(20)-5.5 单点定位GNSS测量与数据处理

5.1利用测距码测定卫地距5.2载波相位测量5.3单差、双差、三差观测值5.4其他常用的线性组合观测值5.5周跳的探测及修复5.6整周模糊度的确定5.7单点定位5.8相对定位5.9网络RTK及CORS5.10差分GPS

第5章距离测量与定位方法1.测码伪距观测方程2.测相伪距观测方程3.同一频率的线性组合4.不同频率的线性组合5.单点定位6.相对定位7.周跳的探测及修复8.整周模糊度的确定9.GNSS定位新技术发展单点定位keys1.基本概念2.标准单点定位SPP3.精度衰减因子DOP4.精密单点定位PPP绝对定位也称单点定位:是指在协议地球坐标系中，直接确定观测站相对于坐标原点（地球质心）绝对坐标的一种方法。“绝对”一词主要是为了区别相对定位，绝对定位和相对定位区别:观测方式数据处理定位精度应用范围等优点：一台接收机即可独立定位，作业自由，数据处理简单缺点：受误差影响显著，定位精度较差非差相位精密单点定位技术（PrecisePointPositioning，PPP）：利用载波相位观测值以及IGS等组织提供的高精度的卫星星历及卫星钟差来进行高精度单点定位的方法。§5.5.1基本概念绝对定位的基本原理：空间距离后方交会以GPS卫星和用户接收机天线之间的距离（或距离差）观测量为基础，根据已知的卫星瞬时坐标，来确定接收机天线所对应的点位，即观测站的位置。GPS采用单程测距原理实际观测的站星距离均含有卫星钟和接收机钟同步差的影响（伪距）卫星钟差可根据导航电文中给出的有关钟差参数加以修正接收机的钟差作为未知参数，与观测站坐标一并求解一个观测站求解4个未知数，至少需要4个同步伪距观测值根据天线所处的状态分为动态绝对定位静态绝对定位观测量都是站星伪距根据观测量的性质，伪距有测码伪距测相伪距绝对定位分为测码伪距绝对定位测相伪距绝对定位伪距：含误差影响的站星距离通过码相位观测或载波相位观测确定的不可避免地含有：卫星钟与接收机钟非同步误差电离层、对流层大气折射等误差于历元t观测站至所测卫星之间的伪距已经经过卫星钟差改正：取则测码伪距观测方程可写为

或§5.5.2标准单点定位SPP若取观测站坐标的初始（近似）向量为Xi0=(X0Y0Z0)T，改正数向量为

Xi=(

X

Y

Z)iT，则线性化取至一次微小项后得或写为式中其中由此可得上式的求解一般采用迭代法，根据所取观测站坐标的初始值，在一次求解后，利用所求坐标的改正数，更新观测站坐标初始值，重新迭代，通常迭代2-3次即可获得满意结果。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，则需利用最小二乘法平差求解。误差方程组的形式为根据最小二乘法平差求解解的精度为：

mz为解的中误差

0为伪距测量中误差

Qii为权系数阵Qz主对角线的相应元素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。静态绝对定位时观测站是固定的，同步观测不同卫星，取得多历元的伪距观测量，通过最小二乘平差，提高定位精度。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：注意：在组成系数阵时，在不同历元观测的卫星数一般不同！测相伪距动态绝对定位法若于历元t同步观测nj颗卫星，则可列出nj个误差方程：观测量总数与所观测的卫星数nj相等，而待定未知数为4+nj，可知利用测相伪距进行动态定位一般无法实时求解。解决初始化在运动过程中，保持连续跟踪

其中：取符号按最小二乘法求得测码伪距动态绝对定位实时动态单点定位，运动目标的导航监控和管理测码伪距静态绝对定位应用于测量工作的单点定位，比较精确地测定观测站在WGS-84中的绝对坐标测相伪距静态绝对定位应用于大地测量中的单点定位工作，为相对定位的参考站提供精密的起始绝对坐标§5.5.3精度衰减因子DOP利用GPS进行绝对定位或单点定位时，定位精度主要取决于所测卫星在空间的几何分布（又称为卫星分布的几何图形）观测量精度DOP-DilutionOfPrecision，译为相关精度因子，或精度衰减因子、精度系数、精度弥散

mx=DOP

0

DOP-权系数阵主对角线元素的函数

0-伪距测量中误差当以测码伪距为观测量，进行动态绝对定位时，其权系数阵可一般地表示为空间直角坐标系下在大地坐标系下根据方差与协方差的传播定律有Qx实践中，可选用不同的精度评价模型和相应的精度因子，通常有：HDOP平面位置精度因子(horizontalDOP)：相应的平面位置精度VDOP-高程精度因子(VerticalDOP)：相应的高程精度PDOP-空间位置精度因子(PositionDOP)：相应的三维定位精度TDOP-接收机钟差精度因子(TimeDOP)：钟差精度GDOP-几何精度因子(GeometricDOP)：描述空间位置误差和时间误差综合影响的精度因子，相应的中误差实践中，可选用不同的精度评价模型和相应的精度因子，通常有：HDOP平面位置精度因子(horizontalDOP)：相应的平面位置精度VDOP-高程精度因子(VerticalDOP)：相应的高程精度PDOP-空间位置精度因子(PositionDOP)：相应的三维定位精度TDOP-接收机钟差精度因子(TimeDOP)：钟差精度GDOP-几何精度因子(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GDOP较小GDOP较大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

0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。

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。观测卫星的选择：理论分析得出在由观测站至4颗卫星的观测方向中，当任意两方向之间的夹角接近109.50时，其六面体的体积最大。但实际观测中，为减弱大气折射的影响，所测卫星的高度角不能过低。因此在满足卫星高度角要求的条件下，尽可能使六面体体积接近最大。实际工作中一卫星处于天顶，其余3卫星相距1200，所构成的六面体体积接近最大。单天解精度：平面1-3cm，高程2-4cm实时精度：分米级观测方程主要解决问题精密星历和卫星钟差进行内插CS、粗差、AR：M-W