GPS测量原理与应用第五章

《GPS测量原理与应用第五章》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、GPS测量原理与应用第五章卫星定位基本原理§5-1概述GPS定位的方式分为静态定位和动态定位。定位的方法大致有四类：多普勒法（用积分多普勒计数得出伪距差）、伪距法（码相位观测得出）、载波相位测量法、射电干涉测量法。目前在测量工程中应用的主要方法是静态定位中的伪距法和载波相位测量法。GPS测量原理与应用一、卫星定位基本概念1、静态定位与动态定位如果在定位时，接收机的天线在跟踪GPS卫星过程中，位置处于固定不动的静止状态，这种定位方式称为静态定位。这时接收机高精度地测量GPS信号的传播时间，根据GPS卫星

2、已知瞬间位置，算得固定不动的接收机天线的三维坐标。由于接收机的位置固定不动，就有可能进行大量的重复观测，所以静态定位可靠性强，定位精度高，它在大地测量、工程测量中得到了广泛应用，是精密定位中的基本模式。如果在定位过程中，接收机位于运动着的载体，天线也处于运动状态，这种定位方式叫作动态定位。动态定位是用GPS信号实时地测得运动载体的位置。GPS测量原理与应用GPS测量原理与应用按照接收机载体的运行速度，又将动态定位分成低动态(秒速至几十米)、中等动态(秒速至几百米)、高动态(秒速至几公里)三种形式。动态

3、定位的特点是测定一个动点的实时位置，多余观测量少、定位精度较低。目前在飞机、船舶、车辆中广泛应用的导航，可以说是一种广义的动态定位，它除了要求测定动点的实时位置外，一般还要求测定运动载体的状态参数，如速度、时间和方位等。2、单点定位和相对定位1）所谓单点定位(也叫绝对定位)，就是独立确定待定点在坐标系统中的绝对位置。由于目前全球定位系统采用的是世界大地坐标系统WGS一84；所以单点定位的结果也属于该坐标系统。GPS单点定位的实质是空间距离后方交会。对此，在一个测站上观测3颗卫星获取3个独立的距离观测量

4、就够了。但是由于GPS采用了单程测距原理，此时卫星钟与用户接收机钟难于严格保持同步，所以实际的观测距离均含有卫星钟和接收机钟不同步的误差影响，习惯上称之为伪距。GPS测量原理与应用GPS测量原理与应用卫星钟差可以应用卫星电文中提供的钟差参数加以修正，而接收机的钟差难以预先确定，通常把它作为一个未知参数，与测站的坐标在数据处理中一并求解。因此，在一个测站上为了适时求解4个未知参数（3个点位坐标分量和1个钟差系数)，至少需要4个同步伪距观测值。也就是说，至少必须同时观测4颗卫星。单点定位的优点是只需一台接

5、收机即可独立定位，外业观测的组织及实施较为方便，数据处理也较为简单。缺点是定位精度较低，受着卫星轨道误差、钟同步误差及信号传播误差等因素的影响，只能达到米级；所以这种定位模式不能满足大地测量精密定位的要求。但是，它在地质矿产勘查等低精度测量领域，仍然有着广泛的应用前景。2）若用不同地点的接收机同步跟踪相同的GPS卫星信号，确定若干台接收机之间的相对位置，这种定位方式就称为相对定位。GPS测量原理与应用相对定位的最基本情况是用两台接收机分别安置在基线的两端（图3-1），同步观测相同的GPS卫星，确定基线

6、端点在WGS84系统中的相对位置或坐标差(基线向量)，已知其中一点的坐标后可求得另一点的坐标。相对定位可以推广到多台接收机安置在若干条基线的端点，通过同步观测GPS卫星确定多条基线向量。由于同步观测值之间有着多种误差，其影响是相同的或大体相同的，这些误差在相对定位过程中可以得到消除或减弱，从而使相对定位获得极高的精度。当然，相对定位时需要多台(至少两台)接收机进行同步观测，因而增加了外业观测组织和实施的难度。在单点定位和相对定位中，又都可能包括静态定位和动态定位两种方式。GPS测量原理与应用3、主动式

7、测距和被动式测距利用物理方法来测定距离一般分为两种方式。如图３-2所示，一种方式如电磁波测距仪，它由一端的测距仪发射测距信号，通过另一端的反射器反射回来，再由测距仪接收。根据测距信号的往、返传播时间推求出往返距离2ρ。由于测站点需主动发出测距信号，故称这种测距方式为主动式测距。GPS测量原理与应用GPS测量原理与应用主动式测距只要求仪器能够精确测定信号往、返的时间，它不要求仪器钟必须和某一时间系统严格保持一致。只要仪器钟自身能在信号往、返时间段中保持稳定，就不会影响测距精度。主动式测距的缺点是用户必须

8、发射信号因而难以隐蔽自己，这对军事用户十分不利。此外要求用户同时具有发射设备和接收设备，装置较为复杂。另一种测距方式是发射站(例如卫星)在规定的时刻内准确地发出信号，用户则根据自己的时钟记录信号到达的时间，根据这一时差Δt求得单程距离ρ。由于用户只需被动的接收信号，故将这种测距方式称为被动式测距。全球定位方式采用了被动式测距方式。被动式测距的优点是用户无需发射信号，因而便于隐蔽自己，用户装置也较简单，只配备接收设备即可。GPS测量原理与应用4、用GPS信