第五讲-gs定位原理

1第四章GPS定位原理测绘与地理信息学院.李建章2第一节定位方法与观测量一、定位方法分类

1）按接收机运动状态分为：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）按定位模式分：绝对定位、相对定位

绝对定位——求测站点相对于地心的坐标；

相对定位——在不同地点的接收机同步跟踪相同的GPS卫星信号，确定若干接收机之间的相对位置，这种方式叫做相对定位。

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。

3）按照时效分为：实时定位和事后定位。34二、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、电离层和对流层延迟的的星站距离。

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。

567第二节测码伪距观测方程与测相伪距观测方程

设信号发射时刻的卫星钟面时为tj，相应的GPS标准时间为tj(gps)，钟差为δj；设信号接收时刻的接收机钟面时为tk，相应的标准GPS时间为tk(GPS)，接收机钟差为δk

，则测量所得的信号传播时间为:传播时间乘以光速得伪距：1、测码伪距观测方程及其线性化8考虑到电离层改正和对流层改正，得：9

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

1011则观亮测方豆程可暂表示哨为取则有场：此式笨中有拐四个谨未知雅数，限最少搂需观属测四戚颗卫性星才泪能求括得四便个未炊知数磨。如咸果多望于四尘颗卫阶星，抽按最小治二乘掩法解炕算。122、测刷相伪诊距观叶测方档程及策其线践性化载波版信号饭是正波弦波坦，亮卫星塞发射炭载波柔信号法的时幻玉刻为tj，接息收机毅收到缺卫星养信号裁的时但刻为tk，载错波信蔬号传格播的箱时间拖为：则星旁站距架离为以周盯为单口位。13ΔφRkInt（φ）

Sj（ti）Sj（t1）14由上虎式可贴得在接辆收机推初始像跟踪驰到卫羽星时春刻t0，测正得上抱式中疗的左砖端。同右端历的两商项为扮未知狼数。辩当接论收机饥锁定阳卫星镇，到ti时刻为，接蝇收机尤测得偶的相怀位含劳有三弓项：淡一是曲整周邀固定罚部分楚，称爽为整肉周未铅知数挡或整蠢周模让糊度妹；二峡是整仆周变宿化部拣分，顷由整烘周计钞数器估记录概；三宜是不腿足整悦周部秆分。用像表键示整胶周变萄化部歪分与葡不足归整周呆部分恩之和笛，并舅考虑榆接收叶机钟和差，东则载沫波相养位观监测方扑程为以卫淡星和导接收微机的帽坐标销带入脂上式旷并考盗虑电拉离层驻和对院流层锦改正裳后线抬性化斯，可评得式中拉的棕包约括几牌何距斜离近却似值哲及对投流层余和电乎离层研改正狐。式皆中有抖五个缸未知逮数，搬如观简测5颗卫瞒星则目有9个未蚊知数蔬。15一、沿动态拣绝对比定位幼原理设观她测卫痛星数耗，赛则用矩赞阵表驶示第三脸节GP壮S绝对乎定位多原理16其中镇：17令设则——伪距宴测量胳中误姨差18二、颜静态迅绝对旱定位架原理1、测塘码伪渔距静酸态绝倦对定扰位法接收怕机相搞对于凝地面失固定根不动讨。一唱般每慕隔5、10或15秒观北测一禁次（宽一个荣历元兔）。观测扭卫星蹄数m，历手元数n，则拢观测狂值的那个数宿为m.翻n个，遣观测绞方程虎的个堤数也间为m.泰n个。喉如观肯测时甩间较恶短，保不考灶虑接锈收机纲钟差扔变化倚，则识需解4个未纺知数揉。方隐程式士的形通式与辅动态雪定位般相似腔。令则误蹲差方酷程的婆矩阵揭形式邀为19如果构观测育时间夜较长悉，应精考虑号接收舟机钟筝差变盗化——初始功观测俯时刻其中坑有3个钟坛差改甘正数絮，3个测王站坐掏标改袜正数座，共6个未泄知数202、测武相伪太距绝洒对定禾位法因接费收机贡钟的恳稳定构性有能限，劲不同烤历元模有不可同的议钟差把。以右初始炒历元t0为参铜考历他元，济用三境阶方要程式冒表示禾钟差冒：观测斯卫星淋数m，历抓元数n，3个测桂站坐出标未石知数圆，3个钟仇差系常数为鼠未知轿数，隆另外茶每颗输卫星钉有一混个整祸周未幕知数配。共6+醒m个未富知数穗，观肾测历倍元数痕应如果断要进下行测裕相伪姥距绝透对定起位，箩观测时前应煮将接技收机辰固定规在员一点纲上观煌测一瓶段时吹间，侧以求眉得整卸周未蔽知数框，这兄一过丛程称颈为初调始化俊，然怎后才枝能进善行测论相伪侧距动泉态绝晃对定抬位。21载波彼相位企观测引应注困意：1）整周浆数的侵变化贼部分巾由计锐数器宅记录党，此肝间信筐号不概能间郑断，名如果谣此间度到达纽奉接收宪机的恋信号完被遮姜挡，瓶造成蒙失锁欧，遮阻挡期蔑间整塘周记概数暂趴停，秧遮挡终移去瓶后继策续记睬数，畜这就泛丢掉到了遮碎挡期朴间的耀若干耽整周诸数。险这种纹情况系叫整周持跳。引笛起周柳跳的迫另一漏原因饶是强强电磁臂干扰岗。设卫尼星与握接收赞机的殖相对帅运动嫁速度迷为1k止m/陡s，L1载波后波长电为19脊cm，信图号间犹断1秒钟跟，产炎生10杀00废/0历.1滚9=剂52笼63周的弄周跳辽。2）因各亲项误畏差影板响，瓦整周俊未知率数往液往不处为整附数。2223三、绳精符度衰溜减因宁子在测云码伪戴距绝裙对定可位中法，误溜差方伏程的夸系数般阵为A，令则式中——伪距撑测量猫中误似差24如取汽符号则——测站嫌点在关大地抹坐标盛系中皮的全医系数督阵。精度矛衰减快因子——商—全系桶数阵俘住对壁角线华元素迟的函何数，掏用DO泼P表示棚。25精度悲衰减肢因子蛛的种御类平面边位置茫精度镜衰减箭因子高程奖精度你衰减辩因子空间鼠位置威精度继衰减豪因子接收编机钟召差精振度衰捆减因玩子几何谢精度背衰减萄因子DO捡P是观丛测卫懂星空背间分下布的渗函数晋，常烈用PD借OP26结垦论往：GP底S绝对右定位脸的误昂差与趋精度筐因子DO步P的大关小成遭正比甘，在伪距酿观测数精度δ0确定袄的情项况下盛，如循何使偿精度低因子年的数舟值尽可殿能减影小，径是提驾高定拉位精岸度的裙一个叔重要投途径言。由于圆精度桂因子宰与所挣测卫锈星的税空间附分布煮有关竟，因临此也认称观测卫睁星的维图形抚强度秩因子萍。由遭于卫搅星的谷运动悦以及年观测帆卫星的选辱择不捆同，登所测虏卫星伞在空均间分锻布的环几何符图形势是变沃化的，肚导致倾精度辈因子绒的数供值也出是变拍化的瘦。假设逝观测受站与4颗观耐测卫尺星所决构成蚂的六须面体旷体积董为Γ，研究表蚁明，勺精度闯因子GD痰OP与该步六面显体体斩积的飞倒数盗成正比。GD迫OP撒∝逼1画/Γ。2728结基束29BAB’A’C’NE30BAB’A’C’NE313233第三京节GP铅S测时34353637第四雁节GP便S接收屋机载长体航筒速的飞测定对于怠动态GP轰S用户除，除杨了需始要确夫定GP蔑S接收蹦机载觉体的耕实时局位置除，往躬往还避要测刊定载庄体的餐实时握航行骡速度置。假捆设于犬历元t1和t2测定尝的载母体实眨时位副置分饮别为X1(t1)和X2(t2)，则白其运择动速队度可册简单规地表婚示为除：由此埋可得皂载体拐运行乱方向偷的速威度为：38结论焰：、上险述测膏定航魔速的棕方法婆，不诊需要虹新的仆观测君量，荐计算惹简单炕，测商速的愉实质坊仍是药定位尤。上概述计基算是亭在时娘间段Δt内的句平均灿速度泰，如权果计待算过先程中声所取溪时间阔间隔互过短绢或过千长，迷都难旧以正沟确描歪述载贸体的誓实时欲运行食速度晒。因堪此可属以采淡用观材测载饱波多雄普勒懂频移旦的方昨法，敲来实处时测可定载速体运贼行速尊度。、由稍于GP缘瑞S用户从接收室机载旋体和GP看S卫星摸之间材的相昼对运础动，火接收呢机接琴收到专的GP晴S载波合信号嫂与卫叔星发俯射的仰载波哲信号巷频率研不同诸，其南间的钩频率往差称欺为多兼普勒祥频移钞。频表移的雁大小眼与接延收机石与卫柄星之奇间距锈离的假变率蚕有关复。39假设df为多膊普勒头频移伸（已弹知观柜测量感），f为卫布星发邮射的而载波叮频率本，c为光啄速，除则有甘：如果亡大气舱折射利对伪晶距观选测量倚的影易响已但改正察，则胀站星春伪距啄观测霜方程萍：考虑妄卫星扮钟差比可由些导航评电文共给出奸的参辈数加得以修唱正，离则伪哗距的量时间偷变率拣为：40如