GPS导航定位原理培训讲义PPT（图片丰富）

GPS导航定位原原理伪距测量载波相位测测量绝对定位和和相对定位位导航原理与与方法GPS测量误差来来源1定位方法分分类按参考点的的不同位置置划分为：：（1）绝对对定位（单单点定位））：在地球球协议坐标标系中，确确定观测站站相对地球球质心的位位置。（2）相对对定位：在在地球协议议坐标系中中，确定观观测站与地地面某一参参考点之间间的相对位位置。GPS定位方法分分类2按用用户户接接收收机机作作业业时时所所处处的的状状态态划划分分：：（1））静静态态定定位位：：在在定定位位过过程程中中，，接接收收机机位位置置静静止止不不动动，，是是固固定定的的。。静静止止状状态态只只是是相相对对的的，，在在卫卫星星大大地地测测量量中中的的静静止止状状态态通通常常是是指指待待定定点点的的位位置置相相对对其其周周围围点点位位没没有有发发生生变变化化，，或或变变化化极极其其缓缓慢慢，，以以致致在在观观测测期期内内可可以以忽忽略略。。（2））动动态态定定位位：：在在定定位位过过程程中中，，接接收收机机天天线线处处于于运运动动状状态态。。在绝绝对对定定位位和和相相对对定定位位中中，，又又都都包包含含静静态态和和动动态态两两种种形形式式。。GPS定位位方方法法分分类类3GPS观测测量量的的基基本本概概念念无论论采采取取何何种种GPS定位位方方法法，，都都是是通通过过观观测测GPS卫星星而而获获得得某某种种观观测测量量来来实实现现的的。。GPS卫星星信信号号含含有有多多种种定定位位信信息息，，根根据据不不同同的的要要求求，，可可以以从从中中获获得得不不同同的的观观测测量量，，主主要要包包括括：：•根根据据码码相相位位观观测测得得出出的的伪伪距距。。•根根据据载载波波相相位位观观测测得得出出的的伪伪距距。。•由由积积分分多多普普勒勒计计数数得得出出的的伪伪距距。。•由由干干涉涉法法测测量量得得出出的的时时间间延延迟迟。。4GPS观测测量量的的基基本本概概念念采用用积积分分多多普普勒勒计计数数法法进进行行定定位位时时，，所所需需观观测测时时间间较较长长，，一一般般数数小小时时，，同同时时观观测测过过程程中中，，要要求求接接收收机机的的震震荡荡器器保保持持高高度度稳稳定定。。干干涉涉法法测测量量时时，，所所需需设设备备较较昂昂贵贵，，数数据据处处理理复复杂杂。。这两两种种方方法法在在GPS定位位中中，，尚尚难难以以获获得得广广泛泛应应用用。。目前前广广泛泛应应用用的的基基本本观观测测量量主主要要有有码码相相位位观观测测量量和和载载波波相相位位观观测测量量。。5GPS伪距距测测量量伪距距法法定定位位是是由由GPS接收收机机在在某某一一时时刻刻测测出出的的到到四四颗颗以以上上GPS卫星星的的伪伪距距以以及及已已知知的的卫卫星星位位置置，，采采用用距距离离交交会会的的方方法法（（原原理理与与观观测测方方程程将将随随后后介介绍绍））求求定定接接收收机机天天线线所所在在点点的的三三维维坐坐标标。。6什么么叫叫伪伪距距？？所测测伪伪距距就就是是由由卫卫星星发发射射的的测测距距码码信信号号到到达达GPS接收收机机的的传传播播时时间间乘乘以以光光速速所所得得出出的的量量测测距距离离。。由由于于卫卫星星时时钟钟、、接接收收机机时时钟钟的的误误差差以以及及无无线线电电信信号号经经过过电电离离层层和和对对流流层层中中的的延延迟迟，，实实际际测测出出的的距距离离与与卫卫星星到到接接收收机机的的几几何何距距离离有有一一定定差差值值，，因因此此一一般般称称量量测测出出的的距距离离为为伪伪距距。。用C/A码进进行行测测量量的的伪伪距距为为C/A码伪伪距距，，用用P码测测量量的的伪伪距距为为P码伪伪距距。。7伪距距法法定定位位特特点点伪距距法法定定位位虽虽然然一一次次定定位位精精度度不不高高，，P码定定位位误误差差约约为为10m，，C/A码定定位位误误差差为为20-30m，，但因因其其具具有有定定位位速速度度快快，，且且无无多多值值性性问问题题等等优优点点，，仍仍然然是是GPS定位位系系统统进进行行导导航航的的最最基基本本方方法法。。同同时时，，所所测测伪伪距距又又可可作作为为载载波波相相位位测测量量中中解解决决整整波波数数不不确确定定问问题题（（整整周周模模糊糊度度））的的辅辅助助资资料料。。8sj(t1)sj(t2)XYZYiXiZiij(t1)ij(t2)GPS定位的几几何关系系9伪距定位位观测方方程假设卫星星至观测测站的几几何距离离为ij，在忽略大大气影响响的情况况下可得得相应的的伪距：：当卫星钟钟与接收收机钟严严格同步步时，上上式所确确定的伪伪距即为为站星几几何距离离。为为伪距，，为为真正正几何距距离，为为接收收机和卫卫星之间间钟差。。10通常GPS卫星的钟钟差可从从卫星发发播的导导航电文文中获得得，经钟钟差改正正后，各各卫星之之间的时时间同步步差可保保持在20ns以内。如如果忽略略卫星之之间钟差差影响，，并考虑虑电离层层、对流流层折射射影响，，可得：：伪距定位位观测方方程11伪距定位位观测方方程几何距离离与与卫星坐坐标（Xs,Ys,Zs）和接收机机坐标（（X,Y,Z）之间有如如下关系系：其中卫星星坐标可可根据卫卫星导航航电文求求得，所所以式中中只包含含接收机机坐标三三个未知知数。由由于电离离层改正正数和对对流层改改正数可可以按照照一定的的模型求求解出，，那么如如果将接接收机钟钟差也也作为为未知数数，则共共有四个个未知数数。因此此，接收收机必须须同时至至少测定定四颗卫卫星的距距离才能能解算出出接收机机的三维维坐标值值。12测码伪距距观测方方程的常常用形式式如下：：伪距定位位观测方方程式中j为卫星数数，j＝1，，2，3…。13第三部分分GPS导航定位位原理伪距测量量载波相位位测量绝对定位位和相对对定位导航原理理与方法法GPS测量误差差来源14GPS载波相位位测量载波相位位测量是是测量接接收机接接收到的的具有多多普勒频频移的载载波信号号，与接接收机产产生的参参考载波波信号之之间的相相位差，，通过相相位差来来求解接接收机位位置。由于载波波的波长长远小于于码长，，C/A码码元宽宽度293m，P码码元宽宽度29.3m，而L1载波波长长为19.03cm，L2载波波长长为24.42cm，在分辨率率相同的的情况下下，L1载波的观观测误差差约为2.0mm，L2载波的观观测误差差约为2.5mm。而C/A码观测精精度为2.9m，P码为0.29m。载波相位位观测是是目前最最精确的的观测方方法。15载波相位位观测的的主要问问题：无无法直接接测定卫卫星载波波信号在在传播路路径上相相位变化化的整周周数，存存在整周周不确定定性问题题。此外外，在接接收机跟跟踪GPS卫星进行行观测过过程中，，常常由由于接收收机天线线被遮挡挡、外界界噪声信信号干扰扰等原因因，还可可能产生生整周跳跳变现象象。有关关整周不不确定性性问题，，通常可可通过适适当数据据处理而而解决，，但将使使数据处处理复杂杂化。载波相位位测量的的主要问问题16载波相位位测量观观测方程程载波相位位观测的的的观测测量是GPS接收机所所接收的的卫星载载波信号号与接收收机本振振参考信信号的相相位差。。以表表示k接收机在在接收机机钟面时时刻tk时所接受受到的j卫星载波波信号的的相位值值，表表示示k接收机在在钟面时时刻tk时所产生生的本地地参考信信号的相相位值，，则k接收机在在接收机机钟面时时刻tk时观测j卫星所取取得的相相位观测测量可写写为：17载波相位位测量观观测方程程通常的相相位测量量或相位位差测量量只是测测出一周周以内的的相位值值，实际际测量中中，如果果对整周周进行计计数，则则自某一一初始取取样时刻刻（t0）以后就可可以取得得连续的的相位观观测值。。Sj(t0)Sj(ti)N0kN0Int(φ)18载波相位位测量观观测方程程t0时刻和tk时刻的相相位观测测值可以以写成：：接收机在跟跟踪卫星信信号时，不不断测定小小于一周的的相位差，，并利用整整周计数器器记录从t0到tk时间内的整整周数变化化量Int()，这一时间段段内，要求求卫星信号号没有中断断。如果过过程中卫星星失锁了，，那要采取取其他方法法进行处理理。19载波相位测测量观测方方程载波相位观观测量是接接收机和卫卫星位置的的函数，只只有得到了了它们之间间的函数关关系，才能能从观测量量中求解接接收机的位位置。前述的相位位差观测量量都是时间间的函数，，那么如何何引入接收收机和卫星星位置？卫星信号从从卫星传播播到接收机机需要一定定时间，称称为传播延延迟kj(T)。在地固坐标标系中，传传播延迟是是接收机与与卫星位置置的函数，，也是时间间的函数。。20载波相位测测量观测方方程将载波相位位观测量方方程展开，，表达为时时间、卫星星至接收机机的距离、、载波频率率的函数，，同时考虑虑电离层和和对流层对对卫星信号号传播的影影响，并做做一定简化化，可以得得到载波相相位测量的的观测方程程：21整周未知数数和整周跳跳变确定整周未未知数N0是载波相位位测量的一一项重要工工作，常用用的方法有有下列几种种：1、伪距法法2、经典方方法－将整整周未知数数作为待定定参数求解解3、多普勒勒法（三差差法）4、快速确确定整周未未知数法22整周未知数数和整周跳跳变1、伪距法法伪距法是在在进行载波波相位测量量的同时又又进行了伪伪距测量，，将伪距观观测值减去去载波相位位测量的实实际观测值值（化为以以距离为单单位）后即即可得到λ×N0。但由于伪距距测量的精精度较低，，所以要有有较多的观观测值取平平均值后才才能获得正正确的整波波段数。23整周未知数数和整周跳跳变2、经典方方法把整周未知知数当作平平差计算中中的待定参参数来加以以估计和确确定。分两两种方法：：（1）整数数解由于误差影影响，解得得得整周未未知数往往往不是一个个整数，然然后将其固固定为整数数，并重新新进行平差差计算。也也称为固定定解（fixedsolution）（2）实数数解当误差消除除得不够完完全时，整整周未知数数无法估计计很准确，，此时直接接将实数解解作为最后后解。也称称为浮点解解（floatingsolution）24整周未知数数和整周跳跳变3、多普勒勒法（三差差法）由于连续跟跟踪的所有有载波相位位测量观测测值中均含含有相同的的整周未知知数，所以以将相邻两两个观测历历元的载波波相位相减减，就将该该未知数消消去，从而而直接接触触坐标参数数，这就是是多普勒法法。由于三差法法可以消除除许多误差差，所以使使用较广泛泛。25整周未知数数和整周跳跳变4、快速确确定整周位位置数法1990年年E.Frei和G.Beutler提出了快速速模糊度（（即整周未未知数）解解算法进行行快速定位位的方法。。采用这种种方法进行行短基线定定位时，利利用双频接接收机只需需观测一分分钟便能成成功的确定定整周未知知数。26整周未知数数和整周跳跳变如果在跟踪踪卫星过程程中，由于于某种原因因，如卫星星信号被障障碍物挡住住而暂时中中断，受无无线电信号号干扰造成成失锁，这这样计数器器无法连续续计数，因因此，当信信号重新被被跟踪后，，整周计数数就不正确确，但是不不到一个整整周的相位位观测值仍仍是正确的的，这种现现象称为周周跳。27整周未知数数和整周跳跳变周跳的出现现和处理是是载波相位位测量中的的重要问题题，整周跳跳变的探测测与修复常常用的方法法有下列几几种方法：：1、屏幕扫扫描法（也也就是手工工编辑）2、多项式式拟合法3、卫星间间求差法4、根据平平差后的残残差发现和和修复整周周跳变关于周跳探探测与回复复的方法，，此处不进进行详细介介绍，可参参见有关参参考资料。。28第三部分GPS导航定位原原理伪距测量载波相位测测量绝对定位和和相对定位位导航原理与与方法GPS测量误差来来源29绝对定位也也称单点定定位，是指指在协议地地球坐标系系中，直接接确定观测测站相对于于坐标原点点（地球质质心）绝对对坐标的一一种方法。。绝对定位的的基本原理理：以GPS卫星和用户户接收机天天线之间的的距离（或或距离差））观测量为为基础，根根据已知的的卫星瞬时时坐标，来来确定接收收机天线所所对应的点点位，即观观测站的位位置。GPS绝对定位方方法的实质质是测量学学中的空间间距离后方方交会。原原则上观测测站位于以以3颗卫星星为球心，，相应距离离为半径的的球与观测测站所在平平面交线的的交点上。。绝对定位方方法概述30GPS相对定位也也叫差分GPS定位，是至至少用两台台GPS接收机，同同步观测相相同的GPS卫星，确定定两台接收收机天线之之间的相对对位置（坐坐标差）。。相对定位时时，用两台台接收机分分别安置在在基线的两两端，同步步观测相同同的GPS卫星，以确确定基线端端点的相对对位置或基基线向量。。同样，多多台接收机机安置在若若干条基线线的端点，，通过同步步观测GPS卫星可以确确定多条基基线向量。。在一个端端点坐标已已知的情况况下，可以以用基线向向量推求另另一待定点点的坐标。。相对定位是是目前GPS定位中精度度最高的一一种定位方方法。相对定位方方法概述31绝对定位可可根据天线线所处的状状态分为动动态绝对定定位和静态态绝对定位位。无论动动态还是静静态，绝对对定位所依依据的观测测量都是所所测的站星星伪距。动动态定位将将在后面的的导航部分分讲述。静态绝对定定位可以根根据伪距观观测量或载载波相位观观测量来进进行。静态态绝绝对对定定位位32利用用伪伪距距观观测测量量进进行行静静态态绝绝对对定定位位时时，，通通过过连连续续地地在在不不同同历历元元观观测测不不同同的的卫卫星星，，测测定定卫卫星星到到观观测测站站的的伪伪距距，，获获得得充充分分的的多多余余观观测测量量，，然然后后利利用用伪伪距距测测量量的的观观测测方方程程进进行行求求解解。。首先先将将伪伪距距观观测测方方程程线线性性化化，，展展开开后后进进行行解解算算并并求求定定误误差差。。利用用伪伪距距进进行行静静态态绝绝对对定定位位33应用用载载波波相相位位进进行行静静态态绝绝对对定定位位，，其其精精度度高高于于用用伪伪距距进进行行静静态态绝绝对对定定位位。。在载载波波相相位位静静态态绝绝对对定定位位中中，，应应注注意意对对观观测测值值加加入入电电离离层层、、对对流流层层等等各各项项改改正正，，防防止止和和修修复复整整周周跳跳变变，，以以提提高高定定位位精精度度。。整整周周未未知知数数解解算算后后，，不不再再为为整整数数，，可可将将其其调调整整为为整整数数，，解解算算出出的的观观测测站站坐坐标标称称为为固固定定解解，，否否则则称称为为实实数数解解。。载载波波相相位位静静态态绝绝对对定定位位解解算算的的结结果果可可以以为为相相对对定定位位的的参参考考站站（（或或基基准准站站））提提供供较较为为精精密密的的起起始始坐坐标标。。利用载波相相位观测量量进行静态态绝对定位位34为了评价定定位结果，，在导航学学中，一般般采用有关关精度因子子（精度衰衰减因子、、精度系数数、精度弥弥散）DOP（DilutionOfPrecision）的概念。在实践中，，根据不同同要求，可可选用不同同的精度评评价模型和和相应的精精度因子，，通常有：：※平面位置置精度因子子HDOP(horizontalDOP)※高程精度因因子VDOP(VerticalDOP)※空间位置置精度因子子PDOP(PositionDOP)※接收机钟钟差精度因因子TDOP(TimeDOP)※几何精度度因子GDOP(GeometricDOP)，描述空间位位置误差和和时间误差差综合影响响的精度因因子定位精度的的评价35相对定位也也分静态定定位和动态态定位。安安置在基线线端点的接接收机固定定不动，通通过连续观观测，取得得充分的多多余观测数数据，改善善定位精度度。静态相对定定位一般均均采用载波波相位观测测值（或测测相伪距））为基本观观测量。静态相对定定位T1T2S1S2S3S436在两个观测测站或多个个观测站同同步观测相相同卫星的的情况下，，卫星的轨轨道误差、、卫星钟差差、接收机机钟差以及及电离层和和对流层的的折射误差差等对观测测量的影响响具有一定定的相关性性，利用这这些观测量量的不同组组合（求差差）进行相相对定位，，可有效地地消除或减减弱相关误误差地影响响，从而提提高相对定定位的精度度。静态相对定定位37GPS载波相位观观测值可以以在卫星间间求差，在在接收机间间求差，也也可以在不不同历元之之间求差。。各种求差差法都是观观测值的线线性组合。。将观测值直直接相减的的过程叫做做求一次差差，所得结结果称单差差。对一次次差继续求求差，所得得结果称为为双差，同同样还有三三差。这些些差分观测测值模型能能够有效地地消除各种种偏差项。。求解过程也也是首先将将观测方程程线性化后后求解并确确定误差。。静态相对定定位38第三部分GPS导航定位原原理伪距测量载波相位测测量绝对定位和和相对定位位导航原理与与方法GPS测量误差来来源39导航的概念念首先起源源于航海事事业，其最最初的含义义是引导运运载体从一一个地点航航行到另一一个地点的的过程。导导航的首要要问题就是是确定航行行体的即时时位置，还还要测定其其速度、时时间、姿态态等状态参参数。由此此可见，导导航是一种种广义的动动态定位。。卫星导航是是用导航卫卫星发射的的导航定位位信息引导导运动载体体安全到达达目的地的的一门新兴兴科学。GPS在导航领域域的应用，，有着比GPS静态定位更更为广阔的的前景。卫星导航概概念40GPS导航是一种种广义的GPS动态定位，，从目前的的应用看来来，主要分分为以下几几种方法：：（1）单点点动态定位位（2）实时时差分动态态定位（3）后处处理差分动动态定位GPS动态定位方方法分类41单点动态定定位是用安安设在一个个运动载体体上的GPS信号接收机机，自主地地测得该运运动载体的的实时位置置，从而描描述出该运运动载体的的运动轨迹迹。所以单点动态定定位又叫绝绝对动态定定位。例如，行行驶的汽车车和火车，，常用单点点动态定位位。GPS单点动态定定位42实时差分动动态定位是是用安设在在一个运动动载体上的的GPS信号接收机机，及安设设在一个基基准站上的的另一台GPS接收机，联联合测得该该运动载体体的实时位位置，从而而描述出该该运动载体体的运行轨轨迹，故差分动态定定位又称为为相对动态态定位。例如，飞飞机着陆和和船舰进港港，一般要要求采用实实时差分动动态定位，，以满足它它们所要求求的较高定定位精度。。GPS实时差分动动态定位43后处理差分分动态定位位和实时差差分动态定定位的主要要差别在于于，在运动动载体和基基准站之间间，不必像像实时差分分动态定位位那样建立立实时数据据传输，而而是在定位位观测以后后，对两台台GPS接收机所采采集的定位位数据进行行测后的联联合处理，，从而计算算出接收机机所在运动动载体在对对应时间上上的坐标位位置。例如如，在航空空摄影测量量时，用GPS信号测量每每一个摄影影瞬间的摄摄站位置，，就可以采采用后处理理差分动态态定位。GPS后处理差分分动态定位位44对于动态GPS用户，除了了需要确定定GPS接收机载体体的实时位位置，往往往还要测定定载体的实实时航行速速度。假设设于历元t1和t2测定的载体体实时位置置分别为X1(t1)和X2(t2)，则其运动速速度可简单单地表示为为：由此可得载载体运行方方向的速度度为：GPS接收机载体体航速的测测定45定时有着广广泛的应用用。从日常常生活到航航天发射，，从出外步步行到航空空航海，都都离不开定定时。利用GPS信号进行时时间传递，，一般采用用两种方法法：（1）一站站单机测时时：应用一一台GPS接收机在一一个已知坐坐标的观测测站上进行行测时的方方法。（2）共视视对比定时时法：在两两个测站上上各设一台台GPS接收机，同同步观测同同一卫星，，来测定两两用户时钟钟的相对偏偏差，达到到高精度时时间比对的的目的。GPS定时46第三部分GPS导航定位原原理伪距测量载波相位测测量绝对定位和和相对定位位导航原理与与方法GPS测量误差来来源47GPS测量误差来来源及其影影响GPS测量通过地地面接收设设备接收卫卫星传送的的信息来确确定地面点点的三维坐坐标。GPS定位中，影影响观测量量精度的主主要误差来来源分为三三类：•与卫星有有关的误差差。•与信号传传播有关的的误差。•与接收设设备有关的的误差。为了便于理理解，通常常均把各种种误差的影影响投影到到站星距离离上，以相相应的距离离误差表示示，称为等效距离误误差。48误差来源P码C/A码卫星星历与模型误差钟差与稳定度卫星摄动相位不确定性其它合计4.23.01.00.50.95.44.23.01.00.50.95.4信号传播电离层折射对流层折射多路径效应其它合计2.32.01.20.53.35.0-10.02.01.20.55.5-10.3接收机接收机噪声其它合计1.00.51.17.50.57.5总计6.410.8-13.6GPS测量误差分分类及其对对距离影响响49按误差性质质分类上述误差，，按误差性性质可分为为系统误差与偶然误差两类。偶然然误差主要要包括信号号的多路径径效应，系系统误差主主要包括卫卫星的星历历误差、卫卫星钟差、、接收机钟钟差以及大大气折射的的误差等。。其中系统统误差无论论从误差的的大小还是是对定位结结果的危害害性都比偶偶然误差要要大得多，，它是GPS测量的主要要误差源。。同时系统统误差有一一定的规律律可循，可可采取一定定的措施加加以消除。。系统误差是是由于仪器器本身不精精确、或实实验方法粗粗略、或实实验原理不不完善而产产生的。偶然误差是是由各种偶偶然因素对对实验者、、测量仪器器、被测物物理量的影影响而产生生的。50与卫星有关关的误差（1）卫星星钟差GPS观测量均以以精密测时时为依据。。GPS定位中，无无论码相位位观测还是是载波相位位观测，都都要求卫星星钟与接收收机钟保持持严格同步步。实际上上，尽管卫卫星上设有有高精度的的原子钟，，仍不可避避免地存在在钟差和漂漂移，偏差差总量约在在1ms内，引起的的等效距离离误差可达达300km。卫星钟的偏偏差一般可可通过对卫卫星运行状状态的连续续监测精确确地确定，，并用二阶阶多项式表表示：tj=a0+a1(t-t0e)+a2(t-t0e)2。式中的参数数由主控站站测定，通通过卫星的的导航电文文提供给用用户。51与卫星有关关的误差（2）卫星星轨道偏差差：由于卫星在在运动中受受多种摄动动力的复杂杂影响，而而通过地面面监测站又又难以可靠靠地测定这这些作用力力并掌握其其作用规律律，因此，，卫星轨道道误差的估估计和处理理一般较困困难。目前前，通过导导航电文所所得的卫星星轨道信息息，相应的的位置误差差约20-40m。随着摄动力力模型和定定轨技术的的不断完善善，卫星的的位置精度度将可提高高到5-10m。卫星的轨道道误差是当当前GPS定位的重要误误差来源之一一。52卫星信号传播播误差（1）电离层层折射影响：：主要取决于于信号频率和和传播路径上上的电子总量量。通常采取取的措施：•利用双频观观测：电离层层影响是信号号频率的函数数，利用不同同频率电磁波波信号进行观观测，可确定定其影响大小小，并对观测测量加以修正正。其有效性性不低于95%.•利用电离层层模型加以修修正：对单频频接收机，一一般采用由导导航电文提供供的或其它适适宜电离层模模型对观测量量进行改正。。目前模型改改正的有效性性约为75%，至今仍在在完善中。•利用同步观观测值求差：：当观测站间间的距离较近近（小于20km）时，卫星信号号到达不同观观测站的路径径相近，通过过同步求差，，残差不超过过10-6。。53卫星信号传播播误差（2）对流层层的影响对流层折射对对观测量的影影响可分为干干分量和湿分分量两部分。。干分量主要要与大气温度度和压力有关关，而湿分量量主要与信号号传播路径上上的大气湿度度和高度有关关。目前湿分分量的影响尚尚无法准确确确定。对流层层影响的处理理方法：•定位精度要要求不高时，，忽略不计。。•采用对流层层模型加以改改正。•引入描述对对流层的附加加待估参数，，在数据处理理中求解。•观测量求差差。54卫星信号传播播误差（3）多路径径效应：也称多路径误误差，即接收收机天线除直直接收到卫星星发射的信号号外，还可能能收到经天线线周围地物一一次或多次反反射的卫星信信号。两种信信号迭加，将将引起测量参参考点位置变变化，使观测测量产生误差差。在一般反反射环境下，，对测码伪距距的影响达米米级，对测相相伪距影响达达厘米级。在在高反射环境境中，影响显显著增大，且且常常导致卫卫星失锁和产产生周跳。措措施：•安置接收机机天线的环境境应避开较强强发射面，如如水面、平坦坦光滑的地面面和建筑表面面。•选择造型适适宜且屏蔽良良好的天线如如扼流圈天线线。•适当延长观观测时间，削削弱周期性影影响。•改善接收机机的电路设计计。5556接收设备有关关的误差主要包括观测测误差、接收收机钟差、天天线相位中心心误差和载波波相位观测的的整周不确定定性影响。（1）观测误误差：除分辨辨误差外，还还包括接收天天线相对测站站点的安置误误差。分辨误误差一般认为为约为信号波波长的1%。。安置误差主主要有天线的的置平与对中中误差和量取取天线相位中中心高度（天天线高）误差差。例如当天天线高1.6m,置平误差0.10，则对对中误差为2.8mm。57接收设备有关关的误差（2）接收机机钟差GPS接收机一般设设有高精度的的石英钟，日日频率稳定度度约为10-11。如果果接收机钟与与卫星钟之间间的同步差为为1s，则引起的等效效距离误差为为300m。处理接收机钟钟差的方法：：•作为未知数数，在数据处处理中求解。。•利用观测值值求差方法，，减弱接收机机钟差影响。。•定位精度要要求较高时，，可采用外接接频标，如铷铷、铯原子钟钟，提高接收收机时间标准准精度。58接收设备有关关的误差（3）载波相相位观测的整整周未知数无法直接确定定载波相位相相应起始历元元在传播路径径上变化的整整周数。同时时存在因卫星星信号被阻挡挡和受到干扰扰，而产生信信号跟踪中断断和整周变跳跳。（4）天线相相位中心位置置偏差GPS定位中，观测测值都是以接接收机天线的的相位中心位位置为准，在在理论上，天天线相位中心心与仪器的几几何中心应保保持一致。实实际上，随着着信号输入的的强度和方向向不同而有所所变化，同时时与天线的质质量有关，可可达数毫米至至数厘米。如如何减小相位位中心的偏移移，是天线设设计的一个迫迫切问题。59其它误差来源源（1）地球自自转影响（2）相对论论效应在GPS定位中，除了了上述各种误误差外，卫星星钟和接收机机钟震荡器的的随机误差、、大气折射模模型和卫星轨轨道摄动模型型误差、地球球潮汐以及信信号传播的相相对论效应等等都会对观测测量产生影响响。为提高长距离离相对定位的的精度，满足足地球动力学学研究要求，，研究这些误误差来源，并并确定它们的的影响规律和和改正方法，，有重要意义义。60第四部分GPS技术的作用和和应用61GPS在测量中的应应用GPS在公安、交通通系统中的应应用GPS在地震研究中中的应用GPS在气象中的应应用GPS在其他领域中中的应用第四部分GPS技术的作用和和应用62GPS在测量中的应应用1、GPS在大地控制测测量中的应用用GPS定位技术以其其精度高、速速度快、费用用省、操作简简便等优良特特性被广泛应应用于大地控控制测量中。。我们一般将将应用GPS卫星定位技术术建立的控制制网叫GPS网。归纳起来，大大致可以将GPS网分为两大类类，一类是全全球或全国性性的高精度GPS网。另一类是是区域性的GPS网，包括城市市或矿区GPS网，GPS工程网等。63GPS在大地控制测测量中的应用用(1)全球或全国性性的高精度GPS网作为大地测量量的科研任务务是研究地球球形状及其随随时间的变化化，因此建立立全球覆盖的的坐标系统一一的高精度大大地控制网是是大地测量工工作者多年来来一直梦寐以以求的。由于VLBI、SLR技术的设备昂昂贵且非常笨笨重，所以直直到GPS技术逐步完善善的今天才使使全球覆盖的的高精度GPS网得以实现，，从而建立起起高精度的（（1－2cm）全球统一的动动态坐标框架架，为大地测测量的科学研研究和相关地地学研究打下下了坚实的基基础。64GPS在大地控制测测量中的应用用(2)区域性GPS大地控制网所谓区域GPS网是指国家C、D、E级GPS网或专为工程程项目布测的的工程GPS网。由于GPS技术的优点，，建立区域性性大地控制网网的手段已基基本被GPS技术取代。就就其作用而言言分为A、建立新的地面面控制网B、检核和改善已已有地面网C、对已有的地面面网进行加密密；D、拟合区域大地地水准面65GPS测量外业观测测66GPS测量外业观测测67GPS在精密工程测测量及变形监监测中的应用用（1）隔河岩水库大大坝外观变形形GPS自动化监测系系统隔河岩水库位位于湖北省长长阳县境内，，是清江中游游的一个水利利水电工程－－隔河岩水电电站。隔河岩岩大坝外观变变形GPS自动化监测系系统于1998年3月投投入运行，系系统由数据采采集、数据传传输、数据处处理三大部分分组成。68隔河岩大坝外外观变形GPS自动化监测系系统69GPS在精密工程测测量及变形监监测中的应用用（2）GPS在机场轴线定定位中的应用用机场跑道中心心轴线方位的的精度，按机机场等级不同同而不同，最最高精度应低低于1“。自自1992年年开始，国内内各城市建立立的新机场，，其跑道的定定向都已采用用GPS来施测，如武武汉天河国际际机场，南京京绿口国际机机场，济南国国际机场，贵贵阳国际机场场等。今年来，GPS还普遍用于电电子加速器的的工程施工测测量，大桥施施工控制网建建立，海上勘勘探平台沉降降监测，大桥桥动态实时形形变监测，高高层建筑实时时变形监测。。70GPS在其他测量中中的应用（1）GPS在航空摄影测测量中的应用用（2）GPS在线路勘测及及隧道贯通测测量中的应用（3）GPS在地形、地籍籍及房地产测测量中的应用（4）GPS在海海洋洋测测绘绘中中的的应应用用a用GPS技术术进进行行高高精精度度海海洋洋定定位位b中国国沿沿海海RBN/DGPS系统统cGPS技术术用用于于建建立立海海洋洋大大地地控控制制网网dGPS在水水下下地地形形测测绘绘中中的的应应用用71GPS鱼探探72渔船船导导航航用用GPS系统统73近海海GPS系统统导导航航系系统统建建立立框框架架图图74在GPS导航航定定位位技技术术辅辅助助下下进进行行海海洋洋勘勘探探75GPS在交交通通系系统统中中的的应应用用随着着我我国国城城市市建建设设规规模模的的扩扩大大，，车车辆辆日日益益增增多多，，交交通通运运输