GNSS/INS组合导航面试

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GNSS/INS组合导航面试
- 1.GNSS方面的问题
- - 模糊度固定的方法，以及部分模糊度固定
  - 多普勒和载波为什么精度更高，对多径更不敏感
  - 电离层误差为什么对载波和伪距的影响相反（在观测方程中符号相反）
  - **载波和伪距的观测方程**
  - 电离层误差为啥对高程影响更严重
  - 周跳探测有哪些方法
  - GNSS观测值的组合
- 2. 惯性导航方面
- 3. 滤波
- 4. c++ git cmake
- 编程题

1.GNSS方面的问题

模糊度固定的方法，以及部分模糊度固定

http://t.csdn.cn/2LGQV
https://blog.csdn.net/dong20081991/article/details/129223718

多普勒和载波为什么精度更高，对多径更不敏感

多普勒测量通过测量相位变化,可以彻底消除钟误差影响,而伪距测量仍受发射机和接收机钟误差影响。
多普勒相位测量采用差分技术可以进一步提高精度,将大气误差和其他误差消除,而这些误差对伪距测量也有影响
多普勒相位测量可以实现载波整周期伪距测量,避免码定时引入的余弦误差,而伪距测量会受余弦误差影响。
多普勒测量使用相位测量技术,可以实现毫米级精度,而伪距测量受限于码定时精度,精度难以达到毫米级

综上,多普勒相位测量采用相位技术,可以对钟误差和大气误差实现更好补偿,从而达到更高的精度。它直接测量速度变化,避免了计算速度变化引入的额外误差。相位测量与差分技术的结合,使其精度优势更加明显。多普勒测量虽然精度高,但也面临相位失锁等问题,无法长期连续跟踪。而伪距测量虽精度稍差,但更稳定可靠,两者在GNSS中常结合使用,发挥各自优势。]

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电离层误差为什么对载波和伪距的影响相反（在观测方程中符号相反）

电离层误差对载波相位测量和伪距测量的影响相反,主要原因是两者的测量机制不同:

载波相位测量依赖信号的相位,电离层误差会造成信号传播速度变化,从而导致相位产生跳变。
而伪距测量依赖信号的到达时间,电离层误差会减慢信号传播速度,信号需更长时间到达接收机,。
载波相位测量测量的是相位变化,而伪距测量测量的是码定时,两者受电离层影响的机制不同,因而误差方向相反。
载波相位测量的误差与信号频率成正比,频率越高误差越大。而伪距测量的误差与信号频率无关。

综上,电离层误差通过改变信号在电离层的传播速度,对载波相位测量和伪距测量产生相反影响**,前者增加距离,后者减小距离**。两者的测量机制不同,频率依赖性也不同,因而表现出相反的误差特征。对GNSS测量而言,电离层误差是一个很难补偿的误差源,需要采用对应的算法模型进行建模与补偿,或者使用实测的电离层数据进行校正

载波和伪距的观测方程

GNSS 接收机接收到的原始观测信息为伪距观测值和相位观测值, 伪距观测值由伪随机噪声码计算获得卫星与接收机之间的距离, 相位观测值则是由接收机复制载波与卫星播发载波之间的载波相位差, 在连续跟踪的情况下, 多历元相位观测值与实际的卫地距之间差一个固定的整周数, 即整周模糊度。伪距和相位的观测方程主要可描述如下:
{ P r , f s = ρ r S + t r , s y s − t s + α r s T z + 40.3 f 2 γ r s I r s − b s , f + b r , f + ε p Φ r , f s = ρ r s + t r , s y s − t s + α r s T z − 40.3 f 2 γ r s I r s + λ f N r , f s + ε Φ \left\{\begin{array}{l} P_{r, f}^s=\rho_r^S+t_{r, s y s}-t^s+\alpha_r^s T_z+\frac{40.3}{f^2} \gamma_r^s I_r^s-b^{s, f}+b_{r, f}+\varepsilon_p \\ \Phi_{r, f}^s=\rho_r^s+t_{r, s y s}-t^s+\alpha_r^s T_z-\frac{40.3}{f^2} \gamma_r^s I_r^s+\lambda_f N_{r, f}^s+\varepsilon_{\Phi} \end{array}\right. {Pr,fs=ρrS+tr,sys−ts+αrsTz+f240.3γrsIrs−bs,f+br,f+εpΦr,fs=ρrs+tr,sys−ts+αrsTz−f240.3γrsIrs+λfNr,fs+εΦ
式中, P 、 Φ P 、 \Phi P、Φ 分别为伪距和相位观测值, ρ = ∥ p S − p r ∥ \rho=\sqrt{\left\|p^S-p_r\right\|} ρ=∥pS−pr∥ , 其中 p S 、 p r p^S 、 p_r pS、pr 分别为卫星与接收机位置, t r , s y s 、 t s t_{r, s y s} 、 t^s tr,sys、ts 分别为接收机和卫星钟差, 在进行单点定位解算时, 通常忽略精密星历给出的卫星位置与卫星钟差误差; T Z 、 I T_Z 、 I TZ、I 分别为天顶对流层误差和电离层误差, α 、 γ \alpha 、 \gamma α、γ 则分别为对应的投影函数, b r , f 、 b s , f b_{r, f} 、 b^{s, f} br,f、bs,f 分别为接收机端和卫星端硬件延迟误差, N 、 λ N 、 \lambda N、λ 为模糊度和波长, ε p 、 ε Φ \varepsilon_p 、 \varepsilon_{\Phi} εp、εΦ 为观测噪声。角标 f 、 s 、 r f 、 s 、 r f、s、r 分别表示对应的频率和卫星号及接收机。

针对式中的误差处理方式主要有三种：模型改正、组合/差分消除、参数估计:

观测值的组合：GNSS观测方程及线性组合

电离层误差为啥对高程影响更严重

电离层误差在水平方向的投影可以互相消除，而在高程都是叠加

周跳探测有哪些方法

周跳探测的常用方法

周跳产生的原因

第一，由于障碍物的短时间遮挡。
第二，接收机的快速运动。
第三，接收机接收到的卫星信号信噪比比较低。
第四，接收机硬件的故障或者软件的不完善。
第五，卫星的原因。

GNSS观测值的组合

（其中 R i R_i Ri和 Φ i , i = 1 , 2 \Phi_i,i=1 , 2 Φi,i=1,2表示在频率 f 1 f_1 f1和 f 2 f_2 f2的测量值，为简单起见省略了 P P P和 L L L）：

无电离层(IF)组合：这消除了取决于频率反比平方的一阶（高达 99.9 99.9 %) 99.9电离层效应 ( α i ∝ 1 / f i 2 \left(\alpha_i \propto 1 / f_i^2\right. (αi∝1/fi2，见第5.4.1节)
Φ C = f 1 2 Φ 1 − f 2 2 Φ 2 f 1 2 − f 2 2 , R C = f 1 2 R 1 − f 2 2 R 2 f 1 2 − f 2 2 \Phi_C=\frac{f_1^2 \Phi_1-f_2^2 \Phi_2}{f_1^2-f_2^2}, \quad R_C=\frac{f_1^2 R_1-f_2^2 R_2}{f_1^2-f_2^2} ΦC=f12−f22f12Φ1−f22Φ2,RC=f12−f22f12R1−f22R2
几何无关（GF)组合：这取消了测量中的几何部分，留下了所有频率相关的效应（即电离层折射，仪器延迟，回转）。它可以用于估计电离层电子含量或检测载波相位的周跳。请注意， Φ I \Phi_I ΦI和 R I R_I RI中项的顺序发生了变化：
Φ I = Φ 1 − Φ 2 , R I = R 2 − R 1 \Phi_I=\Phi_1-\Phi_2, \quad R_I=R_2-R_1 ΦI=Φ1−Φ2,RI=R2−R1
宽巷组合：这些组合用于创建一个具有显着宽波长的测量。这种较长波长对于检测载波相位的周跳和固定模糊度非常有用：
Φ W = f 1 Φ 1 − f 2 Φ 2 f 1 − f 2 , R W = f 1 R 1 − f 2 R 2 f 1 − f 2 \Phi_W=\frac{f_1 \Phi_1-f_2 \Phi_2}{f_1-f_2}, \quad R_W=\frac{f_1 R_1-f_2 R_2}{f_1-f_2} ΦW=f1−f2f1Φ1−f2Φ2,RW=f1−f2f1R1−f2R2
窄巷组合：这些组合创建具有窄波长的测量。此组合中的测量噪声低于每个独立分量：
Φ N = f 1 Φ 1 + f 2 Φ 2 f 1 + f 2 , R N = f 1 R 1 + f 2 R 2 f 1 + f 2 \Phi_N=\frac{f_1 \Phi_1+f_2 \Phi_2}{f_1+f_2}, \quad R_N=\frac{f_1 R_1+f_2 R_2}{f_1+f_2} ΦN=f1+f2f1Φ1+f2Φ2,RN=f1+f2f1R1+f2R2

Φ W \Phi_W ΦW和 R N R_N RN与电离层相关，可用于消除电离层误差。

2. 惯性导航方面

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3. 滤波

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4. c++ git cmake

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cmake

find_package()是如何找到我所需的库的 .a .so .lib .dll

cmake中的find_package命令用于查找软件包并加载软件包的相关设置。它主要通过以下几种方式找到软件包:

CMAKE_PREFIX_PATH这个变量包含一系列目录,cmake会在这些目录中搜索软件包。我们可以通过设置这个变量来指定搜索路径。例如:

set(CMAKE_PREFIX_PATH /usr/local/lib/cmake)
find_package(PackageName)

_DIR如果定义了_DIR变量,cmake会直接在该变量指定的路径下搜索软件包。例如:

set(PackageName_DIR /path/to/package)
find_package(PackageName)

环境变量cmake会检查相关环境变量,如DIR,看其是否定义了软件包路径。如果定义了,就在该路径下搜索软件包。
默认目录如果以上方式都未指定路径,那么cmake会在一系列默认路径下搜索软件包,通常在/usr/ 和 /usr/local/ 下搜索。
_ROOT如果定义了_ROOT变量,cmake会在 < P A C K A G E > R O O T / s h a r e 和 {<PACKAGE>_ROOT}/share和 <PACKAGE>ROOT/share和{ROOT}/lib下搜索软件包。
根目录如果以上方式均未找到,那么就在根目录/下搜索软件包。

总之,cmake通过环境变量、用户定义变量和默认规则寻找软件包目录,并在这些路径下搜索find_package()要查找的软件包。
如果成功找到,就会定义一系列变量,如:_FOUND、_INCLUDE_DIRS、<PACKAGE_LIBRARIES等,我们可以在CMakeLists.txt中使用。

编程题

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