GS原理与设计入门

第五章GPS定位原理第一节定位方法与观测量一、定位方法分类1）动态定位与静态定位：动态定位——认为接收机相对于地面是运动的。静态定位——认为接收机相对于地面静止不动。2）绝对定位与相对定位：绝对定位——求测站点相对于地心的坐标；相对定位——求测站点相对于某已知点的坐标增量；3）差分定位：在基准点上观测求得大气折射等改正，并及时发送给流动站，流动站用收到的改正数对观测数据进行改正，得精确点位。二、观测量几何距离——星站间的真实距离。伪距——由接收机观测的带有钟差的星站距离。码相位观测（如图），得测码伪距（简称伪距）；载波相位观测（如图），得测相伪距（简称相位）。观测量：伪距。单位权中误差——伪距观测中误差，不完全合理。第二节测码伪距观测方程与测相伪距观测方程1、测码伪距观测方程及其线性化

ρ——卫星到测站的几何距离；ρ′——卫星到测站间含有接收机钟差的伪距；δt——接收机钟的钟差；测码伪距观测方程线性化设卫星的已知坐标为，接收机的位置坐标为，其近似值为，改正数为，则有

将此式展开成泰勒级数可取至一次项，并令

则观测方程可表示为考虑到电离层改正和对流层改正，并取则有此式中有四个未知数，最少需观测四颗卫星才能求得四个未知数。2、测相伪距观测方程及其线性化载波信号是正弦波，卫星发射载波信号的时刻为，如果接收机钟无误差，则接收机产生复制信号的时刻也为，接收机收到卫星信号的时刻为，载波信号传播的时间为则星站距离为以弧度为单位，以周为单位。

由上式可得在接收机初始跟踪到卫星时刻，测得上式中的左端。右端的两项为未知数。当接收机锁定卫星，到时刻，接收机测得的相位含有三项：一是整周固定部分，称为整周未知数或整周模糊度；二是整周变化部分，由整周计数器记录；三是不足整周部分。用表示整周变化部分与不足整周部分之和，并考虑接收机钟差，则载波相位观测方程为以卫星和接收机的坐标带入上式并考虑电离层和对流层改正后线性化，可得式中的包括几何距离近似值及对流层和电离层改正。式中有五个未知数，如观测5颗卫星则有9个未知数。第三节GPS绝对定位原理一、动态绝对定位原理设观测卫星数，则用矩阵表示其中：令设则——伪距测量中误差二、静态绝对定位原理1、测码伪距静态绝对定位法接收机相对于地面固定不动。一般每隔5、10或15秒观测一次（一个历元）。观测卫星数m，历元数n，则观测值的个数为m.n个，观测方程的个数也为m.n个。如观测时间较短，不考虑接收机钟差变化，则需解4个未知数。方程式的形式与动态定位相似。令则误差方程的矩阵形式为如果观测时间较长，应考虑接收机钟差变化——初始观测时刻其中有3个钟差改正数，3个测站坐标改正数，共6个未知数2、测相伪距绝对定位法因接收机钟的稳定性有限，不同历元有不同的钟差。以初始历元为参考历元，用三阶方程式表示钟差：观测卫星数，历元数，3个测站坐标未知数，3个钟差系数为未知数，另外每颗卫星有一个整周未知数。共个未知数，观测历元数应如果要进行测相伪距绝对定位，观测前应将接收机固定在一点上观测一段时间，以求得整周未知数，这一过程称为初始化，然后才能进行测相伪距动态绝对定位载波相位观测应注意：1）整周数的变化部分由计数器记录，此间信号不能间断，如果此间到达接收机的信号被遮挡，造成失锁，遮挡期间整周记数暂停，遮挡移去后继续记数，这就丢掉了遮挡期间的若干整周数。这种情况叫整周跳。引起周跳的另一原因是强电磁干扰。设卫星与接收机的相对运动速度为1km/s，L1载波波长为19cm，信号间断1秒钟，产生1000/0.19=5263周的周跳。2）因各项误差影响，整周未知数往往不为整数。三、填精团度衰护减因非子在测容码伪碑距绝到对定茧位中棋，误勤差方线程的弹系数赏阵为恨，猾令则式中——免伪距躬测量锤中误顿差如取毙符号则——葛测站继点在浴大地熄坐标况系中箩的全厚系数辽阵。精度汁衰减跃因子林——章—全峡系数勺阵住须对角骑线元千素的鱼函数蔑，用DO哭P表示色。精度邪衰减刘因子秒的种药类平面慨位置己精度坦衰减颠因子高程引精度案衰减适因子空间煎位置蜻精度览衰减骨因子接收猫机钟恨差精炭度衰凝减因派子几何修精度泼衰减炮因子DO岭P是观绢测卫彻星空组间分驳布的寸函数锦，常马用PD党OP第四介节GP坚S相对秋定位伙原理1、匀相对光定位众的概虏念用两造台或伍两台递以上塌的接究收机公同步姥观测贝，观茧测量川求差喘以消炸除或贝减弱华星历吧误差恒、大底气折慢射误盆差等催影响聚的定凡位方宽法。2、单允差在A、雕B两站肾同步负观测感相同脱的GP营S卫星兔，由A点所但测相滑位与免由B点所佩测相吸位相记减，勺卫星质钟差双抵消打。同作时因陶站间爸距离使远小殊于星狼站距秋离，寸经模鼠型改生正后滋的电欺离层拜和对弦流层轮折射泻残差踏也基奥本消款除。A、忽B两点亿连线莲叫基做线，治基线款起点闯至终惧点的谁向量比叫基起线向却量，献将其指投影斤到三爸个坐戚标轴费上得Δx贺、Δ闹y、音Δz荷，可用侄来表孝示基撇线向暂量的内大小野和方芒向。3、薪双差在A、内B两点头上同捏步观孙测J、演K两颗过卫星慰，观税测J的单固差与福观测K的单链差相连减，漫消除提接收松机钟晒差的雹影响著。4、潮三差将t1调、t泊2两个吩历元浩观测著的双屿差相异减，哪消除绪整周同未知箩数的牧影响道。5、询双差程基线献解算误差韵方程换：法方烘程组捞成与口解算批：因基薪线越攻短，绸其两圆端点涛上的画各项耐误差裕的相云关性钟就越毯强，引故相艳对定超位的陷精度拦与基偿线长扬度密打切相浇关。第六舟节舱差炎分定币位1、差良分定芝位的湾概念在参咸考点滔（已那知点灾）上第固定鞠一台起接收直机，乌通过呼参考场点的怨观测所，由初卫星运和参榆考点姨已知访坐标瓦及观茄测数亩据求弄得星恳站距膜离改牌正数攻，将别此改智正数不发送宴给流否动站鹅接收笔机，绸流动隔站接殊收机沉用观践测数降据和屿收到假的改掌正数棉计算脏流动湖站的订精确投位置害。2、戒实时鞠伪距亮差分增定位RT黄D参考烘站：攀发送木码相浊位差挽分信峰号（变测码爬伪距悼改正文数）适。流动欺站：尘单频仓接收改机动福态接短收卫涌星的础测距训码信奴号及绵参考毛站的才差分如信号死，利凡用差廊分信窑号削甩弱电旦离层萍和对集流层陕影响收。有星效距绘离3抽00km欧。精度似：平貌面：次2~虫5m，高程荐：3逮~7m。3、实时虑载波仿相位钩差分RT回K参考嗽站：威发送君双频雁载波毅相位截差分认信号默。流动惩站：角双频雪接收骨机动春态接汪收卫章星信也号和桶参考连站的区差分榴信号傻。有它效距败离1订5km看。精度颤：平亲面：1~时5cm，高程今：2疤~1淹0cm盘。4、协事后山差分参考价站与鞠流动迅站无吨通信银，事庭后（练当天碍晚上贯）从in旱te铁r网下仙载参窑考站消数据织，对狡流动碗站数却据事网后改休正。5、展网络RT痒K多参姻考站