GNSS基本知识

GNSS基本知识

1.什么是ITRF框架？

International Tereetial Referecce Frame 的缩写；
是一个地心参考框架;
由空间大地测量观测站的坐标和运动速度来定义；
由于章动、极移影响,国际协定地极原点CIO变化,所以ITRF框架每年也都在变化;
根据不同的时间段可定义不同的ITRF,如TRF-93 框架，ITRF-94 框架等；

2.空间大地测量

空间大地测量技术的观测对象是各种人造地球卫星信号或河外射电源信号，
各种卫星大地测量技术所获得的观测值均与卫地距向量（测站至卫星的向量）有关；

2.1框架与参考系的区别？

参考系：关于坐标系的完整定义，有原定、坐标轴、坐标平面等概念；
参考框架：通过对一些基准点的实际观测，来具体实现某一个参考系；

周跳以及周跳发生的原因：

3.周跳

3.1 什么是周跳？

GNSS载波相位观测量是由不足一整周的小数部分和整周部分组成；
其中小数部分是接收机所产生的参考信号与来自卫星的载波信号的相位之差中小于一周的部分，这部分观测值可以认为是精确的； 则是接收机从接受卫星信号时刻 t 到当前时刻记录的载波相位整周数。接收机在连续跟踪卫星信号时，由于某种原因如信号被遮拦、无线电干扰等原因使接收机的计数器在累计工作期间产生中断，使得相位发生整周跳变，但其中不足一周的部分仍保持不变，这个整周跳变称为周跳。

3.2 周跳发生的原因有很多，常见的原因主要有？

(1) 卫星信号中断，如被高层建筑物、高山、树木、桥梁等阻挡导致卫星信号暂时中断。
(2) 卫星信号信噪比过低，如卫星高度角偏低、电离层变化较剧烈或多路径效应太大等。
(3) 接收机处于相对运动状态，如RTK测量中受外界因素干扰严重从而导致卫星信号短暂失锁。
(4) 接收机或卫星出现故障，如卫星振荡器故障、接收机软件故障等引发接收机内部信号错误。

4.什么是载波相位测量？

4.1 什么是载波？

是一个特定频率的无线电波，单位Hz，是一种在频率、调幅或相位方面被调制以传输语言、音乐、图象或其它信号的电磁波。

4.2 什么是相位？

相位(phase)是对于一个波，特定的时刻在它循环中周期中的位置；

4.3 什么是载波相位测量？

载波相位测量（carrier phase measurement）是利用接收机测定载波相位观测值或其差分观测值，经基线向量解算以获得两个同步观测站之间的基线向量坐标差的技术和方法。

5.载波相位差分？

载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标,坐标的精度可以达到厘米级别；

什么是多路径组合观测值？

6.基线解算

6.1 什么是基线解算？

基线解算（baseline vector solution）是指在卫星定位中，利用载波相位观测值或其差分观测值，求解两个同步观测的测站之间的基线向量坐标差的过程。

6.2 基线解算的分类？

单基线解：数学模型按单一基线建立，模型简单，不顾及同一时段基线间的误差相关性。
多基线解： 数学模型按时段建立，包括同一时段中一组独立基线，模型较为复杂，顾及同一时段基线间的误差相关性。
整体解： 数学模型按整网建立，包括整网中相互独立基线，模型较为严密，顾及同一时段基线间的误差相关性，基线之间相互约束，结构强。

6.3 基线解算的作用？

基线解算前须进行数据预处理，剔除观测值中的粗差，即进行周跳的探测与修复；
由于待定测站的近似坐标相对于基站的精度较低而影响卫地距及传播时间的计算，须逐次迭代不断提高测站近似坐标精度；
修正卫星信号发射时刻及相应的星历坐标；
使整周待定值趋近于整数以获得良好的基线向量成果；

7.什么是整周模糊度？

整周模糊度（ambiguity of whole cycles）又称整周未知数，是在全球定位系统技术的载波相位测量时，载波相位与基准相位之间相位差的首观测值所对应的整周未知数。

8整周模糊度和周跳中的相位整周的理解

8.1 周跳中的相位发生整周跳变

卫星于接收机由于某种原因产生的有的整周的信号没有接收到，缺失了一些信号；

8.2 整周模糊度

卫星到接收机之间的整数周无法测出,称为整周模糊度.当采用一定的数学方法确定出整周模糊度后,卫星至用户的距离测定就可精确到不足一个波长,达到厘米乃至毫米的误差量级；

8.3 总结：

一个是缺失了某一些数据，确定之后可以渐少对于后面的观测值的影响；
一个是卫星和接收机之间的载波周期的整数，确定后可以提高定位测量精度；

9.什么是RMS?

即：将N个项的平方和除以N后开平方的结果，即均方根的结果。

10.什么是PRN？

PRN是伪随机噪声码（pseudo random noise code）的缩写，不是卫星卫星的编号，C/A码和P码均为伪噪声码，卫星导航所用的伪噪声码，是噪声通讯的成功实践。所谓伪噪声码，简而言之，是一个具有一定周期的取值0和1的离散符号串，它具有类似于白噪声的自相关函数。

11.什么是伪随机噪声？

是用于表征“象噪声那样具有随机分布”且“可准确复制”的**“1”与“0”数字序列**；
其最重要的特性是对所有时间延迟自相关值低，或者说是在码精确对齐时，时间滞后问题显露不出来；
每颗 GPS 卫星都有唯一的C/A码和P码，它们都属于伪随机噪声码；