Фазовые измерения GPS, неоднозначности, RINEX.

Разъясните, пожалуйста, что понимается под переменной Ф в формулах подобного вида: Ф = ρ*f/c + N. Это только измеряемая дробная часть фазы, а все целые циклы сидят в N? Либо Ф - это фаза, накопленная с момента последней привязки, а N - неизвестные целые циклы, которые могли быть пропущены?

Также хотелось бы понять что означает Loss of lock indicator в файле RINEX и как его расшифровать. Согласно описанию формата, он может принимать значения от 0 до 7, но в описании не указано что означают эти значения. Например в моем ринексе повсеместно он равен 4.

Соответственно, какой наилучший способ по нахождению реального расстояния из фазовых измерений, если одновременно имеются фазовые измерения на двух частотах, кодовые на двух частотах и ошибки GPS-спутников?

Насколько точно можно с помощью обработки измерений (избавления от ионосферы и неоднозначностей) приблизить их к моделированным дальностям (из координат приемника и координат спутника)?

Какие эфемериды и ошибки часов GPS-спутников следует брать (IGS, JPL, ..)?

Правильно ли я понимаю, что время, записанное в RINEX, это время приема для ВСЕХ спутников, т.е. можно считать что данные измерения со всех спутников поступили ровно в это время, одновременно?

Правильно ли я понимаю, что ошибка часов приемника δ даст одинаковый сдвиг для всех измерений всех спутников на данную эпоху, равный δ*с.

Буду крайне признателен, если поможете ответить хотя бы на какой-то вопрос.

 

Ф – полная фаза, которая состоит из накопленной фазы (не только дробной) с момента начала слежения за спутником ρ*f/c и неизвестного начального целого числа циклов N. Проблема ещё и в том, что во время слежения возникают фазовые скачки («слипы»), и Ф может скачкообразно измениться на неизвестное целое число. Обычно это происходит при низких углах наблюдаемого спутника и слабом уровне сигнала.

Почему это не указано?

Код:

 |             | Loss of lock indicator (LLI). Range: 0-7        |            |
 |             |  0 or blank: OK or not known                    |            |
 |             |  Bit 0 set : Lost lock between previous and     |            |
 |             |              current observation: cycle slip    |            |
 |             |              possible                           |            |
 |             |  Bit 1 set : Opposite wavelength factor to the  |            |
 |             |              one defined for the satellite by a |            |
 |             |              previous WAVELENGTH FACT L1/2 line.|            |
 |             |              Valid for the current epoch only.  |            |
 |             |  Bit 2 set : Observation under Antispoofing     |            |
 |             |              (may suffer from increased noise)  |            |

Если LLI=4, значит установлен бит 2.
По поводу этого флага есть пояснение:

Код:

7. RINEX UNDER ANTISPOOFING (AS)

Some receivers generate code delay differences between the first and second
frequency using cross-correlation techniques when AS is on and may recover
the phase observations on L2 in full cycles. Using the C/A code delay on
L1 and the observed difference it is possible to generate a code delay
observation for the second frequency.

Other receivers recover P code observations by breaking down the Y code
into P and W code.

Most of these observations may suffer from an increased noise level. In
order to enable the postprocessing programs to take special actions, such
AS-infected observations are flagged using bit number 2 of the Loss of Lock
Indicators (i.e. their current values are increased by 4).

Т.е. в Вашем RINEX все измерения с повышенным шумом.

А зачем Вам реальное расстояние? Обычно интересуют координаты приёмника. Если Вас интересует именно расстояние из фазовых измерений, то нужно в фазовых измерения внести поправки на тропосферу, ионосферу (в случае двухчастотных измерений можно использовать их комбинацию), расхождение шкал времени спутника и приёмника (определяется в результате решения), раскрыть и устранить неоднозначность фазовых измерений.
Интересует именно дальность для одного приёмника? Т.е. режим PPP? Тогда ещё кучу всяких поправок – поправок на геодинамику, кодовые и фазовые поправки и т.д.

Если решить все задачи из предыдущего ответа – то с точностью фазовых наблюдений, т.е. с сантиметровой точностью.

Разница финальных эфемерид незначительна. Берите IGS, не ошибётесь.

Правильно

Правильно

 

Спасибо, за столь подробный ответ!

Можете пояснить (для тупых) как Вы перевели флаг 4 в бит 2? А если бы было 5?

Не очень понимаю о чем идет речь в этом абзаце и что такое Антиспуфинг... Бит 2 говорит о том есть ли там cycle slip или нет?

Можно поподробнее про поправки в режиме PPP? Я учитываю ошибку часов спутника, приемника и время распространения сигнала от спутника к приемнику.

Еще такой вопрос. В моем RINEX приводятся измерения на двух частотах, причем на частоте 2 измерения всегда больше, чем на частоте 1, что обусловлено влиянием ионосферы. Однако редко, но встречаются измерения где наоборот на частоте 1 измерение больше, что бы это могло значить? Ведь при вычислении ионосферной поправки ( из комбинации измерений на двух частотах), она получается отрицательная...

 

LLI - обычное 3-битное двоичное число:
LLI=(Bit 0)⁰+(Bit 1)¹+(Bit 2)²
Если LLI=4=0x100, значит Bit 2 установлен, остальные нет.
Если LLI=5=0x101, значит установлены Bit 2 и Bit 0 и т.д.
Часто LLI вообще не приводят, т.к. ПО обработки уже по имени приёмника знает, какой он, кросс-коррелированного типа или нет; указатель на возможность появления "слипов" очень грубый, всё равно их надо самому искать и устранять.
Про анти-спуфинг почитайте что-нибудь научно популярное, а лучше пока не заморачивайтесь с этим.

Про PPP подробно можно долго рассказывать. Суть - при диференциальном режиме многие оправки компенсируются, когда берутся разности измрений ровера и базы. При PPP их нужно учитывать.
Может расскажете поподробнее, в чём именно состоит Ваша задача? Может это и не нужно всё, можно решить проще?

Если это кодовые измерения, то учитывались ли кодовые задержки при расчёте ионосферных поправок?
А если фазовые измерения, то кроме учёта фазовых задержек и неоднозначности наблюдений на двух частотах нужно иметь в виду, что ионосферная поправка имеет другой знак.
Поведение вычисленных ионосферных поправок похоже? Ну и хорошо, а "подставка" - дело десятое.

 

Мне нужно вытащить из псевдодальностей реальную дальность (учесть все поправки) так, чтобы она сходилось с дальностью, вычисленной по известным точным координатам приемника и спутника. У меня получается пока что-то странное: если для одного спутника невязки между этими дальностями (из кодовых измерений, с учтенными поправками часов) составляют 6,.. и 10,.. метров на двух частотах соответственно, а после составления комбинации ionosphere-free невязка близка к нулю (так и должно быть), то для другого спутника на этот же момент наблюдений невзяки -5,.. и 0,.., и после вычета ионосферы невязка улетает до -13 м.

При расчете ионосферных поправок я пользовался формулой 7.29 из Hofmann-Wellenhof GNSS, а также комбинацией ionosphere-free по формуле 5.83. А о каких задержках идет речь?
При обработке фазовых измерений я также только пользовался формулами из раздела 7.27 - 7.30, полагая что Ф это число указанное в RINEX. Разный знак там учитывается.

 

Если точные координаты приёмника и спутника известны, то зачем вытаскивать дальность из измерений - она уже известна! Наверное, нужно вытащить что-то другое. Ионосферу? С какой точностью? Из измерений одного приёмника или базы (сети)?

Речь о кодовых и фазовых аппаратурных задержках.
Спутиковые кодовые задержки - это DCB (Differencial Code Biases), их можно взять из IGS. C фазовыми сложнее. Вам точно нужна фаза?
А что Вы собираетесь делать с задержками приёмника?

 

Да дальность из координат мне известна, но я хочу получить ту же дальность из измерений, с точностью хотя бы одного метра. Мне это нужно, чтобы понять правильно ли я обрабатываю измерения, чтобы отработать методику.

На сколько я понял, эти задержки лежат вот на этом сервере ftp://cddis.nasa.gov/gnss/products/bias/ и доступны только с 2013 года. Они составляют порядка 1 нс, что дает ошибку в дальности порядка 30 см. Похоже, что для моей невязки в 13 м дело не в DCB.

Я хочу использовать фазу, чтобы получить наиболее точные значения. Меня смущает, что в ринексе кодовые и фазовые псевдодальности отличаются всего на 20-40 см, хотя точность кодовых это несколько метров, а фазовых - миллиметры. После составления комбинаций для учета ионосферы и неизвестного числа N получаю примерно те же невязки, что и с кодовыми, а хотелось бы увидеть эту разницу в точности кодовых и фазовых.

 

Можете, пожалуйста, подсказать как все- таки учитывать эти задержки в обработке? Я так понимаю, что DCB это разница во времени приема сигнала P1 и P2, скажем? Тогда как это учесть при составлении, например такой комбинации, как в приложенной формуле? (Кодовая комбинация, свободная от ионосферы, формула 5.83 из Хофмана).