5 GPS绝对定位

1、第五章 GPS绝对定位 定义 单独利用一台接收机确定待定点在地固坐标系中绝对位置的方法 定位结果与所用星历同属一坐标系的绝对坐标，也称单点定位 采用广播星历时属WGS-84 采用IGS International GPS Service精密星历时为ITRF International Terrestrial Reference Frames 特点 优点：一台接收机单独定位，观测简单，可瞬时定位 缺点：精度主要受系统性偏差的影响，定位精度低5.1动态绝对定位1.测码伪距动态绝对定位法测码伪距的误差方程为：当仅观测4颗卫星时，无多余观测量，解算是唯一的。如果同步观测的卫星数nj大于4颗时，则需利用

2、最小二乘法平差求解。误差方程组的一般形式为 根据最小二乘法平差求解在GPS中，同时出现在地平线以上的可见卫星数不会多于12个。测码伪距绝对定位模型广泛用于船只、飞机、车辆等运动目标的导航、监督和管理。2.测相伪距动态绝对定位法测相伪距误差方程为：于历元t，观测nj颗卫星，误差方程可写为：误差方程的一般式为：式中：观测量的总数和观测卫星数nj相同，而待定未知数为nj+4。所以无法解算。一般无法用测相伪距来进行动态绝对定位。若于历元 t同步观测nj颗卫星，初始整周未知数Nij已知，则可列出nj个误差方程：此时，若同步观测卫星数大于等于4时，也可获得唯一实时解。但载体在运动过程中，要始终保持对所测卫

3、星的连续跟踪，目前在技术上尚有一定困难，同时目前动态解算整周未知数的方法，在应用上也有局限性。因此实时动态定位中目前主要采用测码伪距为观测量的方法。5.2静态绝对定位1、伪距法静态绝对定位若nt为观测历元数，在忽略接收机钟差随时间变化的情况下，可得相应的误差方程：其中按最小二乘法求解：在不同历元观测的卫星数一般不同，在组成上列系数阵时应注意。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（待求未知参数总量为3+nc，nc为钟差模型系数个数）；或简单地对不同观测历元引入相异的独立钟差参数（待求未知参数总量为3+n

4、t，nt为观测的历元数）2、用载波相位观测值进行静态绝对定位1）相同历元：假设在测站Ti于历元t同步观测的卫星数为nj，则可组成测相伪距动态绝对定位误差方程式，可按最小二乘法解算。可按最小二乘法解算。2）不同历元：如果在观测站Ti于不同历元t=t1,t2,tn，对相同的卫星进行观测，即为测相伪距静态绝对定位方程，则相应的误差方程组为其中：取符号按最小二乘法求得注意事项：（1）由于未知数Nij与所观测的卫星有关，在不同历元观测不同卫星时，将会增加新的未知数，这不仅会使数据处理变得复杂，而且有可能降低解的精度，因此在一个测站的观测中，尽可能观测同一组卫星是适宜的。（2）当观测卫星数为nj，观测历元

5、数为nt时，在任一观测站Ti可得观测量的总数为nj nt，同时待解的未知数包括：观测站的3个坐标分量，nt个接收机钟差参数和与所测卫星相应的nj个整周未知数。为了求解，观测量总数必须满足：从上式可见，当所测卫星数为4，则观测历元数应大于3。说明应用测相伪距法进行静态绝对定位时，由于存在整周不确定性，在同样观测4颗卫星的情况下，至少于3个不同历元对4颗相同卫星进行同步观测。当观测时间较短，定位精度要求不高时，可把接收机钟差视为常数，则有即在观测4颗卫星的情况下，理论上至少必须对相同卫星同步观测2个历元。5.3绝对定位精度评定利用GPS进行绝对定位或单点定位时，定位精度主要取决于：一）、所测卫星在

6、空间的几何分布（通常称为卫星分布的几何图形）；二）、观测量精度。1）绝对定位精度的评价当以测码伪距为观测量，进行静态绝对定位时，其权系数阵可一般地表示为：其中元素表达了全部解的精度及其相关性信息，是评价定位结果的依据。上述权系数阵一般是在空间直角坐标系中给出的，而实际为了估算观测站的位置精度，常采用其在大地坐标系中的表达式。假设在大地坐标系中的相应点坐标的权系数阵为：根据方差与协方差传播定律：为了评价定位结果，在导航学中，一般采用有关精度因子DOP（DilutionOfPrecision）的概念，其定义：Mx=DOPDOP是权系数阵主对角线元素的函数，为等效距离测量中误差。在实践中，根据不同要

7、求，可选用不同的精度评价模型和相应的精度因子，通常有：(1)平面位置精度因子HDOP(horizontal DOP)及其相应的平面位置精度(2)高程精度因子VDOP(Vertical DOP)及其相应的高程精度为：(3)空间位置精度因子PDOP(PositionDOP)及其相应的三维定位精度：(4)接收机钟差精度因子TDOP(TimeDOP)及其钟差精度：(5)几何精度因子GDOP(GeometricDOP)，描述空间位置误差和时间误差综合影响的精度因子，相应的中误差：2)卫星分布的几何图形对精度因子的影响GPS绝对定位的误差与精度因子DOP的大小成正比，在伪距观测精度确定的情况下，如何使精度因子的数值尽可能减小，是提高定位精度的一个重要途径。由于精度因子与所测卫星的空间分布有关，因此也称观测卫星的图形强度因子。由于卫星的运动以及观测卫星的选择不同，所测卫星在空间分布的几何图形是变化的，导致精度因子的数值也是变化的