单点定位与相对定位

GPS原理及其应用

(十一)第四章距离测量与GPS定位§4.6 单点定位§4.7 相对定位§4.6 单点定位GPS测量定位方法分类定位模式绝对定位（单点定位）相对定位差分定位定位时接收机天线的运动状态静态定位－天线相对于地固坐标系静止动态定位－天线相对于地固坐标系运动获得定位结果的时效事后定位实时定位观测值类型伪距测量载波相位测量距离测量与GPS定位>单点定位>GPS测量定位方法分类定位技术名称精度(m)作用距离(km)响应时间单点定位±10~±20m全球实时局域差分±1.0~±5.0<150实时广域差分/WAAS±1.0~±5.0<1500/全球实时RTK±0.01~±0.20<15实时VRS±0.01~±0.20<70实时静态定位±0.001~±0.050.01~10000半小时~24小时已发展的GPS技术指标参数单点定位简介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采用广播星历时属WGS-84采用IGS–InternationalGPSService精密星历时为ITRF–InternationalTerrestrialReferenceFrames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，定位精度低应用领域低精度导航、资源普查、军事、...距离测量与GPS定位

>单点定位>单点定位简介伪距单点定位的误差方程①对于卫星i，在某一个历元的误差方程为距离测量与GPS定位

>单点定位>伪距单点定位的误差方程单点定位有4个待定参数，因而至少需要同时观测4颗以上的卫星，才能同时确定出所有的待定参数。伪距单点定位的误差方程②对在某历元同时观测的n颗卫星，其误差方程及位置解为距离测量与GPS定位

>单点定位>伪距单点定位的误差方程DOP值①DOP（DilutionofPrecision）GDOP–GeometryDilutionofPrecisionPDOP–PositionDilutionofPrecisionTDOP–TimeDilutionofPrecisionHDOP–HorizontalDilutionofPrecisionVDOP–VerticalDilutionofPrecisionDOP值的定义距离测量与GPS定位

>单点定位>DOP值DOP值②DOP值与定位精度DOP值的性质DOP值与单点定位时，所观测卫星的数量与分布有关，它所表示的是定位的几何条件DOP值越小，定位的几何条件越好距离测量与GPS定位

>单点定位>DOP值DOP值③距离测量与GPS定位

>单点定位>DOP值DOP值④距离测量与GPS定位

>单点定位>DOP值载波相位单点定位的误差方程①对于卫星i，误差方程为距离测量与GPS定位>单点定位>载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程②若在k个历元里每历元均观测了n颗相同的卫星，则误差方程距离测量与GPS定位>单点定位>载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程③距离测量与GPS定位>单点定位>载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程④距离测量与GPS定位>单点定位>载波相位单点定位的误差方程假定在k个历元中连续对n颗卫星进行了观测，则通常有3+k+n个待定参数（3个位置参数、k个整周模糊度参数和n个接收机钟差参数），因而，仅采用载波相位观测值无法实现瞬时单点定位。单点定位的误差源及应对方法卫星星历精密星历卫星钟差精密钟差、地面跟踪电离层延迟双频改正对流层延迟模型改正距离测量与GPS定位

>单点定位>单点定位的误差源及应对方法精密单点定位精密单点定位PPP–PrecisePointPositioning特点主要观测值为载波相位采用精密的卫星轨道和钟数据采用复杂的模型定位精度亚分米级用途全球高精度测量卫星定轨距离测量与GPS定位

>单点定位>精密单点定位§4.7 相对定位概述①定义确定进行同步观测的接收机之间相对位置的定位方法，称为相对定位。定位结果与所用星历同属一坐标系的基线向量（坐标差）及其精度信息采用广播星历时属WGS-84采用IGS–InternationalGPSService精密星历时为ITRF–InternationalTerrestrialReferenceFrame基线向量中含有：2个方位基准（一个水平方法，一个垂直方位）和1个尺度基准，不含有位置基准距离测量与GPS定位

>相对定位>概述概述②特点优点：定位精度高缺点：多台接收共同作业，作业复杂数据处理复杂不能直接获取绝对坐标应用高精度测量定位及导航相对定位距离测量与GPS定位

>相对定位>概述相对定位的类型静态定位普通静态定位快速静态定位GoandStop快速确定整周未知数动态定位动态定位中整周未知数的确定静态初始化动态初始化（OTF）实时动态定位（RTK–RealTimeKinematic）单基准站RTK多基准站RTK（网络RTK）测量定位原理>相对定位>相对定位的类型快速静态相对定位模式示意图基准站观测基线迁站路线流动站作业方法在测区的中部选择一个基准站(或参考站)，并安置一台接收机，连续跟踪所有可见卫星；另一台接收机，依次到各点流动设站，静止观测数分钟，如图所示。在观测中至少跟踪4颗卫星，同时流动站与基准站相距不超过15km。定位精度流动站相对基准站的基线中误差，可达（5～10）mm+1ppm×D特点接收机在流动站之间移动时，不必保持对所测卫星的连续跟踪，因而可关闭电源以降低能耗。该模式作业速度快，精度高。缺点是，在采用两台接收机作业时，直接观测边不构成闭合图形。适用范围：小范围的控制测量及其加密；工程测量、边界测量；地籍测量及碎部测量等。

测量定位原理>相对定位>快速静态相对定位作业方法在测区选一基准站，在其安置一台接收机，连续跟踪所有可见卫星；置另一台流动的接收机于起始点（如图中1号点）观测数分钟；在保持对所测卫星连续跟踪的情况下，流动的接收机依次迁到2，3…号流动点各观测数分钟。该作业模式要求：作业时必须同时观测4颗卫星；在观测过程中，流动接收机对所测卫星信号不能失锁；一旦发生失锁现象，应在失锁后的流动点上，将观测时间延长至数分钟；流动点与基准站相距，目前一般应不超过15km。定位精度：中误差（10～20）mm+1ppm×D。特点：该作业模式效率高。

应用范围：开阔地区的加密测量；工程定位及碎部测量；剖面测量和路线测量；地籍测量等。准动态相对定位模式示意图

基准站

12345678910121311测量定位原理>相对定位>准动态相对定位

作业方法：建立一个基准站，并在其上安置一台接收机，连续跟踪所有可见卫星；另一台接收机，安置在运动的载体上(如图)，在出发点按快速静态相对定位法，静止观测数分钟，以进行初始化；运动的接收机从出发点开始，在运动过程中按预定的采样间隔自动观测。该作业模式要求：至少同步观测至少4颗卫星，并在运动过程中保持连续跟踪；同时，运动点与基准站的距离，目前应不超过15km。

定位精度：可达(1-2)cm+1ppm×D.特点:速度快，精度高，连续实时定位。

应用范围：精密测定载体的运动轨迹；道路中心测量；航道测量；开阔地区剖面测量和水文测量等。动态相对定位模式示意图基准站

912341178651012测量定位原理>相对定位>动态相对定位观测方程非差观测方程单差观测方程双差观测方程距离测量与GPS定位>相对定位>观测方程各种误差对相对定位结果的影响卫星轨道误差–削弱卫星钟差–消除大气折射误差–削弱接收机钟差–消除接收机天线相位中心偏差和变化–消除距离测量与GPS定位

>相对定位>各种误差对相对定位结果的影响相对定位的类型静态定位普通静态定位快速静态定位GoandStop快速确定整周未知数动态