GPS测量原理与数据处理20085

1、第5章GPS定位基本原则，概述伪距测量载波相位测量总体主跳跃恢复GPS绝对位置和相对位置美国GPS策略差分GPS定位原理，(1) GPS定位方法分类1，定位方法分类根据参考点的不同位置，(1)绝对定位(单点定位):在地球协议坐标系中确定观察(2)，2，根据用户接收器操作状态分隔：(1)静态定位：在定位过程中，接收器位置是固定的。整地状态仅是相对的，卫星大地测量中的整地状态通常表示点位置相对于周围的点没有变更，或变更得非常慢，可以在观测期间忽略。(2)动态定位：接收器天线在定位过程中处于移动状态。GPS定位方法分类，GPS定位方法分类，绝对定位，静态位置动态定位，相对定位，静态位置动态定位，定位

2、方法，GPS卫星信号包含三个茄子信号组件：载波、距离测量代码和数据代码。信号分量的生成全部在相同基本频率f0=10.23MHz的控制下生成。GPS卫星信号图如下：GPS基本观测测量(记忆)、(2) GPS观测测量的基本概念、伪距观测、载波相位观测、C/A码、码宽293米准确度0。19厘米L2托架，波长24厘米，精度0。24厘米，远视观测测量，载波相位观测，优点，测量的伪距是卫星发射的距离测量码信号到达GPS接收器的传播时间乘以光速的测量距离。用C/A代码测量的伪距C/A伪距；用P代码测量的伪距P代码伪距。伪距概念，(2) GPS观测测量的基本概念(继续)，目前广泛使用的基本观测测量主要是码相测

3、量和载波相位观测测量。码相位观测是测量GPS卫星发射的距离测量码信号(C/A码或P码)到达用户接收器天线(观测站)的传播时间。也称为时间延迟测量。载波相位观测是对接收器接收到的具有多普勒移动的载波信号和接收器生成的参考载波信号之间的相位差异的测量。由码相观测或载波相位观测确定的站特定距离必然包括卫星时钟和接收器时钟的异步误差的影响，具有纵差影响的距离通常称为伪距()。由代码相位观测确定的伪距缩写代码伪距载波相位观测确定的伪距缩写称为测量伪距。2，伪距位置观测方程，假设卫星-观测站的几何距离为ij，那么忽略大气影响，相应的伪距：卫星时钟与接收器时钟严格同步时，以上确定的伪距是逆向几何距离。伪距、

4、实际几何距离、接收器和卫星之间的时钟差异。一般来说，GPS卫星干线可以从卫星广播的导航消息中获得，校准干线后，每个卫星之间的时间同步差异可以保持在20ns以内。如果忽略卫星之间的落差影响并考虑电离层、对流层折射等的影响，则伪距位置观测方程、伪距位置观测方程、几何距离和卫星坐标(Xs、Ys、Zs)以及接收器坐标(X、Y、Z)之间存在以下关系：3，GPS载波相位测量，载波相位测量通过测量接收机接收到的具有多普勒移动的载波信号和接收机生成的参考载波信号之间的相位差异来解决接收机位置。载波相位观测是目前最精确的观测方法。，(1)载波相位测量原理、载波相位测量观测方程、载波相位观测的观测测量是GPS接收

5、机接收的卫星载波信号和接收机本振参考信号的相位差。K接收器表示从时钟tk接收的J卫星载波信号的相位值，K接收器表示从时钟tk生成的本地参考信号的相位值。k接收器在时钟tk上观测J卫星时获得的相位测量可写如下：载波相位观测的主要问题：存在不能直接测量传播路径上卫星载波信号相位变化的总周数、总周不确定性问题。此外，接收器跟踪GPS卫星观测过程中，接收器天线被阻挡或外部噪声信号干扰等可能导致日间跳跃现象。一周的不确定性问题通常可以通过适当的数据处理来解决，但是数据处理会变得复杂。载波相位测量的主要问题、载波相位测量、一般相位测量或相位差异测量仅测量一周内的相位值。在实际测量中计算整周可以获得初始采样

6、时间(t0)后的连续拓扑观测。载波相位测量观测方程，t0时间和tk时间的相位观测可写为：接收器在跟踪卫星信号时，持续测量不到一周的相位差，并使用整个周计数器记录t0 tk时间内的总周数变化量Int()。牙齿期间需要卫星信号，没有中断。如果在此过程中卫星解锁，就要用其他方法处理。(c)整体主未知数和整体主跳跃变化，整体主未知数确定N0是载波相位测量的重要工作，一般方法如下：1、伪距方法2、经典方法为待定整体主未知数的参数求解3、多普勒方法(三次法)4、快速确定整体主未知数的方法、整体主未知数和整体主跳跃，但由于伪距测量的准确度低，要获得准确的整体波段数，需要对更多的观测进行平均。整体主未知数和整

7、体主跳跃变化，2，经典方法将整体主未知数估计为曹征计算中待定的参数，并确定。可以分为两种茄子方法。(1)整数解法由于误差的影响，整体主未知数往往不是整数。然后固定为整数，再次执行曹征计算。固定解决方案(2)也称为实数解决方案。如果错误没有完全消除，则无法准确估计总主未知数。在牙齿情况下，直接使用实数解析作为最终解决方案。也称为浮点解，整体主未知数和整体主跳跃变化，3，多普勒法(第三阶法)在连续跟踪的所有载波相位测量观测中包含相同的整体主未知数，因此，减去两个相邻观测日历的载波相位，将消除未知数，直接接触坐标参数。三次法可以消除很多误差，所以使用得比较广泛。整体周未知数和整体周跳变化，4，快速确

8、定总体周位置数方法的1990年E.Frei和G.Beutler提出了快速模糊度(即整体周未知数)解决算法快速定位方法。使用牙齿方法指定短基线位置时，使用双频接收器，只需一分钟即可确认未知数。整体主未知数和整体主跳变化，主跳的出现和处理是载波相位测量中的重要问题。检测和修复整个主跳跃的常用方法如下：1、根据屏幕扫描方法(即手动剪辑)2、多项式拟合方法3、卫星之间的差值方法4、曹征后残差发现和整周跳跃修正，绝对定位也称为单点(1)绝对位置的基本原则根据GPS卫星和用户接收器天线之间的距离(或距离差)观测测量已知的卫星瞬时坐标确定接收器天线对应的点，即观测站的位置。GPS绝对定位方法的本质是测量学中

9、的空间距离后交。5，绝对定位方法概述，绝对定位可以根据天线的状态分为动态绝对定位和静态绝对定位。基于的观测测量都是测量的逆伪距。根据观测测量的性质，伪距测深伪距和测深伪距、绝对定位分别分为测深伪距绝对定位和测深伪距绝对定位。静态绝对定位时，观测站是固定的，可以通过徐璐其他台站徐璐同时观测其他卫星、充分的伪距观测测量、最小二乘法调整提高位置精度。1.代码伪距静态绝对定位当nt是观测倒数时，如果接收机时钟差随时间变化，则得到相应的误差方程。(1)静态绝对定位原理。这里的最小二乘法分析：徐璐其他逆圆观测的卫星数通常不同，在构造上面列出的系数阵列时要注意。观测时间长的话，接收器时钟差的变化往往是不可忽

10、视的。根据情况，以多项式形式表示纵差，或在曹征计算中将多项式系数解释为未知(未知参数总量为3 NC，NC是时钟差模型系数数)。或者简单地假定，对于徐璐其他观测站，徐璐其他独立的纵差参数(未知参数总量为3 nt，nt为观测到的逆水)，(2)在测试伪距静态绝对定位站Ti中，在逆源T中同时观测到的卫星数为NJ。根据动态绝对定位的误差方程组：其中，如果观测站Ti徐璐其他逆源T=T1，则对应的误差方程组，或，其中：根据最小二乘法求符号，(2)测试伪距静态绝对位置估计工作站Ti在逆源T中同时观测的卫星数为NJ，根据动态绝对位置，误差方程组：其中，观测站Ti不同的逆源T=tti测量代码伪距动态绝对定位方法由

11、逆圆T观测站测量的卫星之间的伪距牙齿卫星时钟差修改为：测量代码伪距观测方程式需要至少四个伪距观测测量，才能确定：(2)动态绝对定位原理，j(T)=XJ(T)yj(T)T观测站坐标与接收器时钟差。如果某个逆源T由观测站Ti同时观测的四个卫星中，每个为j=1，2，3，4，则有四个伪距观测方程式，如果观测站座标的初始(近似值)向量为Xi0=(X0 Y0 Z0)T，则朱正廷向量为Xi=(X Y Z)iT取得的观测站座标只观测四个卫星时，没有额外的观测测量，解决方案被认为是唯一的。如果同时观测的卫星数NJ大于4，则必须使用最小二乘法平差来解决。误差方程组格式是根据最小平方调整解决的精确度。mz是解决方案

12、的中间误差，0是伪距测量的误差，Qii是加权系数阵列Qz主对角线的对应元素。在GPS中，地平线上同时出现的可见卫星数不超过12个。代码伪距绝对定位模型广泛应用于船舶、飞机、车辆等移动目标的导航、教练和管理。，2 .相位测量伪距动态绝对定位方法协议地球坐标系中的相位测量伪距观测方程如下：如果卫星时钟差可以使用导航消息中提供的参数修正，则可以重建观测方程。逆源t到观测站Ti到卫星SJ的距离误差方程可以写如下：起始逆源t0卫星SJ被锁定(跟踪)后，如果观察期间没有发生解锁现象，则挂起一周的参数Nij只是与对应的起始逆源t0相关的常数。在逆元T中同时观测NJ个卫星的情况下，可以列出NJ误差方程。观察到的总测量数等于观察到的卫星数NJ，待定未知数为4 NJ，因此，通过伪距测量进行动态定位通常无法实时解决。获得动态实时解决