衛(wèi)星鐘差改正

1、測(cè)繪工程測(cè)繪工程10-110-1班班2 鐘差鐘差 鐘讀數(shù)與真實(shí)系統(tǒng)時(shí)間之間的差異鐘讀數(shù)與真實(shí)系統(tǒng)時(shí)間之間的差異 時(shí)鐘的特性時(shí)鐘的特性 鐘差對(duì)衛(wèi)星測(cè)距的影響鐘差對(duì)衛(wèi)星測(cè)距的影響 0201020dtttaa ttatty tt 鐘差鐘偏鐘速/鐘漂/頻偏鐘的老化率/頻漂隨機(jī)項(xiàng)RRSSRSRSDcTtTtc TTctt 真實(shí)距離真實(shí)接收時(shí)間接收機(jī)鐘差真實(shí)發(fā)射時(shí)間衛(wèi)星鐘差1.時(shí)鐘特性及其對(duì)衛(wèi)星測(cè)距的影響 2012Soottaa tta tt1.采用廣播星歷中的鐘差改正參數(shù)進(jìn)行改正采用廣播星歷中的鐘差改正參數(shù)進(jìn)行改正在精度要求不高的情況下使用在精度要求不高的情況下使用鐘差多項(xiàng)式鐘差多項(xiàng)式2.衛(wèi)星鐘差及其處

2、理方法衛(wèi)星鐘差及其處理方法處理方法：2.2.采用相對(duì)定位或差分采用相對(duì)定位或差分ABI站間差分：B I-A I2.衛(wèi)星鐘差及其處理方法衛(wèi)星鐘差及其處理方法處理方法：3.3.使用使用IGSIGS提供的精密衛(wèi)星鐘差改正數(shù)提供的精密衛(wèi)星鐘差改正數(shù)2.衛(wèi)星鐘差及其處理方法衛(wèi)星鐘差及其處理方法處理方法： IGS IGS 發(fā)布的發(fā)布的GPSGPS精密星歷精密星歷( (* *.SP3.SP3文件文件) )是是WGS-84WGS-84坐坐標(biāo)系間隔為標(biāo)系間隔為15min15min的每顆衛(wèi)星的三維坐標(biāo)的每顆衛(wèi)星的三維坐標(biāo)(x y z)(x y z)GPSGPS精密數(shù)據(jù)處理需要精密數(shù)據(jù)處理需要間隔間隔1s1s的衛(wèi)星

3、坐標(biāo)。的衛(wèi)星坐標(biāo)。GPSGPS接收機(jī)的采樣率一般為接收機(jī)的采樣率一般為30s30s或者或者15s15s甚至更密甚至更密 IGS IGS發(fā)布的鐘差為發(fā)布的鐘差為5min5min( (* *.clk.clk文件文件) )和和30s30s( (* *.clk_30s.clk_30s文件文件) )間隔的間隔的。衛(wèi)星坐標(biāo)衛(wèi)星坐標(biāo)鐘差鐘差不符不符處理方法：內(nèi)插處理方法：內(nèi)插存在問題存在問題：不符不符3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密衛(wèi)星提供的精密衛(wèi)星鐘差鐘差改正改正參參數(shù)數(shù) 1.Lagrange(1.Lagrange(拉格朗日）多項(xiàng)式插值拉格朗日）多項(xiàng)式插值設(shè)有設(shè)有n+1n+1個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)刻個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)刻t

4、 t0 0,t,t1 1t tn n對(duì)應(yīng)的精密星歷坐標(biāo)某對(duì)應(yīng)的精密星歷坐標(biāo)某項(xiàng)項(xiàng)( (或鐘差或鐘差) )為為:y:y0 0,y,y1 1 y yn n, ,則計(jì)算任意時(shí)刻衛(wèi)星坐標(biāo)則計(jì)算任意時(shí)刻衛(wèi)星坐標(biāo)( (或鐘差或鐘差) )的的n n階插值多項(xiàng)式為階插值多項(xiàng)式為: : 利用公式分別對(duì)衛(wèi)星坐標(biāo)的三個(gè)分量利用公式分別對(duì)衛(wèi)星坐標(biāo)的三個(gè)分量(x y z)(x y z)和鐘差進(jìn)行插值計(jì)算和鐘差進(jìn)行插值計(jì)算, ,得到觀測(cè)時(shí)刻衛(wèi)星的坐標(biāo)和鐘差。得到觀測(cè)時(shí)刻衛(wèi)星的坐標(biāo)和鐘差。n n0 00 00 01 10 00 0+ +1 1i iy y( ( ） = =( (）y y = =( () )( () )( (

5、) )( () )( () )( () )( () )( () )n ni ii ik ki ik ki ii ik kn ni ii in ni ii ii ii ii ii ii ii in nx xx xt tx xx xt tt tt tt tt tt tt tt ty yt tt tt tt tt tt tt tt t T(t)tt3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密衛(wèi)星提供的精密衛(wèi)星鐘差鐘差改正改正參參數(shù)數(shù)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：用拉格朗日插值多項(xiàng)式計(jì)算數(shù)值用拉格朗日插值多項(xiàng)式計(jì)算數(shù)值, ,當(dāng)精度不夠當(dāng)精度不夠, ,增加節(jié)點(diǎn)時(shí)增加節(jié)點(diǎn)時(shí), ,因基函因基函數(shù)和每一個(gè)節(jié)點(diǎn)有關(guān)數(shù)和每一個(gè)節(jié)點(diǎn)有關(guān)

6、, ,原來(lái)的數(shù)原來(lái)的數(shù)據(jù)都不能利用據(jù)都不能利用, ,要重新計(jì)算要重新計(jì)算 2.Neville2.Neville（內(nèi)維爾）插值（內(nèi)維爾）插值 基本思路基本思路：NevilleNeville插值是一種插值是一種線性逐次插值線性逐次插值, , 是通過(guò)低是通過(guò)低一次多項(xiàng)式的組合來(lái)獲得高一次插值多項(xiàng)式。一次多項(xiàng)式的組合來(lái)獲得高一次插值多項(xiàng)式。 基本做法：基本做法：首先求出若干個(gè)一次插值多項(xiàng)式的值首先求出若干個(gè)一次插值多項(xiàng)式的值, ,利用它利用它們之間的兩兩組合得到若干個(gè)二次插值多項(xiàng)式們之間的兩兩組合得到若干個(gè)二次插值多項(xiàng)式, ,進(jìn)一步利進(jìn)一步利用這些二次多項(xiàng)式間的兩兩組合來(lái)得到若干個(gè)三次多項(xiàng)式用這些二次

7、多項(xiàng)式間的兩兩組合來(lái)得到若干個(gè)三次多項(xiàng)式, ,采用采用迭代方式迭代方式進(jìn)行。進(jìn)行。 設(shè)有設(shè)有n+1n+1個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)刻個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)刻t t0 0,t,t1 1 t tn n對(duì)應(yīng)的精密星歷坐標(biāo)某對(duì)應(yīng)的精密星歷坐標(biāo)某項(xiàng)項(xiàng)( (或鐘差或鐘差) )為為:y:y0 0,y,y1 1 y yn n, ,令令T Ti,Oi,O=y=yi i(i(i=0,1,2,n),=0,1,2,n),則有：則有：3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密衛(wèi)星提供的精密衛(wèi)星鐘差鐘差改正改正參參數(shù)數(shù)1,1,1,()()( ,1,2,)iijiji ji jijittTttTTtti jn3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密衛(wèi)星提供

8、的精密衛(wèi)星鐘差鐘差改正改正參參數(shù)數(shù) 按表按表1 1生成的逐次插值結(jié)果生成的逐次插值結(jié)果, ,每做一步檢查一次插每做一步檢查一次插值的精度值的精度, ,如不滿足則繼續(xù)增加節(jié)點(diǎn)如不滿足則繼續(xù)增加節(jié)點(diǎn), ,無(wú)需重新計(jì)無(wú)需重新計(jì)算前面的插值算前面的插值, ,直到滿足為止。當(dāng)直到滿足為止。當(dāng)|T|Ti,ji,j-T-Ti-1,j-1i-1,j-1|E(E|E(E為設(shè)定的允許誤差為設(shè)定的允許誤差) )時(shí)時(shí), ,即可認(rèn)為即可認(rèn)為T Ti,ji,j為為NevilleNeville的插的插值結(jié)果值結(jié)果。3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密衛(wèi)星提供的精密衛(wèi)星鐘差鐘差改正改正參參數(shù)數(shù)優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)：點(diǎn)：有很好的承襲性

9、，以前算的數(shù)據(jù)都可以用，經(jīng)常使有很好的承襲性，以前算的數(shù)據(jù)都可以用，經(jīng)常使用用 3.Newton（牛頓）多項(xiàng)式插值（牛頓）多項(xiàng)式插值 設(shè)有設(shè)有n n個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)刻個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)刻t1,t2t1,t2tntn對(duì)應(yīng)的精密星歷坐標(biāo)某對(duì)應(yīng)的精密星歷坐標(biāo)某項(xiàng)項(xiàng)( (或鐘差或鐘差)f(t1),f(t2) )f(t1),f(t2) f(tn f(tn),),則牛頓插值的表則牛頓插值的表達(dá)式為：達(dá)式為：Pn(tPn(t) )即為所需內(nèi)插時(shí)刻的對(duì)應(yīng)衛(wèi)星坐即為所需內(nèi)插時(shí)刻的對(duì)應(yīng)衛(wèi)星坐( (或鐘差或鐘差) )的插值的插值結(jié)果。結(jié)果。 1 11 11 12 21 12 21 12 23 31 12 21 11 12 2, ,(

10、 ( ) )( () ), ,( () )( () ), , ,( () )( () )( () ), , ,n nn nn nP Pt tf ft tt tt tf ft tt tt tt tt tt tf ft tt tt tt tt tt tt tt tt tf ft tt tt t 3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密衛(wèi)星提供的精密衛(wèi)星鐘差鐘差改正改正參參數(shù)數(shù) 插值點(diǎn)位于節(jié)點(diǎn)中間附近插值點(diǎn)位于節(jié)點(diǎn)中間附近位置。分別運(yùn)用三種內(nèi)插方法位置。分別運(yùn)用三種內(nèi)插方法, ,使使用不同階數(shù)得到的衛(wèi)星坐標(biāo)分量和鐘差以及它們與真值的用不同階數(shù)得到的衛(wèi)星坐標(biāo)分量和鐘差以及它們與真值的差值如表差值如表2

11、 2所示所示。3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密衛(wèi)星提供的精密衛(wèi)星鐘差鐘差改正改正參參數(shù)數(shù)精度如何？表表2 2中發(fā)現(xiàn)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)插值階數(shù)大于插值階數(shù)大于9 9階階時(shí)時(shí), ,三種插值方法表現(xiàn)出一致三種插值方法表現(xiàn)出一致性性, ,三種插值方法的坐標(biāo)三種插值方法的坐標(biāo)插值精度都可以達(dá)到毫米級(jí)插值精度都可以達(dá)到毫米級(jí), ,鐘差鐘差的插值精度可以小于的插值精度可以小于nsns級(jí)級(jí), ,這些完全滿足事后精密定位的要這些完全滿足事后精密定位的要求。但求。但隨著階數(shù)的提高隨著階數(shù)的提高, ,插值精度并沒有明顯提高。插值階插值精度并沒有明顯提高。插值階數(shù)為數(shù)為8 8階以下時(shí)插值精度有明顯下降階以下時(shí)插值精度

12、有明顯下降, ,不能滿足精密定位的不能滿足精密定位的要求。要求。規(guī)規(guī) 律：律：3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密衛(wèi)星提供的精密衛(wèi)星鐘差鐘差改正改正參參數(shù)數(shù) 當(dāng)當(dāng)插值點(diǎn)位于所選取節(jié)點(diǎn)的兩端插值點(diǎn)位于所選取節(jié)點(diǎn)的兩端時(shí)時(shí), ,選取同一天的精密星選取同一天的精密星歷來(lái)內(nèi)插歷來(lái)內(nèi)插, ,三種方法的插值結(jié)果如下三種方法的插值結(jié)果如下: :3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密衛(wèi)星提供的精密衛(wèi)星鐘差鐘差改正改正參參數(shù)數(shù)通過(guò)表通過(guò)表3,3,發(fā)現(xiàn)當(dāng)插值點(diǎn)不在節(jié)點(diǎn)中央時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)插值點(diǎn)不在節(jié)點(diǎn)中央時(shí), ,三種插值方法三種插值方法仍然表現(xiàn)出一致性仍然表現(xiàn)出一致性, ,且都且都在在9 9階的時(shí)候達(dá)到精度最高階的時(shí)候達(dá)到精度最高, ,隨隨著插值階數(shù)的增大精度反而降低著插值階數(shù)的增大精度反而降低, ,插值精度在厘米或分插值精度在厘米或分米級(jí)甚至更低米級(jí)甚至更低, ,并且變化迅速。并且變化迅速。規(guī)律：規(guī)律：3. 3.使用使用IGSIGS提供的精密衛(wèi)星提供的精密衛(wèi)星鐘差鐘差改正改正參參數(shù)數(shù)總結(jié)總結(jié)1.時(shí)鐘特性及其對(duì)衛(wèi)星測(cè)距的影響 （鐘差多項(xiàng)式改正）（鐘差多項(xiàng)式改正）2.衛(wèi)星鐘差及其處理方法衛(wèi)星鐘差及其處理方法3.使用使用IGS提供的提供的精密衛(wèi)星精密衛(wèi)星鐘差鐘差改正改正參參數(shù)數(shù)3.Newton3.Newton（牛頓）多項(xiàng)式插值