gps卫星定位的基本原理

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1、GPS卫星定位基本原理GPS定位方法•GPS定位的方法是多种多样的，用户可以根据不同的用途采用不同的定位方法。•GPS定位方法可依据不同的分类标准，作如下划分:1、根据定位所采用的观测值(1)伪距定位;(2)载波相位定位2、根据定位时接收机的运动状态(1)静态定位(2)动态定位3.根据定位的模式(1)绝对定位(2)相对定位(3)差分定位4.根据获取定位结果的时间(1)实时定位(2)事后定位伪距测量定义:伪距法定位是由GPS接收机在某一时刻测出得到四颗以上GPS卫星的伪距以及己知的卫星位置，采用距离交会的方法求定接收机天线所在点的三维坐标。伪距:由卫星发射的测距码信号到达GPS接收机的传播时间乘

2、以光速所得出的量测距离。载波相位测量为什么采用载波相位测量载波相位测量是利用GPS卫星发射的载波为测距信号。•由于载波的波长(λL1,19cm，λL2,24cm)比测距码波长(λC/A=293m,λp=29.3m)要短得多，因此对载波进行相位测量，就可能得到较高的测量定位精度。重建载波方法(1)码相关法(2)平方法整周未知数N0的确定•整周未知数N0的确定是载波相位测量中特有的问题，也是进一步提高GPS定位精度、提高作业速度的关键所在。•确定整周未知数的方法主要有四种:伪距法、N0作为未知数参与平差法、三差法和快速确定整周未知数法。载波相位观测应注意:(1)整周数的变化部分由计数器记录，此间信

3、号不能间断，如果此间到达接收机的信号被遮挡，造成失锁，遮挡期间整周记数暂停，遮挡移去后继续记数，这就丢掉了遮挡期间的若干整周数。这种情况叫整周跳。引起周跳的另一原因是强电磁干扰。(2)因各项误差影响，整周未知数往往不为整数。整周跳变的修复在何种情况下修复周跳有意义,•如果因为电源的故障或振荡器本身的故障使信号暂时中断，那么中断前后信号本身失去了连续性。恢复正常工作后的观测值中不但整周计数不正确，不足整周的部分也不对。这时，修复周跳没有意义。•如果是其他原因，如卫星信号被某些障碍物挡住，外界干扰使信号暂时失锁等，使信号整周计数暂时中断，而不足一周的相位差部分仍是正确的。这时，修复周跳才有意义。整

4、周跳变的探测与修复常用的方法(1)屏幕扫描法(2)用高次差或多项式拟合法(3)在卫星间求差法(4)用双频观测值修复周跳用双频观测值修复周跳•优点:组合后的值中，只涉及频率，取决于电离层残差影响，无须预先知道测站和卫星的坐标。•缺点:不能顾及多路径效应和测量噪声的影响，另外如果两个载波相位观测值中都出现周跳，则不能采用这种方法，而只能采用其他方法探测和修复周跳。GPS绝对定位与相对定位1、绝对定位也称单点定位，是指在协议地球坐标系中，直接确定观测站相对于坐标原点(地球质心)绝对坐标的一种方法。绝对定位的分类•绝对定位可根据天线所处的状态分为动态绝对定位和静态绝对定位。无论动态还是静态，所依据的观

5、测量都是所测的站星伪距。•根据观测量的性质，伪距有测码伪距和测相伪距，绝对定位相应分为测码伪距绝对定位和测相伪距绝对定位。绝对定位的精度•因为受到卫星轨道误差、钟差以及信号传播误差等因素的影响，静态绝对定位的精度约为米级，而动态绝对定位的精度为10-40m。这一精度只能用于一般导航定位中，远不能满足大地测量精密定位的要求。2、相对定位GPS相对定位，是至少用两台GPS接收机，同步观测相同的GPS卫星，确定两台接收机天线之间的相对位置(坐标差)。它是目前GPS定位中精度最高的一种定位方法。广泛应用于大地测量、精密工程测量、地球动力学的研究和精密导航。静态绝对定位原理静态绝对定位时观测站是固定的，

6、可以于不同历元同步观测不同卫星，取得充分多的伪距观测量，通过最小二乘法平差，提高定位精度。最小二乘法:最小二乘法是一种数学优化技术，它通过最小化误差的平方和找到一组数据的最佳函数匹配。测码伪距静态绝对定位如果观测的时间较长，接收机钟差的变化往往不能忽略。根据不同情况，或者将钟差表示为多项式形式，把多项式系数作为未知数在平差计算中求解;或简单地对不同观测历元引入相异的独立钟差参数，在平差计算中一并解算。动态绝对定位•在用户接受机安置在运动的载体上并处于动态情况下，确定载体瞬时绝对位置的定位方法。应用载波相位观测值进行静态绝对定位•载波相位观测值精度高，有可能获得精度较高的定位结果。但定位精度仍受

7、卫星轨道误差和大气折射误差等影响，只有当卫星轨道精度较高，并以必要的精度对观测量加入电离层和对流层等项修正，才能发挥测相法绝对定位潜能;•同时如何防止和修复整周变跳，对保障定位精度十分重要。•另外，整周未知数N0,理论上是整数，但由于观测误差和各修正量误差的影响，平差求解后不再是整数。•如果把非整数的整周未知数调整为相近的整数，作为固定值代入重新求解其它未知参数，所得的解称为固定解，而相应整周未知