返回衛(wèi)星定位技術(shù)與應(yīng)用黃張裕

河海大學(xué)測繪科學(xué)與工程系yyyy年M月d日Chapter5GPS定位的原理和方法GPS測量定位分類:（1）依定位狀態(tài)：靜態(tài)定位、動態(tài)定位（2）依時效：實時定位、事后定位（3）依定位模式：絕對定位（單點定位）、相對定位、差分定位（4）依確定整周模糊度的解算方法及觀測時段的長短：常規(guī)靜態(tài)定位、快速靜態(tài)定位（5）依定位采用的觀測值：偽距測量（偽距法定位）、載波相位測量定位模式：絕對定位事后碼偽距、載波差分實時碼偽距差分(RTD)實時載波相位差分(RTK)網(wǎng)絡(luò)RTK(VRS&MAC&FKP)廣域、局域網(wǎng)差分(WAAS&LAAS)靜態(tài)定位快速靜態(tài)定位動態(tài)定位靜態(tài)定位（經(jīng)典、精密）動態(tài)定位（經(jīng)典、精密）定位模式相對定位差分定位絕對定位:

采用單臺GPS接收機獨立作業(yè)進(jìn)行定位，也稱單點定位；直接確定信息、事件和目標(biāo)相對于參考坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)位置測量。相對定位:

采用兩臺或兩臺以上GPS接收機聯(lián)合作業(yè)確定相對位置的定位；確定信息、事件和目標(biāo)相對于坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)另一已知或相關(guān)的信息、事件和目標(biāo)的坐標(biāo)位置關(guān)系。差分定位:

基于已知基準(zhǔn)站/信標(biāo)臺/空基增強系統(tǒng)(SBAS)衛(wèi)星播發(fā)差分改正信號的定位方式。GPS基本觀測量碼相位觀測偽距載波相位觀測偽距衛(wèi)星1）碼偽距定位：主要用于單點定位、偽距差分定位2）載波相位定位：主要進(jìn)行相對定位、載波差分定位主要內(nèi)容1碼偽距單點定位2載波相位測量及其觀測方程3GPS相對定位/差分定位4GPS觀測值線性組合5載波雙差觀測值及其觀測方程6GPS基線向量解算7周跳的探測及修正8整周模糊度的確定方法9GPS動態(tài)定位10RTKFDC外業(yè)采集軟件§5-1測距碼偽距單點定位由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼到觀測站的傳播時間（時間延遲）乘以傳播速度所得到的量測距離。ρ=c.Δt

一、碼偽距測量定位原理：C/A碼：f1=0.1f0=1.023MHZ，相當(dāng)于λ1=293.1mP碼：f2=f0=10.23MHZ，相當(dāng)于λ2=29.3m偽距觀測值：二、衛(wèi)星鐘差及接收機鐘差鐘差：某時刻（i）鐘面時與GPS標(biāo)準(zhǔn)時（GPST）之差。接收機鐘差：衛(wèi)星鐘差：衛(wèi)星鐘差改正：定位要求：接收機鐘和衛(wèi)星鐘嚴(yán)格同步，且保持頻標(biāo)穩(wěn)定。實際上：無法滿足以上要求，存在鐘差。三、碼偽距測量觀測方程測量原理：原始觀測值：經(jīng)過導(dǎo)航電文改正后觀測值：觀測方程：衛(wèi)星至天線相位中心的觀測距離歸算為測站標(biāo)石中心的距離衛(wèi)星坐標(biāo)已知：xj、yj、zj測站坐標(biāo)：近似值（x0、y0、z0）改正數(shù)（δx、δy、δz）觀測方程解算：1）單點定位方程解算：同時觀測4顆衛(wèi)星。

AX+L=0X=-A-1LAX+L=0X=-N-1ATL=-(ATA)-1ATL2）單點定位方程解算：同時觀測多于4顆衛(wèi)星。

偽距單點定位既能用于靜態(tài)測量定位，也適合于動態(tài)測量定位，但定位精度相對較低。1、定位精度評價四、瞬時絕對定位精度2、精度因子DOP（DilutionofPrecision)（1）空間位置精度因子PDOP：

與空間幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)

平面位置精度因子HDOP：

大地高精度因子VDOP：

HDOP2+VDOP2=PDOP2（2）時鐘差精度因子TDOP：

與鐘差測定精度有關(guān)（3）測站定位幾何精度因子GDOP

GDOP2=PDOP2+TDOP23、精度因子DOP的解算DOPPDOP：表示空間位置精度因子TDOP：表示鐘差精度因子GDOP:表示空間位置誤差和時間誤差綜合影響4、

衛(wèi)星幾何分布對精度因子的影響GDOPPDOPTDOPHDOPVDOP偽距觀測精度mGmPmTmHmV5、GDOP大小與衛(wèi)星幾何分布：GDOP較大GDOP較小

一般情況：GDOP值與測站和衛(wèi)星所構(gòu)成的幾何體體積的大小成反比。EABCDUNOEUNOAOEUNABCDBAOEUNUUU(1)(2)(3)精度因子幾何意義方案A：4顆衛(wèi)星對稱布置方案B：4顆衛(wèi)星非對稱布置方案C：5顆衛(wèi)星§5-2載波相位測量及其觀測方程tk時刻的相位差：接收時刻：發(fā)射時刻：一、瞬時載波相位差某一指定時刻接收機產(chǎn)生的參考載波信號與此時接收到的衛(wèi)星載波信號的相位之差。理論上：初始觀測歷元：不足整周部分初始觀測歷元：

實際上：盡管各歷元的整周數(shù)并非正確值，但兩歷元之間的整周數(shù)之差卻是正確的。二、初始?xì)v元整周模糊度從歷元（1）到任一歷元（i），由接收機獲得的相位觀測值中的整周數(shù)均與其正確值相差同一個整數(shù)，該值稱作初始?xì)v元整周模糊度N0(k,j,1)。觀測值：初始觀測歷元：可以選定某一觀測歷元為初始?xì)v元（1），并由此定義整周模糊度。整周模糊度個數(shù)：對于L1載波觀測：1）1個測站同時觀測nj顆衛(wèi)星，則有nj個整周模糊度2）nk個測站同時觀測nj顆衛(wèi)星，則有nk×nj個整周模糊度對于L2載波觀測：同樣1）1個測站同時觀測nj顆衛(wèi)星，則有nj個整周模糊度2）nk個測站同時觀測nj顆衛(wèi)星，則有nk×nj個整周模糊度瞬時傳播時間：三、載波信號等價的傳播時間實際時間觀測值：與偽距、載波測量的影響不相同接收時刻：發(fā)射時刻：四、瞬時載波相位定位（非差分相位觀測值）聯(lián)立求解多個歷元、多顆衛(wèi)星以及多個測站的觀測方程，可以實現(xiàn)載波相位絕對定位。任一觀測歷元（i），任一測站（k），對任一衛(wèi)星（j）的載波相位觀測值：瞬時載波相位觀測值數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)到

聯(lián)列：多個歷元、多顆衛(wèi)星、多個測站，理論上可以實現(xiàn)測站定位、衛(wèi)星定軌，但實際上有很多困難。主要包括：1）接收機、衛(wèi)星鐘鐘差未知數(shù)（偏差和漂移）2）6個衛(wèi)星軌道參數(shù)及變化參數(shù)3）大氣折射模型參數(shù)（電離層、對流層模型）4）解算模型誤差參數(shù)（迭代工作量大）5）整周模糊度確定、周跳處理比較復(fù)雜6）系數(shù)陣秩虧問題（受附合條件影響）§5-3GPS相對定位一、相對定位方式GPS相對定位差分GPS定位目的---消除和減弱下述誤差:衛(wèi)星軌道誤差衛(wèi)星鐘差接收機鐘差電離層誤差對流層誤差，等利用兩臺以上的GPS接收機，分別安置在若干基線的兩端，通過同步觀測GPS衛(wèi)星，以確定多條基線端點的相對位置或基線向量。T1T2衛(wèi)星軌道誤差衛(wèi)星相位中心誤差電離層誤差對流層誤差多路徑誤差天線相位中心誤差接收機鐘差誤差GPS絕對定位誤差衛(wèi)星軌道誤差電離層誤差對流層誤差多路徑誤差GPS相對定位中的誤差1、基于碼偽距的相對定位方式LocalAreaAugmentationSystem名稱簡寫相對定位距離觀測值采用星歷誤差修正方式精度常規(guī)偽距差分CDGPS<200kmC/A碼偽距廣播星歷綜合偽距誤差1~5m廣域差分系統(tǒng)WADGPS<2000kmC/A碼偽距精密星歷衛(wèi)星鐘差改正、電離層改正1~5m廣域增強系統(tǒng)WAAS全球C/A碼偽距精密星歷衛(wèi)星鐘差改正、電離層改正1~5m局域增強系統(tǒng)LAAS<10kmC/A碼偽距廣播星歷加地基偽衛(wèi)星固定星歷衛(wèi)星鐘差改正、電離層改正0.1~0.5m2、基于載波相位觀測值的相對定位方式名稱簡寫相對定位距離觀測值采用星歷誤差修正方式精度雙差靜態(tài)定位DDφ0.005~3000km雙差相位廣播星歷精密星歷數(shù)學(xué)模型解算10-6~10-710-8~10-9實時雙差動態(tài)定位RTK0.005~10km雙差相位廣播星歷基準(zhǔn)站相位誤差修正10-6網(wǎng)絡(luò)動態(tài)實時定位NetworkRTK0.005~100km雙差相位廣播星歷網(wǎng)絡(luò)相位誤差修正10-6全球動態(tài)定位GlobalRTK全球相位精密星歷衛(wèi)星鐘差、電離層誤差、對流層誤差0.1~0.4m3、載波相對定位常用方法

（1）靜態(tài)相對定位兩臺GPS接收機分別安置在兩個不同的點上，同步觀測衛(wèi)星載波信號，利用載波相位差分觀測值，消除多種誤差（衛(wèi)星軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差、電離層和對流層折射誤差等）的影響，獲得兩點間高精度的GPS基線向量。（2）準(zhǔn)動態(tài)相對定位靜態(tài)安置兩臺GPS接收機，利用起始基線向量確定初始整周模糊度（初始化），然后一臺GPS接收機在周圍的觀測站流動，并且在每一觀測站上靜態(tài)進(jìn)行觀測（停留數(shù)分鐘），以確定流動站與基準(zhǔn)站之間的相對位置?；鶞?zhǔn)站流動站（3）動態(tài)相對定位用一臺GPS接收機安置在基準(zhǔn)站上固定不動，另一臺接收機安設(shè)在運動載體上，同步觀測衛(wèi)星載波信號，利用載波相位差分觀測值，消除多種誤差（衛(wèi)星軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差、電離層和對流層折射誤差等）的影響，以確定運動點相對于基準(zhǔn)點的實時位置。二、動態(tài)偽距相對定位原理1、偽距觀測方程偽距觀測方程:基準(zhǔn)站觀測方程:移動目標(biāo)觀測方程:2、偽距差分定位基本原理基準(zhǔn)站:移動目標(biāo):修正量:基準(zhǔn)站基準(zhǔn)站流動站流動站電子手簿電子手簿主機主機電臺電臺

主機主機3、動態(tài)偽距相對定位模式§5-4載波差分GPS定位DifferentialGPSRTCMCorrectionsReferenceStationataknownlocation基準(zhǔn)站一、概述SA關(guān)閉前后GPS絕對定位精度的變化1、差分GPS產(chǎn)生的誘因：絕對定位精度不能滿足要求GPS絕對定位的精度受多種誤差因素的影響，不能完全滿足某些特殊應(yīng)用的要求美國的GPS政策對GPS絕對定位精度的影響（選擇可用性SA）2、影響絕對定位精度的主要誤差（1）主要誤差：衛(wèi)星軌道誤差衛(wèi)星鐘差大氣延遲（對流層延遲、對流層延遲）多路徑效應(yīng)（2）絕對定位精度的影響：定位精度＝等效距離誤差*PDOPPDOP通常大于14、RTCM-104差分?jǐn)?shù)據(jù)格式：是國際海事無線電技術(shù)委員會104特別委員會制定的差分?jǐn)?shù)據(jù)通用格式，為GPS接收機制造廠商廣泛采用。數(shù)據(jù)鏈發(fā)送的差分?jǐn)?shù)據(jù)，是按一定數(shù)據(jù)格式編碼的數(shù)據(jù)流。3、差分GPS（DGPS–DifferentialGPS）：利用設(shè)置在坐標(biāo)已知的點（基準(zhǔn)站）上的GPS接收機測定GPS測量定位誤差，用以提高在一定范圍內(nèi)其它GPS接收機（流動站）測量定位精度的方法。二、差分GPS的基本原理1、誤差空間相關(guān)性各類誤差中除多路徑效應(yīng)以外，均具有較強的空間相關(guān)性，從而定位結(jié)果也有一定的空間相關(guān)性。2、差分GPS原理利用基準(zhǔn)站具有空間相關(guān)性的誤差或其對測量定位結(jié)果的影響，供流動站改正其觀測值或定位結(jié)果。3、差分改正模式

位置改正數(shù)（坐標(biāo)改正數(shù)）：基準(zhǔn)站對GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測，確定出測站的觀測坐標(biāo)，與已知坐標(biāo)之差即為位置的改正數(shù)。

距離改正數(shù)：利用基準(zhǔn)站坐標(biāo)和衛(wèi)星星歷可計算出站星間的距離，與觀測距離之差即為距離改正數(shù)。4、差分GPS對定位精度的改進(jìn)模型誤差GPS（m）DGPS（m）/間距0km100km300km500km衛(wèi)星鐘誤差3.00000衛(wèi)星星歷誤差2.400.040.130.22衛(wèi)星鐘頻抖動240.250.250.250.25人為星歷誤差2400.431.302.16電離層延遲4.000.731.251.60對流層延遲0.400.400.400.40多路徑誤差0.500.500.500.50測量誤差0.200.200.200.20DGPS誤差0.591.111.942.79導(dǎo)航精度103.23.54.56.68.9三、差分GPS基本分類1、根據(jù)時效性實時差分、事后差分2、根據(jù)觀測值類型碼偽距差分、載波相位差分3、根據(jù)差分改正數(shù)位置差分（坐標(biāo)差分）、距離差分4、根據(jù)工作原理和差分模型單基準(zhǔn)站差分、多基準(zhǔn)站差分、局域差分（LADGPS）、廣域差分（WADGPS）四、差分模式1、位置/距離差分的特點1）位置差分:差分改正計算的數(shù)學(xué)模型簡單差分?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量少基準(zhǔn)站與流動站要求觀測完全相同的一組衛(wèi)星2）距離差分:差分改正計算的數(shù)學(xué)模型較復(fù)雜差分?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較多基準(zhǔn)站與流動站不要求觀測完全相同的一組衛(wèi)星位置差分距離差分距離改正坐標(biāo)改正2、單基準(zhǔn)站局域差分基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)通訊鏈流動站（用戶）1）結(jié)構(gòu)：基準(zhǔn)站（一個）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶2）數(shù)學(xué)模型（差分改正數(shù)的計算方法）：提供距離改正和距離改正的變率3）特點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)、模型簡單缺點：差分范圍小，精度隨距基準(zhǔn)站距離的增加而下降，可靠性低3、多基準(zhǔn)站局域差分多基準(zhǔn)站差分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1）結(jié)構(gòu)：基準(zhǔn)站（多個）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶2）數(shù)學(xué)模型（差分改正數(shù)的計算方法）:加權(quán)平均偏導(dǎo)數(shù)法最小方差法3）特點優(yōu)點：差分精度高、可靠性高，差分范圍增大缺點：差分范圍仍然有限，模型不完善4、廣域差分2）數(shù)學(xué)模型（差分改正數(shù)的計算方法）與普通差分不相同，普通差分是考慮的是誤差的綜合影響，廣域差分對各項誤差加以分離，建立各自的改正模型用戶根據(jù)自身的位置，對觀測值進(jìn)行改正3）特點優(yōu)點：差分精度高、差分精度與距離無關(guān)、差分范圍大缺點：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建設(shè)費用高1）結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)站（多個）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶五、差分GPS的新進(jìn)展WAAS1、增強型系統(tǒng)特點：偽衛(wèi)星技術(shù)衛(wèi)星通訊技術(shù)類型：LAAS–LocalAreaAugmentationSystem采用地基偽衛(wèi)星WAAS–WideAreaAugmentationSystem采用空基偽衛(wèi)星，或采用通訊衛(wèi)星發(fā)送差分改正數(shù)EGNOS－EuropeanGeostationaryNavigationOverlaySystem采用空基偽衛(wèi)星，或采用通訊衛(wèi)星發(fā)送差分改正數(shù)2、網(wǎng)絡(luò)RTK1）作業(yè)模型:類似單基站RTK原理利用基準(zhǔn)站網(wǎng)計算出用戶附近某點（虛擬參考站）各項誤差改正，再將它們加到利用虛擬參考站坐標(biāo)和衛(wèi)星坐標(biāo)所計算出的距離之上，得出虛擬參考站上的虛擬觀測值，將其發(fā)送給用戶，進(jìn)行實時相對定位。2）特點：精度和可靠性高

3）采用核心技術(shù)：VRS(virtualreferencestation):虛擬參考站占95％左右MAC(masterauxiliaryconcept)：主輔站概念占5％左右FKP（Flachen-Korrektur-Parameter）:區(qū)域改正占1％左右CBI（combinedbiasinterpolation）：綜合誤差內(nèi)插

2002年，武大GPS工程中心提出的，極少使用ARS（augmentationreferencestation）：增強參考站

2007年，西南交大提出的，尚未展開應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)RTKGNSS網(wǎng)絡(luò)參考站系統(tǒng):主輔站技術(shù)輔站輔站輔站輔站主站數(shù)據(jù)中心實時獲得厘米級結(jié)果全天候工作無需架設(shè)基準(zhǔn)站單/雙向通訊，無需回發(fā)信號系統(tǒng)組成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流示意觀測數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理與控制中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備RTCMGPS基準(zhǔn)站A觀測數(shù)據(jù)用戶概略坐標(biāo)GPS基準(zhǔn)站B移動站GPS基準(zhǔn)站DGPS基準(zhǔn)站CVRS(VirtualReferenceStation)模式差分改正信息概略位置數(shù)據(jù)處理與控制中心GPS基準(zhǔn)站AGPS基準(zhǔn)站B

GPS基準(zhǔn)站子C四川VRS§5-5GPS觀測值的線性組合GPS觀測值的線性組合:

觀測值類型：碼偽距、載波相位1、同類型同頻率觀測值的線性組合2、同類型不同頻率觀測值的線性組合3、不同類型觀測值的線性組合載波相位觀測值的線性組合:

有效消除或減弱GPS測量的系統(tǒng)誤差方法：

----------對瞬時相位觀測值進(jìn)行線性組合線性化：一、同類型同頻率觀測值的線性組合GPS觀測三要素：測站、衛(wèi)星、觀測歷元主要目的：消除衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差和整周模糊度等未知數(shù)1）一次差分SD：單差（Singledifference）2）二次差分DD：雙差（Doubledifference）3）三次差分TD：三差（Tripledifference)差分次數(shù)：1）一次差分SD：單差（Singledifference）2）二次差分DD：雙差（Doubledifference）3）三次差分TD：三差（Tripledifference)差分次數(shù)：相位差分的不同只取決于求差的要素和求差次數(shù)，但與求差順序無關(guān)。1、一次差分SD（1）星際一次差分觀測值：由測站（k）、在歷元（i）、對不同衛(wèi)星（jn）的相位差觀測值求差。測站（k）、歷元（i）、N顆衛(wèi)星（jn），有N-1個不相關(guān)的一次差分觀測值。k1星際一次差分觀測值特點：可以消除或減弱接收機鐘差可以抵消部分大氣折射影響（電離層、對流層），但不能完全消除不能減弱衛(wèi)星鐘差的影響在測站（k）、對某一衛(wèi)星（j）的兩相鄰歷元（in）的的相位差觀測值求差。（2）歷元間一次差分觀測值：k1歷元間一次差分觀測值特點：可以消除初始?xì)v元整周待定值可以抵消大部分大氣折射影響（電離層、對流層），但不能完全消除可以消除共同的鐘差偏差（衛(wèi)星鐘、接收機鐘）且鐘速變化影響較小由不同測站（kn）、在同一歷元（i）、對同一衛(wèi)星（j）的相位差觀測值求差------單差觀測值。歷元（i）、衛(wèi)星（j）、Sk測站（kn）、，有Sk-1個不相關(guān)的一次差分觀測值。（3）站際一次差分觀測值：k1k2站際一次差分觀測值特點：可以消除和減弱短基線大氣折射影響（電離層、對流層）可以消除和減弱衛(wèi)星鐘差、但接收機鐘差不能有效減弱可以減弱衛(wèi)星軌道誤差的影響2、二次差分DD（1）站際、星際二次差分觀測值：由同一歷元，不同衛(wèi)星的站際一次差分觀測值求差------雙差觀測值。特點：可以減少初始整周待定值個數(shù)基本上消除接收機鐘差影響，可以轉(zhuǎn)化成二次模型表示可以消除或減弱大氣折射影響（電離層、對流層）主要用于GPS相對定位k1k2特點：可以消除初始?xì)v元整周待定值基本上消除衛(wèi)星、接收機鐘差影響大大減弱大氣折射影響（電離層、對流層），但不能完全消除可以對測站進(jìn)行精密單點定位由同一測站，不同歷元的星際一次差分觀測值求差。（2）星際、歷元間二次差分觀測值：k1特點：可以消除初始整周待定值可以抵消短基線大部分大氣折射影響（電離層、對流層）可以消除共同的鐘差偏差（衛(wèi)星鐘、接收機鐘）（3）站際、歷元間二次差分觀測值：由同一衛(wèi)星，不同歷元的站際一次差分觀測值求差。k2k13、三次差分TD星際、站際、歷元間三次差分觀測值：由不同歷元，不同衛(wèi)星、不同測站間二次差分觀測值求差特點：可以消除整周待定值基本上消除接收機鐘差影響可以消除或減弱大氣折射影響（電離層、對流層）相關(guān)性增強，解的穩(wěn)定性差，精度不高數(shù)據(jù)利用率降低，觀測值大量丟失k1k2二、同類型不同頻率觀測值的線性組合L1的特性： 主要目的：消除電離層延遲，便于確定整周模糊度L2的特性：兩個不同頻率的載波(L1、L2)相位觀測值間線性組合的一般形式：由于：所以：1、n,m的特性：頻率：波長：整周模糊度：1、n,m的特性：相位觀測值的誤差特性（相位誤差&距離誤差）：電離層延遲（相位延遲&時間延遲）：2、雙頻載波相位觀測值線性組合及其特性

線性組合誤差放大系數(shù)（周）頻率無關(guān)/有關(guān)/常數(shù)誤差放大系數(shù)（m）頻率無關(guān)/有關(guān)/常數(shù)1019.01111110124.411.280.781.281.6511110.71.412.281.780.791.2811-186.21.41-0.280.226.41-1.281-791465.311.404.550.013877.90350.3011∞1.63-0.6501.63-0.65019.03.23013.2301Ln

組合稱為窄巷組合，波長0.11m，它的觀測值噪聲最小，常用于短基線高精度GPS定位。Lw

組合稱為寬巷組合，波長0.86m，且模糊度為整數(shù)，電離層延遲及觀測值噪聲也不大，可以加速模糊度的固定。(3)L-7,9組合，波長達(dá)14.6m，它受到電離層延遲為的L1的4.55倍，其觀測噪聲為1.67m。這個組合雖然不能用于精密動態(tài)定位數(shù)據(jù)處理，但它與偽距的觀測值組合卻有很強的周跳探測能力。LI組合稱為電離層殘差組合。它消除了接收機到衛(wèi)星的幾何距離、軌道誤差、接收機鐘差、衛(wèi)星鐘差和對流層延遲誤差，僅與電離層延遲、組合模糊度和觀測值噪聲有關(guān)?？捎糜谥芴奶綔y和修復(fù)，也可用來計算電離層模型系數(shù)。(5)LC組合稱為消電離層組合，它消除了一階電離層影響，可以顯著提高中長基線解的精度。對于中長基線，單差后殘余的電離層延遲誤差仍較大，是影響定位精度的主要誤差源，此時采用LC比較合適。而對于短基線，電離層延遲誤差經(jīng)單差后基本能被消除，觀測噪聲是主要誤差。相對于L1，LC噪聲放大了3倍，所以LC不宜用于短基線解算。3、特殊的雙頻載波相位觀測值線性組合–寬巷組合觀測值（Wide-lane）–窄巷組合觀測值（Narrow-lane）–無電離層影響組合觀測值（Iono-free）–與幾何位置無關(guān)的組合觀測值（Geometry-free）（1）寬巷組合相位觀測值：寬巷組合（wide-lane）(n=1,m=-1)

有利于求解模糊度，但測量噪聲大寬巷組合觀測值（Wide-lane）–特點

模糊度保持整數(shù)特性

波長較長，模糊度容易確定

測距精度略低–應(yīng)用在動態(tài)定位時通常用此觀測值輔助確定Iono-free組合觀測值的模糊度–形式（n=1,m=-1）（2）窄巷組合觀測值（Narrow-lane）（2）窄巷組合觀測值（Narrow-lane）–特點模糊度保持整數(shù)特性波長短，模糊度較難確定–應(yīng)用輔助確定Iono-free組合觀測值的模糊度–形式消電離層折射的組合（Iono-free，LC）（3）無電離層折射的相位觀測值無電離層影響組合觀測值（Iono-free）–特點

模糊度不具有整數(shù)特性

電離層折射延遲為0–應(yīng)用

長基線解算

電離層活躍期或活躍地區(qū)基線的解算–形式（4）與幾何位置無關(guān)的組合觀測值(Geometry-free)

–特點波長為0–應(yīng)用估算電離層–形式三、不同類型觀測值的線性組合不同類型雙頻觀測值間的線性組合不同類型單頻觀測值間的線性組合主要目的：消除電離層延遲，便于確定整周模糊度不作要求，有興趣自己看一下！1、不同類型雙頻觀測值間的線性組合偽距觀測方程：載波相位觀測方程：由偽距觀測方程得：代入：得：這種寬巷相位觀測值線性組合消除了：電離層延遲、衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差和衛(wèi)地距離這種電離層殘差線性組合消除了：電離層延遲、衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差和衛(wèi)地距離Melbourne-Wübbena組合觀測值–特點

不受電離層、對流層折射、鐘、幾何位置的影響

載波相位和碼的組合–形式2、不同類型單頻觀測值間的線性組合由：作變換：整理后得：電離層對碼偽距觀測值和載波相位觀測值的影響大小相同、符號相反。消除了電離層延遲影響?！?-6載波雙差觀測值及其觀測方程有效消除或減弱GPS測量的系統(tǒng)誤差方法：----------對瞬時相位觀測值進(jìn)行線性組合線性化：一、二次差分DD觀測值1、站際、星際二次差分觀測值：由同一歷元，不同衛(wèi)星的站際一次差分觀測值求差------雙差觀測值。特點：可以減少初始整周模糊度個數(shù)基本上消除接收機鐘差影響，可以轉(zhuǎn)化成二次模型表示可以消除或減弱大氣折射影響（電離層、對流層）主要用于GPS相對定位k1k2特點：可以消除初始?xì)v元整周模糊度基本上消除衛(wèi)星、接收機鐘差影響大大減弱大氣折射影響（電離層、對流層），但不能完全消除可以對測站進(jìn)行精密單點定位由同一測站，不同歷元的星際一次差分觀測值求差。2、星際、歷元間二次差分觀測值：k1特點：可以消除初始整周模糊度可以抵消短基線大部分大氣折射影響（電離層、對流層）可以消除共同的鐘差偏差（衛(wèi)星鐘、接收機鐘）3、站際、歷元間二次差分觀測值：由同一衛(wèi)星，不同歷元的站際一次差分觀測值求差。k2k1二、雙差觀測方程（站際、星際雙差）1、觀測值數(shù)量和獲取已知點坐標(biāo)方法（2）已知點坐標(biāo)獲?。ɑ恰⒒荆┨峁┓ǎ阂阎稽c的絕對坐標(biāo)（WGS-84坐標(biāo)）

觀測法：單點定位解算（靜態(tài)觀測若干小時）基線數(shù)：雙差觀測值數(shù)：（1）單基線雙差觀測值k1k22、待定參數(shù)及系數(shù)（單基線雙差）（1）測站k2的三維直角坐標(biāo)（X、Y、Z）（2）兩接收機鐘差參數(shù)（二次模型參數(shù)各3個：a0、a1、a2、b0、b1、b2）（3）雙差整周模糊度N（初始整周模糊度線性組合）k1k23、單基線誤差方程未知點數(shù)鐘差參數(shù)整周模糊度數(shù)量衛(wèi)星失鎖等增添整周模糊度數(shù)量其中：對于單基線：三、載波相位差分觀測值隨機模型假定瞬時相位差是獨立的、不相關(guān)的等精度觀測值?；€單差：單差數(shù)量：?k1k2（1）原始觀測值協(xié)方差陣：假定瞬時相位差是獨立的、不相關(guān)的等精度觀測值。原始觀測值的方差1、基線單差觀測值協(xié)方差陣k1k2對于兩顆衛(wèi)星，基線單差觀測值:k1k2（2）基線單差觀測值協(xié)方差陣：單差觀測值的方差對于兩顆衛(wèi)星為例:k1k2（3）多顆衛(wèi)星基線單差觀測值協(xié)方差陣（i時刻）：不同衛(wèi)星，按單基線求解的單差觀測值是相互獨立且等精度的。k1k200。。。多顆星、單基線：（4）某時段全部基線單差觀測值協(xié)方差陣不同歷元、不同衛(wèi)星，按單基線求解的單差觀測值是相互獨立且等精度的。（5）多測站、多顆星單差觀測值多基線單差：基線單差個數(shù)：?k1k2k3以兩條基線兩顆衛(wèi)星為例：k1k2k300以兩條基線兩顆衛(wèi)星為例：（6）兩測站、兩顆星單差觀測值協(xié)方差陣1）同一歷元、同一衛(wèi)星的兩個基線單差觀測值之間是相關(guān)的2）同一歷元、不同衛(wèi)星的兩個基線單差觀測值之間是不相關(guān)的k1k2k3（7）多測站、多顆星單差觀測值協(xié)方差陣（i時刻）1）同一歷元、同一衛(wèi)星的多個基線單差觀測值之間是相關(guān)的2）同一歷元、不同衛(wèi)星的多個基線單差觀測值之間是不相關(guān)的k1k2k3k400。。。多顆星、多基線：1）同一歷元、同一衛(wèi)星的nk-1個基線單差觀測值之間是相關(guān)的2）不同歷元、不同衛(wèi)星之間的基線單差觀測值是互為獨立的（8）某時段全部基線單差觀測值協(xié)方差陣2、基線雙差觀測值協(xié)方差陣單基線雙差：雙差個數(shù)：?k1k2對于4顆衛(wèi)星，基線雙差觀測值:k1k2（1）基線雙差觀測值協(xié)方差陣（4顆衛(wèi)星）:雙差觀測值的方差權(quán)陣:。。。-1-1（2）多顆星基線雙差觀測值權(quán)陣（i

時刻）:同一歷元的（nj-1）單基線雙差觀測值是相關(guān)的。k1k2。。。00同一歷元的（nj-1）單基線雙差觀測值是相關(guān)的，不同歷元的單基線雙差觀測值是互為獨立的。（3）某時段多顆星基線雙差觀測值權(quán)陣:（4）多測站、多顆星、多基線雙差觀測值權(quán)陣：轉(zhuǎn)到多基線雙差：雙差個數(shù)：?同樣可以推導(dǎo)得到，有興趣自己推導(dǎo)一下！k1k2k3§5-7GPS基線向量解算一、GPS基線解算的內(nèi)涵1、定義–利用多個測站的GPS同步觀測數(shù)據(jù)，確定這些測站之間坐標(biāo)差（△X、△Y、△Z

）的過程2、觀測值–GPS載波相位觀測值（主要）

原始觀測值、

差分觀測值、

不同頻率的組合觀測值–GPS偽距觀測值（輔助）3、結(jié)果–基線向量–精度（中誤差）及誤差相關(guān)性信息（協(xié)因數(shù)陣）二、GPS基線向量的表達(dá)方式1、地心地固坐標(biāo)（ECEF）–笛卡兒坐標(biāo)系－(△X、△Y、△Z)–大地坐標(biāo)系－(△B、△L、△H)2、站心地平坐標(biāo)系–直角坐標(biāo)系－(N、E、U)N：北方向；E：東方向；U：垂直方向–極坐標(biāo)系－(S、A、H)S：距離；A：方位角；H：高度角三、基線解算的分類1、分類方法：–根據(jù)數(shù)學(xué)模型單基線解、多基線解、整體解（多站網(wǎng)解）–根據(jù)觀測值類型L1解、L2解、寬巷（Wide-lane）解、窄巷（Narrow-lane）解、無電離層影響（Iono-free）解–根據(jù)所采用差分觀測值的類型非（零）差解、單差解、雙差解、三差解–根據(jù)模糊度的確定情況浮動解、固定解2、根據(jù)數(shù)學(xué)模型分類：–單基線解（SingleBaseline/BaselineMode）

數(shù)學(xué)模型按單一基線建立

模型簡單

不顧及同一時段基線間的誤差相關(guān)特性–多基線解（MultipleBaseline/SessionMode）

數(shù)學(xué)模型按時段建立，包括同一時段中一組獨立基線

模型較為復(fù)雜

顧及同一時段基線間的誤差相關(guān)特性–整體解（多站網(wǎng)解）（CampaignMode）

數(shù)學(xué)模型按整網(wǎng)建立，包括整網(wǎng)中相互獨立基線

模型最為嚴(yán)密

顧及同一時段基線間的相關(guān)特性

基線之間相互約束，結(jié)構(gòu)強3、根據(jù)（主要）觀測值類型分類：–L1解：L1載波相位–L2解：L2載波相位–寬巷（Wide-lane）解：寬巷組合觀測值–窄巷（Narrow-lane）解：窄巷組合觀測值–無電離層影響（Iono-free）解：無電離層層影響（Iono-free）組合觀測值4、根據(jù)所采用差分觀測值的類型：–非（零）差解：采用非（零）差觀測值–單差解：采用單差觀測值–雙差解：采用雙差觀測值–三差解：采用三差觀測值5、根據(jù)模糊度的確定情況：由于多種觀測誤差的存在使基線平差結(jié)果的整周模糊度不恰好是整數(shù)－雙差固定解（整數(shù)解）(Fixed)：模糊度被確定為整數(shù)。對整周模糊度參數(shù)附加整數(shù)約束條件的雙差觀測值的最小二乘參數(shù)估算解。

適用于短基線相對定位。－雙差浮點解（實數(shù)解）(Float)：模糊度未被確定為整數(shù)。維持整周模糊度實數(shù)解，聯(lián)同雙差觀測值解算的最小二乘參數(shù)估算解。

適用于長基線相對定位。6、基線解算流程1、按單基線解算：不論同一測段上有多少個接收機同步觀測，每次解算都僅取兩個測站所有的線性獨立雙差觀測值進(jìn)行平差解算。采用商用隨機軟件四、空間基線向量（ΔX、ΔY、ΔZ

）平差解算方法基線數(shù)量：合理做法：應(yīng)用（nk-1）條獨立基線參與平差，以保證參與平差的觀測值之間線性獨立。單基線雙差個數(shù)：單基線雙差：k1k22、聯(lián)合解算：取同一測段內(nèi)所有非基星相對于基星的雙差觀測值解算全部基線，平差解算工作量較大?；€數(shù)量：多基線雙差：雙差個數(shù)：k1k2k3大地四邊形GA(科主)GC(網(wǎng)絡(luò)館)GD(友誼山)(二餐廳)GEPROCESSGPS/GLONASSResultsAreAsFollows:FromToSessionLengthRMSRatioSOLGAGDA327.3240.00380100.00FixedGAGEA453.9220.00304100.00FixedGDGEA445.8600.00218100.00FixedGAGEB453.9220.00304100.00FixedGCGEB345.6050.00292100.00FixedGAGCB351.1520.00207100.00FixedGCGDC111.8000.00194100.00FixedGAGDC327.3230.00280100.00FixedGAGCC351.1520.00247100.00Fixed五、單基線雙差向量未知點數(shù)鐘差參數(shù)整周待定值數(shù)量衛(wèi)星失鎖等增添整周待定值數(shù)量其中：對于單基線：1、解算模型δS=N-1ATPL=(ATPA)-1ATPLDS=(ATPA)-1σ2ΔΔσ2ΔΔ=VTPV/r(雙差觀測值驗后方差)r=I-t（1）雙差觀測值單位權(quán)中誤差：σΔΔ，一般看作內(nèi)符合精度的一項指標(biāo)。（2）基線長度中誤差：對于短基線要求ms≤1~2cm，一般看作基線可信性的一項指標(biāo)。（3）雙差觀測值整周模糊度的整數(shù)性Ratio：

{85%以上---較好、80~85%---一般、70%以下---較差}（4）雙差觀測值殘差RMS：圖形表示2、解算結(jié)果質(zhì)量評定（5）相對定位精度因子RDOP：

RelativeDilutionofPrecision雙差觀測值殘差RMS六、全網(wǎng)空間基線向量的質(zhì)量檢核為提高GPS測量的精度與可靠度，需要對基線解算質(zhì)量進(jìn)行檢核。同步環(huán)閉合差是檢驗一個時段觀測質(zhì)量好壞的標(biāo)志。同步環(huán)閉合差超限，可能是因為同步環(huán)上各測站沒有完全同步，或是各測站周跳修復(fù)不同，也可能是軟件本身的缺陷所至。異步環(huán)閉合差超限，可能因各種觀測條件較差（如多路徑誤差影響、強輻射、電離層、對流層的影響）?；€解算后，必須進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，計算同步環(huán)閉合差、非同步環(huán)閉合差以及重復(fù)基線的檢查，各環(huán)閉合差符合規(guī)范要求。坐標(biāo)分量閉合差限差：（1）同步環(huán)坐標(biāo)分量及全長相對閉合差全長相對閉合差限差：坐標(biāo)分量閉合差限差：全長相對閉合差差：（2）非同步環(huán)坐標(biāo)分量及全長相對閉合差（3）重復(fù)基線的長度較差：§5-8周跳的探測及修正一、周跳的產(chǎn)生和處理2、周跳產(chǎn)生情況

1）信號失鎖＞數(shù)分鐘---第一類周跳

2）信號失鎖＜兩歷元間隔---第二類周跳1、周跳：cycleslip

由于衛(wèi)星信號失鎖或干擾而使載波相位觀測值中的整周計數(shù)所發(fā)生的突變現(xiàn)象。周跳T1）由于頂空障礙物阻擋，造成衛(wèi)星信號暫時中斷；2）由于電離層條件差、多路徑效應(yīng)和衛(wèi)星高度過低等原因，造成衛(wèi)星信號的信噪比過低，導(dǎo)致整周計數(shù)錯誤；3）接收機軟件發(fā)生故障，導(dǎo)致錯誤的信號處理；4）接收機在高速動態(tài)的環(huán)境下進(jìn)行觀測，導(dǎo)致接收機無法正確跟蹤衛(wèi)星信號；5）衛(wèi)星發(fā)生瞬時故障，無法產(chǎn)生信號。3、周跳產(chǎn)生原因1）第一類周跳：利用單差觀測值通過高階拉格朗日多項式進(jìn)行擬合修復(fù)2）第二類周跳：利用單差觀測值擬合或雙差觀測值擬合4、通常處理方法周跳：cycleslip二、周跳探測：cycleslipdetection周跳的探測和修復(fù)需要首先進(jìn)行周跳的定位，并確定周跳值的大小。周跳的探測通過構(gòu)造一個檢驗量來判斷，而周跳的修復(fù)可以通過對周跳發(fā)生后的全部相位觀測量改正一個固定值（周跳量）來完成。周跳探測基本思路：周跳檢驗量的構(gòu)成以觀測的載波和碼距為基礎(chǔ)，通過相位觀測值進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚瑥亩M可能地消去那些與時間有關(guān)的項，以利于周跳檢驗。通過單頻非差分相位、雙頻相位組合（電離層殘差）、相位/碼距組合等方法進(jìn)行探測。(1)方法：人工在屏幕上觀察觀測值曲線的變化是否連續(xù)。(2)特點：費時、只能發(fā)現(xiàn)大周跳。由于原始的載波觀測值變化很快，通常觀察的是某種觀測值的組合。如：三、周跳的探測、修復(fù)方法

1、屏幕掃描法通過載波觀測值差分（單差、雙差、三差），消除整周模糊度，但觀測值數(shù)量明顯減少。2、三差觀測值探測法：k1k2周跳對相位差分觀測值的影響(測站k2--衛(wèi)星j2,歷元i-1--歷元i,周跳δN)載波相位觀測值φ(k1,j1,i-2)φ(k1,j1,i-1)φ(k1,j1,i)φ(k1,j1,i+1)φ(k1,j1,i+2)φ(k2,j1,i-2)φ(k2,j1,i-1)φ(k2,j1,i)φ(k2,j1,i+1)φ(k2,j1,i+2)φ(k1,j2,i-2)φ(k1,j2,i-1)φ(k1,j2,i)φ(k1,j2,i+1)φ(k1,j2,i+2)φ(k2,j1,i-2)φ(k2,j1,i-1)φ(k2,j1,i)+δNφ(k2,j1,i+1)+δNφ(k2,j1,i+2)+δN

雙差觀測值三差觀測值ΔΔφ(k12,j12,i-2)ΔΔφ(k12,j12,i-1)ΔΔφ(k12,j12,i)+δNΔΔφ(k12,j12,i+1)+δNΔΔφ(k12,j12,i+2)+δNΔΔΔφ(i-2,i-1)ΔΔΔφ(i-1,i)+δNΔΔΔφ(i,i+1)ΔΔΔφ(i+1,i+2)(1)高次差法的原理：由于衛(wèi)星和接收機間的距離在不斷變化，因而載波相位測量的觀測值N0+Int(ф)+Fr(ф)也隨時間在不斷變化。但這種變化應(yīng)是有規(guī)律的、平滑的，由于周跳存在，將破壞這種規(guī)律性。

對于GPS衛(wèi)星而言，當(dāng)對觀測值求至四次差時，其值已趨向于零，表現(xiàn)出偶然誤差的特性。殘留的四次差主要是由接收機的鐘誤差等因素引起。3、高次差法(2)高次差法的問題：接收機鐘差對此方法有效性的影響

克服接收機鐘差影響的方法－星際、歷元間求差消除衛(wèi)星/接收機鐘差、電離層/對流層延遲的影響高次差法的問題：即使發(fā)現(xiàn)相位觀測值中存在數(shù)周的不規(guī)則變化，也很難判斷是否存在周跳。星際、歷元間求差消除衛(wèi)星/接收機鐘差、電離層/對流層延遲的影響,

所以雙差觀測值被廣泛采用。（3）高次差法舉例：（3）高次差法舉例：為了便于用計算機計算，常采用多項式擬合的方法。即根據(jù)n個相位測量觀測值擬合一個n階多項式，據(jù)此多項式來預(yù)估下一個觀測值并與實測值比較，從而來發(fā)現(xiàn)周跳并修正整周計數(shù)。這種方法實質(zhì)上和上面介紹的高次差法是相像的，但便于計算。多項式擬合法的應(yīng)用特點：由于四次差或五次差一般巳呈偶然誤差特性，無法再用函數(shù)來加以擬合，所以用多項式擬合時通常也只需取至4－5階即可。觀測值可以是真正的（非差）相位觀測值，也可以是經(jīng)線性組合后的虛擬觀測值：單差觀測值和雙差觀測值。4、多項式擬合法：利用寬巷組合5、雙頻P碼偽距觀測值法：載波相位雙差觀測值的殘差圖方法：根據(jù)平差后的殘差，進(jìn)行周跳的探測與修復(fù)特點：可以發(fā)現(xiàn)小周跳6、殘差法§5-9整周模糊度的確定方法整周模糊度的確定---AmbiguityResolution整周未知數(shù)：相對于起始?xì)v元的相位整周靜態(tài)定位法動態(tài)定位解算法靜態(tài)相對定位解算法快速定位解算法基

本

方

法基本解算方法：直接取整法置信區(qū)間法模糊函數(shù)法整數(shù)/實數(shù)解法已知基線法天線交換法P碼雙頻技術(shù)法馬吉爾配適濾波法快速模糊度解算法LAMBDA法初始化法實時解算法整周模糊度的確定的方法–偽距法–多普勒法（消去法）–走走停停法（StopandGo）–參數(shù)法（搜索法）

經(jīng)典方法

FARALAMBDA...一、靜態(tài)相對定位解算法－－－－－－模糊確定的經(jīng)典搜索算法1、基線解算的數(shù)學(xué)模型函數(shù)模型（誤差方程）隨機模型2、初始平差3、確定整周模糊度的整數(shù)備選解4、從備選解中選出最終的整數(shù)解5、整數(shù)/實數(shù)解法

（1）整數(shù)解：

1)求初始解：確定基線向量的實數(shù)解和整周模糊度的實數(shù)解2)將整周模糊度固定為整數(shù)3)求固定解（2）實數(shù)解： 基線較長，誤差相關(guān)性減弱，初始解的誤差將隨之增大，從而使模糊度參數(shù)很難固定，整數(shù)化的意義不大。將整周模糊度作為未知數(shù)與其它未知數(shù)一同參與平差求解，計算時間相對較長。δS=N-1ATPL=(ATPA)-1ATPLδ2ΔΔ=VTPV/rr=I-t單基線雙差觀測值：對于短基線，大氣折射影響基本消除，可以保證模糊度的整數(shù)特性，從而利用固定解得到較高精度的相對定位結(jié)果。延長觀測時間，確保定位精度，主要在于：1）可以更好地削弱和消除電離層影響和多路徑效應(yīng)等系統(tǒng)性偏差（隨時間而變化）。2）觀測時間越長，衛(wèi)星與測站間幾何構(gòu)形變化越大，從而有效提高確定參數(shù)的精度。3）通常高精度靜態(tài)觀測需要觀測45~60min以上。固定解（整數(shù)解）浮點解（實數(shù)解）6、提高模糊度整數(shù)解的可靠性二、快速定位解算法走走停停和快速靜態(tài)定位法是兩種具有代表性的快速靜態(tài)定位法。確定整周模糊度的方法：（1）走走停停法（StopandGo）已知基線法交換天線法（2）快速靜態(tài)定位法快速模糊度解算法（FARA）

LAMBDA法1、已知基線法在已知基線上同步觀測數(shù)分鐘，將已修復(fù)周跳、剔除粗差后的雙差載波相位觀測值組成法方程式，然后將已知的基線向量（△X、△Y、△Z）代入法方程式并求解模糊度參數(shù)，最后再用取整法或置信區(qū)間法將求得的實數(shù)模糊度固定為整數(shù)。k1k22、交換天線法基準(zhǔn)站/天線交換站，構(gòu)造起始基線5~10m。觀測時間短，解算精度高，在準(zhǔn)動態(tài)相對定位中應(yīng)用。3、P碼雙頻技術(shù)法:

擴(kuò)頻技術(shù)，通過P碼與載波相位觀測量（L1和L2的線性組合形成寬巷WideLand

）的綜合處理來確定整周模糊度。由于P碼的特許保密性，難于廣泛應(yīng)用。4、馬吉爾配適濾波法:

AdaptiveFilteringNach

Magill，通過不同起始條件的并行卡爾曼濾波，用遞歸的方法搜尋能夠描述最佳觀測過程的參數(shù)，來確定整周模糊度。

在快速靜態(tài)相對定位中應(yīng)用。5、快速模糊度解算法:FARA技術(shù)

FastAmbiguityResolutionApproach基本思想：以數(shù)理統(tǒng)計理論的參數(shù)估計和假設(shè)檢驗為基礎(chǔ)，利用初始平差的解向量（點的坐標(biāo)和整周模糊度實數(shù)解）及精度信息（方差與協(xié)方差陣和單位權(quán)中誤差），確定在某一置信區(qū)間整周模糊度可能的整數(shù)解的組合，然后依次將整周模糊度的每一組合作為已知值重復(fù)地進(jìn)行平差計算，其中平差估值的驗后方差最小的一組整周模糊度即為所搜索的整周模糊度的最佳估值。

在快速靜態(tài)相對定位中應(yīng)用，LeicaSKI軟件快速模糊度解算法（FARA）由瑞士的E.Frei和G.Beutler提出，具體過程：(1)搜索候選模糊度：

根據(jù)P｛|XNi-XNAi|≤bmXNi｝=1-α

XNi為模糊度的實數(shù)解

XNAi為相應(yīng)的候選整數(shù)解

mXNi=m0(qNiNi)1/2為該參數(shù)的中誤差

b＝xt(f,α/2),根據(jù)自由度（f=n-u)和置信水平（1-α），從t分布的數(shù)值表中查取。 這樣將［XNi-b·mXNi，XNi+b·mXNi］中的所有模糊度值挑選出來，構(gòu)成很多候選模糊度組合。(2)確定最優(yōu)整數(shù)模糊度組合(3)對備選模糊度組合進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計檢驗

1)互差檢驗：對XNAik=XNAi

-XNAk進(jìn)行檢核。

P｛|XNijk-XNAik|≤b·mxNik

｝=1-α

整數(shù)模糊度實數(shù)差：XNik=XNi-XNk(i,k=1,2…r,i≠k)

對應(yīng)的候選整數(shù)模糊度差：XNAik=XNAi-XNAk

mXNik=m0(qNiNi-2qNiNk+qNkNk)1/2

2)雙頻檢驗

XNi、XNk分別表示對同一衛(wèi)星的L1、L2載波模糊度的實數(shù)解。令：

XLik=XNi-XNk(λ2/λ1),

XLAik=XNAi-XNAk(λ2/λ1)P｛|XLik-XLAik|≤b·mXNLik｝=1-α(4)確認(rèn)最優(yōu)解的三項統(tǒng)計檢驗:

將搜索出來的最優(yōu)整數(shù)模糊度組合，代回原法方程式平差計算,得出基線向量解和方差陣。１）基線向量的整數(shù)解和初始解的一致性檢驗。２）整數(shù)解和初始解的單位權(quán)中誤差的一致性檢驗。３）整數(shù)解中最小單位權(quán)中誤差與次最小單位權(quán)中誤差間的顯著性檢驗。6、LAMBDA法

最小二乘模糊度降相關(guān)平差法

LeastSquareAmbiguityDecorrelation

Ajustment基本思想：通過對協(xié)因數(shù)陣進(jìn)行整數(shù)變換，縮小模糊度搜索范圍，加快搜索過程，是目前快速定位中最成功的一種模糊度搜索方法?；谛蜇炞钚《怂惴ǎㄕ麛?shù)高斯法、聯(lián)合解算法、白化濾波法等

具體不作介紹三、動態(tài)定位解算法1、初始化法運動載體處于靜止?fàn)顟B(tài)時與地面基準(zhǔn)站一起通過“初始化”來確定整周模糊度，然后運動載體開始運動，進(jìn)行定位?；舅枷耄焊鶕?jù)GPS接收機（流動站）在運動過程中對衛(wèi)星載波信號的短時間觀測值，聯(lián)同參考站的同步觀測值，利用快速解算整周模糊度技術(shù)，確定初始整周模糊度。而此時運動載體的瞬時位置則是根據(jù)隨后確定的整周模糊度，通過逆向求解的方法來確定。觀測值：滿足：觀測值＞未知數(shù)參考站出發(fā)時刻整周模糊度確定時刻流動站逆向回代正向推算動態(tài)初始化：對于流動站，未知數(shù)：不考慮鐘差改正：2、實時解算模糊度方法

AROF技術(shù)：AmbiguityResolutionOntheFly（1）確定搜索區(qū)域坐標(biāo)搜索法模糊度搜索法（2）可采用的方法模糊度函數(shù)法最小二乘模糊度搜索法

FARA法快速模糊度搜索濾波法

LAMBDA法轉(zhuǎn)到§5-10GPS動態(tài)定位GPS動態(tài)定位動態(tài)絕對定位動態(tài)相對定位GPS動態(tài)定位（測量），是利用GPS信號，測定相對于地球運動的用戶天線的狀態(tài)參數(shù)，這些狀態(tài)參數(shù)包括三維坐標(biāo)、三維速度和時間七個參數(shù)。GPS動態(tài)定位的特點：用戶多樣性速度多異性定位實時性數(shù)據(jù)短時性精度要求多變性ITS系統(tǒng)：碼相位觀測偽距載波相位觀測偽距衛(wèi)星一、GPS動態(tài)絕對定位1、測距碼偽距動態(tài)絕對定位2、載波相位偽距動態(tài)絕對定位二、GPS動態(tài)相對定位站際偽距一次差分觀測值：基準(zhǔn)站：流動站：1、測距碼偽距差分改正2、經(jīng)過載波相位處理的偽距差分改正采用精度高的載波相位測量（L1、L2），解算得到精度高的基準(zhǔn)站偽距差分改正，然后對流動站的偽距進(jìn)行差分改正。3、卡爾曼（kalman）濾波用于偽距差分改正在動態(tài)系統(tǒng)中采用最小二乘相關(guān)平差的序貫算法進(jìn)行偽距差分。4、實時動態(tài)載波差分GPS：RTK（RealTimeKinematics）RTKGPS原理：修正法在已知坐標(biāo)的基準(zhǔn)點上設(shè)置GPS基準(zhǔn)站，對可觀測的衛(wèi)星進(jìn)行測量，計算出未經(jīng)改正的三維GPS坐標(biāo)（位置差分）或衛(wèi)地距離（距離差分）。利用基準(zhǔn)點的已知坐標(biāo)及鎖定衛(wèi)星的定位數(shù)據(jù)，基準(zhǔn)站可精確計算出基點的衛(wèi)星定位偏差或距離偏差。基準(zhǔn)站附近的流動站與基準(zhǔn)站有相同的誤差來源，應(yīng)用實時傳送到流動站的差分值，對所測位置或距離進(jìn)行差分改正，從而達(dá)到更精確的定位。RTKGPS原理：差分法在已知坐標(biāo)的基準(zhǔn)點上設(shè)置GPS基準(zhǔn)站，對可觀測的衛(wèi)星進(jìn)行測量，觀測到載波相位觀測值。基準(zhǔn)站附近的流動站與基準(zhǔn)站有相同的誤差來源，應(yīng)用流動站的載波相位觀測值以及實時傳送到流動站的基準(zhǔn)點已知數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)站觀測到的載波相位觀測值，構(gòu)造差分觀測值解算流動站位置或坐標(biāo)，從而達(dá)到更精確的定位。RTK流動站天線基準(zhǔn)站電臺實時動態(tài)（RTK）模式RTK基準(zhǔn)站:基準(zhǔn)站通常置于一個已知點（經(jīng)度、緯度和高度）上?；鶞?zhǔn)站系統(tǒng)采集來自可用衛(wèi)星的原始數(shù)據(jù)，計算差分值，并由串行端口送往待命的無線電臺。無線電臺對差分值進(jìn)行廣播發(fā)射，任何流動站都可以接收。這就是RTK系統(tǒng)中基準(zhǔn)站的工作原理。RTK流動站:流動站電臺接收基準(zhǔn)站發(fā)來的差分信息，并將收到的信息經(jīng)由串口轉(zhuǎn)往流動站接收機。流動站GPS接收機會在其當(dāng)前位置采集本機的原始數(shù)據(jù)。來自基準(zhǔn)站GPS接收機與流動站GPS接收機的原始數(shù)據(jù)匯集在流動站接收機中處理，計算出兩個接收機之間精確的基線向量。流動站接收機利用已知基準(zhǔn)站位置和基線向量來計算流動站位置。這就是RTK系統(tǒng)中流動站接收機的工作原理。實時動態(tài)RTK的特點：1）基準(zhǔn)站：接收機連續(xù)觀測2）數(shù)據(jù)鏈電臺：傳送觀測數(shù)據(jù)3）模糊度算法：行進(jìn)過程中初始化（OTF）4）實時：獲取坐標(biāo)監(jiān)視精度5）電子手簿：用戶界面友好，智能化水平高6）用途：公路施工、碎部測量、細(xì)部放樣、界址點測量等1）野外可實時獲得最終坐標(biāo)2）野外生產(chǎn)效率高，室內(nèi)工作少3）定位精度高(2cm左右)4）適合多種用途，如：

放樣、公路施工、機械引導(dǎo)、碎部測量、細(xì)部放樣、界址點測量等RTK技術(shù)優(yōu)勢:5、GPS實時動態(tài)測量系統(tǒng)實時動態(tài)（RTK）測量系統(tǒng)：是GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合而構(gòu)成的組合系統(tǒng)。（1）RTK測量系統(tǒng)的構(gòu)成：

GPS接收機（基準(zhǔn)站、流動站）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（數(shù)據(jù)鏈，基準(zhǔn)站發(fā)射臺、流動站接收臺）軟件系統(tǒng)（整周模糊度快速解算、實時解算三維坐標(biāo)、坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換、解算結(jié)果分析評價、作業(yè)模式選擇與轉(zhuǎn)換、測量結(jié)果顯示與輸出等）（2）RTK測量作業(yè)模式：

快速靜態(tài)測量：要求流動站在測站上靜止地進(jìn)行觀測，實時地解算整周模糊度和流動站的三維坐標(biāo)（獲取穩(wěn)定的固定解）。流動站在流動過程中可以不必保持對GPS衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤。

準(zhǔn)動態(tài)測量：要求流動站在起始點上靜止地觀測，進(jìn)行初始化解算整周模糊度，然后實時地解算流動站的三維坐標(biāo)（靜止觀測數(shù)個歷元）。流動站在流動過程中要保持對GPS衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤，一旦發(fā)生失鎖需要重新進(jìn)行初始化。

動態(tài)測量：要求流動站在起始點上靜止地觀測進(jìn)行初始化解算整周模糊度，或利用動態(tài)初始化技術(shù)（OTF）解算整周模糊度，然后實時地解算流動站的三維坐標(biāo)。流動站在流動過程中要保持對GPS衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤，一旦發(fā)生失鎖需要重新進(jìn)行初始化。6、動態(tài)系統(tǒng)的實時質(zhì)量控制（DIA）1）模型誤差探測：Detection2）模型誤差鑒別：Identification3）遞推濾波更新：Adaptation只有當(dāng)所假設(shè)的動態(tài)模型和觀測模型成立時，卡爾曼（kalman）濾波的算法才能遞推出無偏、最優(yōu)的狀態(tài)向量的估算量。如果存在模型誤差，將會影響動態(tài)定位結(jié)果的正確性，所以必須有作實時檢驗的質(zhì)量控制，稱作DIA程序控制。7、動態(tài)相對定位中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換1）坐標(biāo)系統(tǒng)：

WGS-84坐標(biāo)系、國家坐標(biāo)系、地方坐標(biāo)系2）控制點聯(lián)測：控制點有已知WGS-84坐標(biāo)、國家坐標(biāo)或地方坐標(biāo)，就不需要聯(lián)測；控制點只有國家坐標(biāo)或地方坐標(biāo)，就需要聯(lián)測控制點的WGS-84坐標(biāo)。3）坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：求解坐標(biāo)尺度、坐標(biāo)平移、坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)參數(shù)4）坐標(biāo)計算：計算待定點的國家坐標(biāo)或地方坐標(biāo)§5-11RTKFDC外業(yè)采集軟件簡介——FieldDataController

介紹THALESZ-MAXGPS系統(tǒng)

Max-TracGPS天線模塊

ADAPTRTK模塊

GPS接收機模塊

電源模塊

PDL電臺通訊模塊Vortex(渦流)UHF天線模塊FDC外業(yè)數(shù)據(jù)采集軟件

AshtechSolutions軟件一、Z-MAX測量系統(tǒng)靜態(tài)、快速靜態(tài)：

水平：5mm+0.5ppm

垂直：1cm+0.5ppm后處理動態(tài)：

水平：1cm+1ppm

垂直：2cm+1ppm RTD：<0.8mRTK:

水平：1cm+