最新02GPS静态定位原理教学讲义PPT.ppt

《最新02GPS静态定位原理教学讲义PPT.ppt》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、02GPS静态定位原理本节重点内容为什么GPS三维定位至少接收4颗以上卫星信号？绝对定位与相对定位的差别？相对定位不同线性组合（单差、双差、三差）的定义以及其各观测方程的优缺点一、静态绝对定位原理（测码伪距定位）静态绝对定位是在接收机天线处于静止状态下，确定测站的三维地心坐标。定位所依据的观测量是卫星至测站间的伪距。由于定位仅需使用一台接收机，速度快，灵活方便，且无多值性问题等优点，广泛用于低精度测量和导航。伪距法单点定位（三）误差方程二、静态相对定位原理（测相伪距定位）静态绝对定位，由于受到卫星轨道误差、接收机钟不同步误差，以及信号传播误差等多种因素的干扰，其定位精度较低，2～3hC

2、/A码伪距绝对定位精度约为±20m，远不能满足大地测量精密定位的要求。而静态相对定位，由于采用载波相位观测量以及相位观测量的线性组合技术，极大地削弱了上述各类定位误差的影响，其定位相对精度高达10-6～10-7，是目前GPS定位测量中精度最高的一种方法，广泛应用于大地测量、精密工程测量以及地球动力学研究。1静态相对定位的一般概念用两台接收机分别安置在基线的两端点，其位置静止不动，同步观测相同的4颗以上GPS卫星，确定基线两端点的相对位置，这种定位模式称为静态相对定位。在实际工作中，常常将接收机数目扩展到3台以上，同时测定若干条基线。这样做不仅提高了工作效率，而且增加了观测量，提高了观测

3、成果的可靠性。静态相对定位原理用多台接收机定位作业2基本观测量及其线性组合不同接收机之间的单差差分形式八个独立载波相位观测量不同卫星间的双差差分形式不同历元间的三差差分形式（1）在接收机间求一次差（单差）将观测值直接相减的过程叫做求一次差。所获得的结果被当做虚拟观测值，也叫做载波相位观测值的一次差或单差。如右图所示，在t时刻接收机i和j同时对卫星p进行载波相位测量，此时卫星钟差影响相同。由式（3.26）可得基本观测方程差分法（单差）（1）在接收机间求一次差（单差）以上二式相减，可得虚拟观测方程式中（3.48）（1）在接收机间求一次差（单差）将式（3.48）展开成线性形式，经过平差计算，

4、可以求得测站近似坐标的改正数dX、dY、dZ。由式（3.48）可知，在测站间求一次差，可以消去卫星钟差参数。同时，对于短基线也可大大减弱电离层折射、对流层折射以及卫星星历误差的影响。所以在接收机间求一次差，可以显著提高测站间相对位置的精度。（2）在接收机和卫星间求二次差（双差）对载波相位观测值的一次差分观测值继续求差，所得的结果仍可作为虚拟观测值，叫做载波相位观测值的二次差或双差。如下图所示，在时刻测站i和j同时观测卫星p和q，根据上述道理对于卫星q也可以在测站间求差，测站和卫星间求二次差后的虚拟观测方程式式中（3.50）由公式（3.50）可知，求二次差后，消去了测站接收机的相对钟差改

5、正。二次差又称为星站二次差分。是大多数GPS基线向量处理软件中必选模型，实践中应用甚广。差分法（双差）（3）在接收机、卫星和观测历元间求三次差（三差）对二次差继续求差称为求三次差。所得的结果叫做载波相位观测值的三次差或三差。常用的求三次差是在接收机、卫星和历元之间求三次差。引入三差的目的，主要是为了协助解决整周未知数的问题。可以写出相对于观测历元t1和t2的二次差方程差分法（三差）（3）在接收机、卫星和观测历元间求三次差（三差）只要观测是连续的，t1和t2的二次差方程相减，在得到的接收机、卫星、历元间三次差方程中，消除了与卫星和接收机有关的初始整周未知数项N。综上所述，载波相位测量中采

6、用差分法，一方面减少了平差计算中的未知数数量，同时也消除或减弱了相对定位时测站间共同的一些误差影响。三、整周未知数（整周模糊度）的确定经典静态相对定位法交换天线法伪距双频法搜索法1经典静态相对定位法把整周未知数作为基线向量平差计算中的待定参数，在平差过程中与其他参数一起求解确定。静态相对定位中常采用这种方法，即可采用如下的数学模型，根据最小二乘原理，通过平差求解相应的整周未知数，而整周未知数的取值有两种取值方法。（１）整数解(固定解)整周未知数从理论上讲应该是一个整数，但是，由于各种误差的影响，平差求得的整周未知数往往不是一个整数，而是一个实数。对于短基线，当进行1h以上的静态相对定位

7、，由于测站间星历误差、大气折射等误差具有强相关性，相对定位可以使这些误差大大消弱；在较长的观测时间，观测卫星的几何分布会产生较大的变化，因此能以较高的精度来求定整周未知数。平差求出的整周未知数一般为较接近于邻近整数的实数，且如果整周未知数估值的中误差甚小，则可直接取相邻近的整数为整周未知数；从统计检验的角度，取整周未知数估值加上3倍的中误差(即)为整周未知数的整数取值范围，该范围内包含的所有整数均作为整周未知数的候选值。（2）实数解(浮动解)对