GPS定位的观测方程与误差分析新

《GPS定位的观测方程与误差分析新》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、主要内容5．1GPS定位方式、观测量和观测方程5．2GPS观测方程的列立5．3GPS观测方程的解算及精度估计5．4GPS定位误差的来源及其影响第五章GPS定位的观测方程与误差分析1GPS定位方式及其分类2GPS观测量3观测方程5．1GPS定位方式、观测量和观测方程1GPS定位方式及其分类GPS定位方式可按不同依据进行分类按照参考点不同分为：绝对定位和相对定位按接收机运动状态分为：动态定位和静态定位绝对定位（又叫单点定位）：直接测定测站在协议地球坐标系（CTS）中的位置相对定位：不直接测定测站在CTS中的位置，而是确定测站与某一地面参考点间的相对位置（基线向量）动态定位：定位过程中，接收机

2、天线处于运动状态静态定位：定位过程中，接收机天线处于静止状态对应于四种定位方式，GPS定位具有四种基本观测方式：绝对定位动态绝对定位静态绝对定位相对定位动态相对定位静态相对定位此外，还有准动态相对定位、快速静态定位等新观测方法2GPS观测量GPS定位是通过观测GPS卫星而获得某种观测量来实现的GPS定位中广泛使用的观测量有两种：•伪距观测量也叫码相位观测量，指利用测距码（C/A码或P码）确定卫星信号到达接收机的时间延迟（距离延迟）C/A码码元宽度293米，观测精度为2.9m（1%）P码码元宽度29.3米，观测精度为0.29m（1%）•载波相位观测量比较接收机接收到的载波信号(L1、L2载

3、波)与接收机产生的参考载波信号，其相位差即载波相位观测量L1载波观测误差约为2.0mm；L2载波约为2.5mm载波相位观测是目前最精确的观测方法载波相位测量缺点1、载波相位测量存在整周数不能直接测定的问题在卫星信号遮挡、多路径效应及观测噪声等因素的干扰下，整周未知数N的确定变得更加复杂2、时间同步困难卫星信号发射和接收瞬间（历元）分别由卫星钟和接收机钟给出，当这两个时间与GPS时间保持严格同步时，所获得的距离延迟才能接近于真实的站星几何距离，实际上很难作到无论是哪种观测所获得的距离，都包含有接收机钟和卫星钟不同步的误差，把含有钟差影响的距离值称为伪距把伪距测量所得的伪距观测量称为测码伪距

4、把载波相位观测所获得的伪距观测量称为测相伪距3观测方程的概念观测方程是描述观测值与未知参数之间的函数关系观测值：指由卫星钟基本频率驱动下产生的GPS信号，离开卫星发射天线，在地球引力场中穿过大气层，到达接收机天线，又进入接收机内部，与接收机自身产生的参考信号相比较，最终得到的观测结果就是GPS观测值（测码伪距或测相伪距）观测方程：反映观测值与站星几何距离、卫星钟和接收机钟误差、大气层折射延迟、多路径效应及相对论延迟等一系列参数间的函数关系5．2GPS观测方程的列立5．2．1伪距测量观测方程5．2．2载波相位观测方程5．2．1伪距测量观测方程伪距测量观测方程，也叫伪距观测方程，是把测距码信

5、号（C/A码和P码）的距离延迟作为观测量的一种观测方程伪距观测方程一般形式：（5-5）分别表示观测历元t，卫星j和接收机i的钟差附加未知参数、分别表示观测历元t，卫星j到接收机i的伪距观测量及几何距离、分别表示观测历元t，经模型改正的电离层折射和对流层折射对伪距观测量的残余影响、伪距观测量未知参数5．2．2载波相位观测方程1、载波相位观测量当卫星在t0历元被跟踪以后，任意观测历元t，载波信号相位差可分为3个部分为t0历元到观测历元t，载波相位观测量整周数变化值，即整周计数部分为t0历元载波信号相位差的整周未知数，又叫整周模糊度，简称模糊度为观测历元t载波信号相位差不足一周的部分任意观测历

6、元t，载波相位观测方程的简化形式为：2载波相位观测方程为载波标准频率为载波信号的波长上述方程适合于相对定位短基线（如20km以下）情况，基线较长时，观测方程可扩展为更加严密的形式从起始历元t0到观测历元t之间，必须保持对卫星信号的连续跟踪，一旦信号完全失锁，的值一般需要重新进行初始化5．3GPS观测方程的解算5．3．1误差方程5．3．2最小二乘估计与法方程5．3．1误差方程1必要观测与多余观测GPS测量主要目的之一是确定测站点三维坐标。伪距观测方程（5-5）和载波相位观测方程（5-24）都含有测站点三维坐标（Xi、Yi、Zi），即站星几何距离以伪距观测方程（5-5）式为例，如解算前由星历

7、已知卫星在轨位置（Xj、Yj、Zj）、卫星钟差、大气折射影响和，那么等式右边未知量的个数为四个，即（Xi、Yi、Zi、）（5-25）求未知参数（Xi、Yi、Zi、），只要有4颗卫星观测量就可唯一确定地面点A的三维坐标和接收机钟差未知数，称j=4为必要观测数必要观测：解算未知数所需的最小观测值个数多余观测：如果独立观测值的个数超过必要观测数（n>i），则超出部分称为多余观测如有5颗卫星，一个历元可获得5个独立观测量，多余观测数为r=n