05GPS测量的基线处理剖析

1GPS原理

第五章：GPS测量的基线处理2内容提要概述基线解算的模式基线解算中的系统性偏差基线解算的数据预处理基线解算的根本数学模型观测值线性组合31.概述4GPS网及其布设GPS网承受GPS技术布设的测量把握网由点、基线向量构成，或许还会含有其它类型的观测量目的：确定点的坐标，消退几何上的不全都性5GPS网的布设GPS布设时的逐步推动方式GPS网及其布设6GPS测量数据处理的流程四个阶段数据传输格式转换〔可选〕基线处理网平差72.基线解算模式8基线向量解GPS基线向量的含义同步观测数据解算出来的三维坐标差基线边长〔左〕与基线向量〔右〕基线边长与基线向量9基线向量的表达方式空间直角坐标的坐标差大地坐标的坐标差站心地平坐标的坐标差基线向量解表达方式之间可以转换10同步观测基线间误差的相关性11基线解算模式单基线解/基线模式多基线解/时段模式整体解/战役模式12单基线解算模式单基线解/基线模式解算方法一次仅同时提取两台GPS接收机的同步观测数据进展基线解算。特点模型简洁，参数较少，计算量小解算结果无法反映同步观测基线间的统计相关性无法充分利用观测数据之间的关联性适用范围一般工程应用13单基线解/基线模式基线解结果基线向量估值基线向量估值的方差-协方差阵单基线解算模式14多基线解/时段模式解算方法一次提取一个观测时段中全部进展同步观测的n台接收机所采集的同步观测数据，在一个单一解算过程中共同解求出全部n-1条相互函数独立的基线。特点数学模型严密，能反映出同步观测基线间的统计相关性数学模型和解算过程比较简洁，计算量较大适用范围对质量要求严格的应用多基线解算模式15多基线解/时段模式基线选择方法：观测质量好的点作为基准点，选择基线较短的基线进展解算。射线法〔左〕和导线法〔右〕多基线解算模式16多基线解/时段模式基线解结果基线向量估值基线向量估值的方差-协方差阵多基线解算模式17整体解/战役模式解算方法一次提取工程整个观测过程中全部观测数据，在一个单一解算过程中同时对它们进展处理，得出全部独立基线特点数学模型严密，能反映出同步观测基线间的统计相关性避开了结果在几何上的不全都性数学模型和解算过程简洁，计算量大适用范围高精度定位、定轨整体解模式183.基线解算中的系统性偏差19影响基线解算结果质量的因素观测值的质量精度、采样率、周跳发生的频度、受包括多路径在内的干扰效应影响的程度观测的几何条件卫星的数量、分布及星座的变化卫星轨道数据的质量数据处理的模型和方法数学模型函数模型和随机模型的优劣算法周跳探测与处理算法、模糊度确定等算法的效能凹凸，以及解的稳定性等20基线解算函数模型需顾及的问题几何关系接收机天线与卫星天线的相位中心在地心地固系下的几何关系影响函数模型观测值偏差观测值中所含偏差影响观测值本身21影响几何关系的因素卫星位置及姿势姿势用于将轨道数据的参考位置由卫星质心改化到天线相位中心测站位置受地球固体潮、大气负荷潮、海洋负荷潮影响天线高在GPS静态测量定位的观测过程中，接收机天线高保持不变卫星及接收机天线相位中心的物理特性天线相位中心的偏移和变化22影响观测值的因素卫星钟差卫星信号通道延迟大气传播延迟〔包括电离层与对流层的传播延迟〕接收机钟差接收机信号通道延迟23GPS测量中偏差的处理参数法作为参数引入函数模型进展估量差分法承受差分观测值模型消退或减弱其影响测定法直接利用仪器进展测定模型法利用进展模型改正无视24上次重点问题回忆GPS数据处理的流程数据传输－>格式转换->基线解算->网平差基线解算的模式单基线解/基线模式多基线解/时段模式整体解/战役模式基线解算中的系统性偏差观测值的质量观测的几何条件卫星轨道数据的质量数据处理的模型和方法25上次重点问题回忆GPS测量中偏差的处理参数法差分法测定法模型法无视264.基线解算的数据预处理27基线解算的根本流程数据预处理建立数学模型确定基线向量的浮动解确定整周未知数确定基线向量的固定解28数据预处理目的获得洁净的观测值内容数据传输和解码数据标准化数据筛选和编辑接收机钟差估算差分观测值或线性组合观测值形成基线向量近似解估算周跳探测、修复或标记29数据传输和解码内容数据传输将包括原始观测值和导航电文等在内的数据被从GPS接收机的内部存储器或其用来记录数据的可移动存储介质中下载到计算机中，并以接收机专有格式存储在计算机的存储介质上。数据解码对传输到接收机中以专有格式存储的数据进展格式转换，将其转换为其它格式，较常见的是转换为RINEX格式。30数据筛选和编辑内容依据观测值的信噪比、卫星高度角、卫星安康状态、观测值间的同步状况等对数据进展编辑整理，信噪比特殊或过低、卫星高度角低于预先设值的阈值、星历显示卫星担忧康或没有同步观测数据的观测值将被剔除。31数据标准化内容从参与基线解算的各类数据文件中提取所需信息，对能够承受确定方法和模型进展改正和改化的工程进展相应处理，并将经过处理后的数据按内部数据构造进展存储，最终形成直接用于形成基线解算数学模型的标准数据。具体工作时标同步接收机天线相位中心改正卫星轨道标准化32时标同步内容观测值采样历元的同步。〔在外业观测时，由接收机完成〕与GPS时的同步。〔计算接收机钟差〕接收机钟差计算方法在伪距单点定位中作为参数估量利用测站坐标，从伪距观测值中分别数据标准化33卫星轨道标准化内容将承受不同形式所表示的GPS卫星轨道数据用一个统一的方式来表示，通常是承受一组高阶多项式的系数。作用得到某一时间段内平滑的轨道数据将不同类型的轨道数据转换为统一的形式数据标准化34差分观测值或线性组合观测值形成相对定位模式L1/L2分别求差、线性组合求差参考星的选择数据处理目的不同，选择准则不同定位选择高度角最高的卫星估算对流层延迟选择与其它卫星高度角差异最大的35基线向量近似值估算作用用于周跳的探测与修复，计算双差观测值的残差用于形成线性化的观测方程或误差方程，计算基线端点近似值估算方法三差解〔对周跳不敏感〕36周跳的探测与处理常用方法多项式拟合法历元间高次差法残差法伪距法与无几何关系〔Geometry-Free〕的组合观测值法处理方法修复引入参数〔新模糊度参数〕375.基线解算的根本数学模型38根本数学模型非差模型单差模型双差模型三差模型39非差载波相位模型非差载波相位观测值的观测方程模型涉及参数天线平均相位中心的坐标对流层折射延迟天顶方向的延迟ZD

与映射函数mf(E)的乘积的形式接收机钟差整周模糊度初始相位偏差40简化的非差载波相位观测值的观测方程非差载波相位模型41非差载波相位模型非差模型中各项因素的处理方法简化的非差载波相位观测值的观测方程42非差载波相位观测值的随机模型单站、单历元非差载波相位观测值先验方差-协方差阵的形式非差载波相位观测值先验方差确实定方法等精度法：各观测值精度相等高度角法：依据卫星高度角确定先验方差信噪比法：依据信号信噪比确定先验方差非差载波相位模型43非差载波相位观测值的随机模型多站、单历元非差载波相位观测值先验方差-协方差阵的形式多站、多历元非差载波相位观测值先验方差-协方差阵的形式非差载波相位模型44单差载波相位观测值模型单差载波相位观测值的观测方程45单差载波相位观测值的随机模型单差算子单差载波相位观测值模型46单差载波相位观测值的随机模型单历元单差载波相位观测值先验方差-协方差阵的形式单差载波相位观测值模型47单差载波相位观测值的随机模型单历元单差载波相位观测值先验方差-协方差阵的简化形式：设两个测站对一样卫星的非差载波相位观测值的精度一样多历元单差载波相位观测值先验方差-协方差阵的形式不考虑历元间观测值的相关性为块对角阵单差载波相位观测值模型48双差载波相位观测值的观测方程双差载波相位观测值模型49双差载波相位观测值的随机模型双差算子双差载波相位观测值模型50双差载波相位观测值的随机模型单历元双差载波相位观测值先验方差-协方差阵的形式多历元双差载波相位观测值先验方差-协方差阵的形式不考虑历元间观测值的相关性为块对角阵双差载波相位观测值模型51三差载波相位观测值的观测方程三差载波相位观测值模型52三差载波相位观测值的随机