多址】技术（FDMA），设立的【基站】都在前苏联境内3）【欧盟伽利略卫星导航系统】4）【中国北斗导航系统】2.美国曾经和正在采取的GPS政策1）【SPS】：标准定位服务【C/A码民用】2）【PPS】：精密定位服务【P码军用】3）【SA】技术：【选择可用性】人为降低普通用户测量精度，如降低星历精度，卫星加入高频抖动。
4）【AS】技术：反电子欺骗技术【P码加密】5）现代化政策：新增L2C码L5载波M码阻止敌方使用保持威胁地区外民用更加精确安全。
七参数转换与时间系统1.常用的时间系统定义：1）【恒星时ST】：以【地球自转周期】为基准建立的时间系统测量方法：选【春分点】为参考点，其连续两次经过【测站子午圈】经历的时间为一【恒星日】1恒星日-24恒星时1恒星时-60恒星分1恒星分-60恒星秒2）【平太阳时MT】测量方法：选【太阳】为参考点，连续两次经过【测站子午圈】的时间为一【平太阳日】1平太阳日-24平太阳时1平太阳时-60平太阳分1平太阳分-60平太阳秒3)【原子时ATI】：通过测定【铯原子133】周四两个基态的超精细结构的【能级跃迁辐射】的【电磁振荡周期】得到。
1秒-电磁振荡9192 631 770周所需时间4）【协调世界时UTC】：采用【原子时秒长】，时刻与世界时相差不超0.9秒【跳秒】：每年【年中/年末】对时刻进行【一整秒】调整。
gnss观测值的方差矩阵
gnss观测值的方差矩阵
GNSS观测值的方差矩阵是描述GNSS观测值误差的统计量。
它是一个对称矩阵，其中每个元素表示相应观测量的方差。
方差矩阵可以用来评估GNSS观测值的精度和准确性。
在GNSS测量中，常见的观测量包括伪距观测值、载波相位
观测值和多普勒频移观测值。
对于每种观测量，其方差矩阵可以通过以下方法计算：
1. 伪距观测值的方差矩阵：由于多路径干扰和噪声等因素的存在，伪距观测值的误差不仅有随机误差，还有系统误差。
伪距观测值的方差矩阵可以通过GNSS接收机的厂家提供的精度
规格或者实地测试得到。
2. 载波相位观测值的方差矩阵：载波相位观测值的误差主要来自于噪声和多路径干扰。
对于两颗卫星之间的载波相位观测值，常用的估计方法是基于两个频率的双差观测值。
方差矩阵可以通过与伪距观测值相似的方法得到。
3. 多普勒频移观测值的方差矩阵：多普勒频移观测值的误差一般较小，主要来自于噪声。
方差矩阵可以通过GNSS接收机
和信号处理算法的设计进行估计。
需要注意的是，方差矩阵的计算方法可能因GNSS接收机厂
家和算法的不同而有所差别。
此外，观测值的方差矩阵通常可以通过加权最小二乘法（WLS）或卡尔曼滤波器等方法进行
精度评估和误差估计。
gnss观测数据预处理与质量评估
1.2 国内外研究背景及现状 .......................................................................................... 3 1.2.1 周跳与钟跳探测研究现状................................................................................4 1.2.2 GNSS 数据质量检查研究现状..........................................................................5
（1）对 GNSS 观测数据的线性组合进行了深入研究，提出优良的线性组合观测值 应具备的条件，在此基础上分析了双频和三频观测数据常用的线性组合观测值。
（2）阐述了新一代 Rinex 格式的不同之处，详细分析了 TEQC 进行数据质量检查 的命令，系统分析了 TEQC 进行数据质量检查的原理。
（3）基于单频、双频和三频的 BDS 观测数据，采用了不同的周跳探测和修复方法， 并详细分析了各方法的适用范围及探测效果。对于单频的 BDS 数据，采用了高次差法 和多普勒观测值法，结果表明二者的周跳探测效果均易受采样率的影响，而 GEO 卫星 的观测值用高次差法进行周跳探测时不易受采样率的影响；双频观测数据采用了 M-W 组合法和 STPIR 法，结果表明将二者组合探测和修复周跳时可以大大提高了周跳探测和 修复的正确性；三频观测数据采用了三频相位伪距组合和三频无几何相位法，最后提出 了三频相位无电离层无几何法探测周跳，结果表明该方法能敏感的探测出各类小周跳， 且仅存在一种不敏感周跳。
北斗信号区域完好性监测方法设计与实现
北斗信号区域完好性监测方法设计与实现刘赟;韩洪祥;董俊强【摘要】随着北斗导航系统的广泛推广和应用,其系统完好性问题也逐渐走到我们的视野里,如何保证北斗卫星的完好性则成为当前北斗系统亟待解决的问题.本文以卫星导航系统的完好性检测为背景,以北斗系统作为研究对象和平台,设计了针对北斗导航系统接收机的加权最小二乘的RAIM监测算法,并且通过已有的完好性检测设备采集数据进行算法验证,证明了该软件算法的准确性.【期刊名称】《现代导航》【年(卷),期】2018(009)006【总页数】5页(P417-421)【关键词】北斗卫星导航系统;RAIM算法;区域完好性监测【作者】刘赟;韩洪祥;董俊强【作者单位】海参航保局,北京 100847;海军工程大学,武汉 430033;海军工程大学,武汉 430033【正文语种】中文【中图分类】TN9670 引言随着GNSS的不断发展和完善，其精度指标得到了提高，但在保证精度的同时，人们更加关注的是系统的完好性，因此在GNSS卫星导航领域提出了系统完好性这一重要概念[1]。
所谓完好性是指系统发生故障不能实现导航或误差超过允许范围值时，系统向用户及时报警的能力，它主要通过报警限制、报警反应时间和完备性风险等数量特征来衡量[2]。
目前进行GNSS检测的方法主要有两大类，第一类是通过外部的辅助增强系统来进行完好性的检测，这其中包括星际增强系统和路基增强系统。
另一类是通过接收机自己进行完好性的检测，也就是我们常说的接收机自主完好性检测RAIM [3]。
其中RAIM通过接收机可以同时接受多个信号的冗余特性对结果进行一致性的校验，当接收到的卫星信号多于4个时，即可使用RAIM 算法进行完好性检测，来对卫星是否产生了故障进行判断，当接收信号多于五个时还可进行故障卫星的判定，而且此种方法比起外部辅助增强系统具有高自主性，而且采用RAIM算法，设备简单，检测灵活，设备成本低廉，因此有着广泛的推广意义和重要的研究意义。
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gnss观测方程观测伪距权矩阵噪声方差
GNSS观测方程是一组方程，用于描述卫星导航系统（GNSS）接收机接收到的信号与卫星之间的关系。
在GNSS观测方程中，最常用的观测是观测伪距。
观测伪距是指接收机测量到的信号传播时间与接收机位置之间的距离。
它是通过测量信号传播时间来估计卫星和接收机之间的距离，并且加上一些改正项，如卫星钟差、大气延迟等。
权矩阵是用于描述观测误差和噪声的矩阵。
它反映了观测值的可信度或精度。
在GNSS观测中，权矩阵通常是对角阵，对
角线元素表示每个观测值的权重，较大的权值表示较小的误差和噪声。
噪声方差是指观测误差和噪声的方差，它代表了观测值的精度。
在GNSS观测中，噪声方差通常是通过数据处理和统计方法
得到的，可以用于计算观测伪距的精度或估计误差。
总而言之，GNSS观测方程描述了测量到的信号与卫星之间的
关系，观测伪距是常用的一种观测值，权矩阵表示观测误差和噪声的可信度，噪声方差代表了观测值的精度。