GPS原理及其應(yīng)用主講：李征航1第5章距離測(cè)量與定位方法2§5.1利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距3距離交會(huì)與GPS定位？？？？？4測(cè)距方法離散脈沖信號(hào)測(cè)距連續(xù)測(cè)距碼或載波信號(hào)測(cè)距5GPS的測(cè)距碼C/A碼（測(cè)距時(shí)有模糊度）P碼6衛(wèi)星信號(hào)傳播時(shí)間測(cè)距碼測(cè)距原理距離測(cè)定的基本思路信號(hào)（測(cè)距碼）傳播時(shí)間的測(cè)定信號(hào)傳播時(shí)間的測(cè)定衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)復(fù)制信號(hào)接收機(jī)復(fù)制信號(hào)的時(shí)延7離散形式的相關(guān)系數(shù)兩個(gè)碼序列進(jìn)行比較時(shí)，其相關(guān)系數(shù)R為：8幾種特殊情況下的相關(guān)系數(shù)①9幾種特殊情況下的相關(guān)系數(shù)②10幾種特殊情況下的相關(guān)系數(shù)③11測(cè)距碼測(cè)距的必要條件測(cè)距碼測(cè)距的必要條件必須了解測(cè)距碼的結(jié)構(gòu)12測(cè)距碼測(cè)距的特點(diǎn)采用CDMA（碼分多址）技術(shù)，可區(qū)分不同衛(wèi)星信號(hào)易于捕獲微弱的衛(wèi)星信號(hào)可提高測(cè)距精度便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理（如AS）每顆GPS衛(wèi)星都采用特定的偽隨機(jī)噪聲碼微弱信號(hào)的捕獲13Z跟蹤技術(shù)ASP碼+W碼

Y碼W碼的碼元寬度比Y碼大二十倍Z跟蹤技術(shù)原理將相關(guān)間隔（積分間隔）限定在一個(gè)W碼碼元內(nèi)14GPS測(cè)量的基本觀測(cè)方程15對(duì)流層折射延遲改正電離層折射延遲改正接收機(jī)鐘的改正數(shù)衛(wèi)星鐘的改正數(shù)信號(hào)離開衛(wèi)星的時(shí)刻（由衛(wèi)星鐘測(cè)定）信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)刻（由接收機(jī)鐘測(cè)定）測(cè)距碼測(cè)距的觀測(cè)方程16偽距測(cè)量的誤差方程17偽距測(cè)量的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)無(wú)模糊度缺點(diǎn)精度低18§5.2載波相位測(cè)量19進(jìn)行載波相位測(cè)量的原因

偽距測(cè)量是以測(cè)距碼作為量測(cè)信號(hào)的。采用碼相關(guān)法時(shí)，其測(cè)量精度一般為碼元寬度的百分之一。由于測(cè)距碼的碼元寬度較大，因而測(cè)量精度不高。載波的波長(zhǎng)要短得多，λ1=19.0cm，λ2=24.4cm，λ5=25.5cm。因而如果把載波當(dāng)作測(cè)距信號(hào)來(lái)使用（如電磁波測(cè)距中的調(diào)制信號(hào)那樣），對(duì)載波進(jìn)行相位測(cè)量，就能達(dá)到很高的精度。目前測(cè)量型接收機(jī)的載波相位測(cè)量的精度為0.2~0.3mm，其測(cè)距精度比測(cè)碼偽距的精度要高2~3個(gè)數(shù)量級(jí)。20載波重建21重建載波重建載波將非連續(xù)的載波信號(hào)恢復(fù)成連續(xù)的載波信號(hào)。載波調(diào)制了電文之后變成了非連續(xù)的波偽距測(cè)量與載波相位測(cè)量22碼相關(guān)法方法將所接收到的調(diào)制信號(hào)（衛(wèi)星信號(hào)）與接收機(jī)產(chǎn)生的復(fù)制碼相乘。技術(shù)要點(diǎn)衛(wèi)星信號(hào)（弱）與接收機(jī)信號(hào)（強(qiáng)）相乘。特點(diǎn)限制：需要了解碼的結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：可獲得導(dǎo)航電文，可獲得全波長(zhǎng)的載波，信號(hào)質(zhì)量好（信噪比高）碼相關(guān)法23平方法方法將所接收到的調(diào)制信號(hào)（衛(wèi)星信號(hào)）自乘。技術(shù)要點(diǎn)衛(wèi)星信號(hào)（弱）自乘。特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需了解碼的結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：無(wú)法獲得導(dǎo)航電文，所獲載波波長(zhǎng)為原來(lái)波長(zhǎng)的一半，信號(hào)質(zhì)量較差（信噪比低，降低了30dB）平方法24互相關(guān)（交叉相關(guān)）法方法在不同頻率的調(diào)制信號(hào)（衛(wèi)星信號(hào)）進(jìn)行相關(guān)處理，獲取兩個(gè)頻率間的偽距差和相位差技術(shù)要點(diǎn)不同頻率的衛(wèi)星信號(hào)（弱）進(jìn)行相關(guān)。特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需了Y解碼的結(jié)構(gòu)，可獲得導(dǎo)航電文，可獲得全波波長(zhǎng)的載波，信號(hào)質(zhì)量較平方法好（信噪比降低了27dB）25Z跟蹤法方法將衛(wèi)星信號(hào)在一個(gè)W碼碼元內(nèi)與接收機(jī)復(fù)制出的P碼進(jìn)行相關(guān)處理。技術(shù)要點(diǎn)在一個(gè)W碼碼元內(nèi)進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)（弱）與復(fù)制信號(hào)（強(qiáng)）進(jìn)行相關(guān)。特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需了解Y碼結(jié)構(gòu)，可測(cè)定雙頻偽距觀測(cè)值，可獲得導(dǎo)航電文，可獲得全波波長(zhǎng)的載波，信號(hào)質(zhì)量較平方法好（信噪比降低了14dB）26載波測(cè)距27載波測(cè)距28GPS載波相位測(cè)量的基本原理①理想情況實(shí)際情況29GPS載波相位測(cè)量的基本原理②30載波相位觀測(cè)值觀測(cè)值整周計(jì)數(shù)整周未知數(shù)（整周模糊度）載波相位觀測(cè)值31載波相位測(cè)量的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)精度高，測(cè)距精度可達(dá)0.1mm量級(jí)難點(diǎn)整周未知數(shù)問(wèn)題整周跳變問(wèn)題32載波相位測(cè)量的觀測(cè)方程原始形式：線性化后：誤差方程為：33§5.3單差、雙差、三差觀測(cè)值

34概述35必要參數(shù)和多余參數(shù)必要參數(shù)和多余參數(shù)必要參數(shù)：如定位時(shí)的測(cè)站坐標(biāo)多余參數(shù)：如定位時(shí)的衛(wèi)星鐘差和接收機(jī)鐘差必要參數(shù)和多余參數(shù)的相對(duì)性解決多余參數(shù)問(wèn)題的方法給多余參數(shù)以一定的約束條件通過(guò)觀測(cè)值相減來(lái)消除多余參數(shù)36單差、雙差和三差單差：站間一次差分雙差：站間、星間各求一次差（共兩次差）三差：站間、星間和歷元間各求一次差（三次差）單差雙差三差37站間求差（站間差分）求差方式同步觀測(cè)值在接收機(jī)間求差數(shù)學(xué)形式特點(diǎn)消除了衛(wèi)星鐘差影響削弱了電離層折射影響削弱了對(duì)流層折射影響削弱了衛(wèi)星軌道誤差的影響38星間求差（星間差分）求差方式同步觀測(cè)值在衛(wèi)星間求差數(shù)學(xué)形式特點(diǎn)消除了接收機(jī)鐘差的影響39歷元間求差（歷元間差分）差分方式觀測(cè)值在間歷元求差數(shù)學(xué)形式特點(diǎn)消去了整周未知數(shù)參數(shù)40采用差分觀測(cè)值的缺陷（求差法的缺陷）數(shù)據(jù)利用率低只有同步數(shù)據(jù)才能進(jìn)行差分引入基線矢量替代了位置矢量差分觀測(cè)值間具有了相關(guān)性，使處理問(wèn)題復(fù)雜化參數(shù)估計(jì)時(shí)，觀測(cè)值的權(quán)陣可能為非對(duì)角陣某些參數(shù)無(wú)法求出某些信息在差分觀測(cè)值中被消除41§5.4其它一些常用的線性組合觀測(cè)值42同類型不同頻率觀測(cè)值的線性組合43概述組合觀測(cè)值的一般形式特點(diǎn)組合觀測(cè)值是虛擬觀測(cè)值組合觀測(cè)值具有某些不同于原始觀測(cè)值特性44電磁波的一般公式45組合觀測(cè)值的一般表達(dá)式46組合觀測(cè)值的一般特性①頻率特性波長(zhǎng)特性整周未知數(shù)特性47組合觀測(cè)值的一般特性②電離層延遲特性48組合觀測(cè)值的一般特性③對(duì)流層延遲特性誤差特性49幾種特殊的組合觀測(cè)值①寬巷組合（wide-lane）(n=1,m=-1)50幾種特殊的組合觀測(cè)值②窄巷組合（narrow-lane）(n=1,m=1)51幾種特殊的組合觀測(cè)值③無(wú)電離層影響的組合（iono-free）52不同類型觀測(cè)值的線性組合53不同類型觀測(cè)值的線性組合不同類型雙頻觀測(cè)值間的線性組合不同類型單頻觀測(cè)值間的線性組合54Melbourne-Wubbena組合①概況Melbourne和Wubbena于1985年提出形式特點(diǎn)消除了電離層影響消除了衛(wèi)星鐘差消除了接收機(jī)鐘差與衛(wèi)星與接收機(jī)間的幾何距離無(wú)關(guān)55Melbourne-Wubbena組合①56Melbourne-Wubbena組合②57電離層殘差組合①形式特點(diǎn)消除了電離層影響消除了衛(wèi)星鐘差消除了接收機(jī)鐘差與衛(wèi)星與接收機(jī)間的幾何距離無(wú)關(guān)58電離層殘差組合②59電離層的半和改正上述組合消除了電離層延遲60§5.5周跳的探測(cè)及修復(fù)61載波相位觀測(cè)值62載波相位觀測(cè)值不足一整周部分整周計(jì)數(shù)載波相位觀測(cè)值63載波相位觀測(cè)值與站星幾何距離的基本關(guān)系不足一整周部分整周計(jì)數(shù)相位模糊度站星幾何距離載波頻率64觀測(cè)方程①載波相位觀測(cè)方程65觀測(cè)方程②碼偽距觀測(cè)方程66整周跳變67整周跳變（周跳）整周跳變（周跳）載波相位觀測(cè)值中整周計(jì)數(shù)發(fā)生錯(cuò)誤周跳的數(shù)值特性全波長(zhǎng)載波相位觀測(cè)值周跳的大小為載波波長(zhǎng)的整數(shù)倍采用平方法測(cè)定的載波相位觀測(cè)值，其周跳的大小為原始載波波長(zhǎng)一半的整數(shù)倍周跳的后果在從發(fā)生周跳的歷元開始的后續(xù)所有載波相位觀測(cè)值中引入一個(gè)相同大小的整周數(shù)偏差周跳T

68引起周跳的原因障礙物的遮擋接收機(jī)天線的運(yùn)動(dòng)所接收到的衛(wèi)星信號(hào)信噪比低多路徑效應(yīng)電離層活動(dòng)電磁波干擾接收機(jī)或衛(wèi)星故障

69周跳探測(cè)及處理周跳探測(cè)的定義確定載波相位觀測(cè)值的時(shí)間序列中所發(fā)生周跳的位置。對(duì)所探測(cè)出周跳的處理方法修復(fù)：確定出周跳的大小，對(duì)受周跳影響的觀測(cè)值進(jìn)行修正加參數(shù)：在發(fā)生周跳處對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，不同段引入各自的模糊度參數(shù)進(jìn)行估計(jì)70周跳探測(cè)方法高次差/多項(xiàng)式擬合法雙頻相位組合法碼-相組合法驗(yàn)后殘差法外部約束法其他方法如：小波分析法71高次差法72歷元間高次差73歷元間高次差的特點(diǎn)經(jīng)過(guò)歷元間多次求差后，誤差被放大74高次差法的適用性基于站星幾何距離變化平緩的假設(shè)上述假設(shè)對(duì)于靜態(tài)定位適用，但對(duì)動(dòng)態(tài)定位不適用75多項(xiàng)式擬合法76多項(xiàng)式擬合法方法利用前m個(gè)無(wú)周跳的載波相位觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，外推第m+1個(gè)載波相位觀測(cè)值，與其實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，根據(jù)兩者的差異來(lái)確定第m+1個(gè)觀測(cè)值是否存在周跳。特點(diǎn)與高次差法等價(jià)77組合觀測(cè)值法78單頻碼-相組合法當(dāng)電離層活動(dòng)不劇烈時(shí)，該差值不會(huì)隨時(shí)間發(fā)生大的變化，否則就可以認(rèn)為有周跳發(fā)生。用于周跳探測(cè)的單頻碼-相組合特點(diǎn)電離層活躍時(shí)不適用高采樣率對(duì)于周跳探測(cè)有利79雙頻碼-相組合法該差值不會(huì)隨時(shí)間發(fā)生大的變化，否則就可以認(rèn)為有周跳發(fā)生。用于周跳探測(cè)的雙頻碼-相組合（M-W組合）特點(diǎn)適用范圍廣要求具有雙頻雙碼觀測(cè)值80雙頻相位組合法當(dāng)電離層活動(dòng)不劇烈時(shí)，該差值不會(huì)隨時(shí)間發(fā)生大的變化，否則就可以認(rèn)為有周跳發(fā)生。電離層殘差該方法又被稱為電離層殘差法。用于周跳探測(cè)的雙頻相位組合特點(diǎn)適用范圍廣要求具有雙頻觀測(cè)值81其他方法82探測(cè)周跳的其他方法外部約束法已知基線法INS輔助法驗(yàn)后殘差法雙差驗(yàn)后殘差法三差驗(yàn)后殘差法多普勒輔助法小波分析法83§5.6整周模糊度的確定84概述85載波相位觀測(cè)值與站星幾何距離的基本關(guān)系不足一整周部分整周計(jì)數(shù)相位模糊度站星幾何距離載波頻率86整周模糊度確定的重要性必要性正確確定整周模糊度是獲得高精度定位結(jié)果的必要條件實(shí)用性快速有效地確定整周模糊度對(duì)提高GPS定位的作業(yè)效率和開拓GPS定位技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域具有極其重要的作用87相對(duì)定位及基線解算基線解算利用進(jìn)行同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，確定接收機(jī)間的相對(duì)位置（基線向量）相對(duì)定位88基線解算的過(guò)程求初始解將坐標(biāo)參數(shù)、整周模糊度參數(shù)等作為待定參數(shù)，所解出的模糊度參數(shù)為實(shí)數(shù)設(shè)法將整周模糊度固定為整數(shù)求固定解將整周模糊度固定，將坐標(biāo)參數(shù)等作為待定參數(shù)基線解算的關(guān)鍵89

基線向量的整數(shù)解與實(shí)數(shù)解整數(shù)解當(dāng)整周模糊度參數(shù)取整數(shù)時(shí)所求得的基線向量解也被稱為固定解實(shí)數(shù)解當(dāng)整周模糊度參數(shù)取實(shí)數(shù)時(shí)所求得的基線向量解也被稱為浮點(diǎn)解或浮動(dòng)解90整周模糊度確定的一般方法方法91取整法方法直接對(duì)初始解所得的實(shí)數(shù)模糊度度取整特點(diǎn)簡(jiǎn)單不可靠92置信區(qū)間搜索法方法

Ni為模糊度的實(shí)數(shù)解，

mi為其中誤差 在Ni的置信區(qū)間［Ni–b·mi

，Ni+b

·mi］內(nèi)搜索其正確的整數(shù)值

其中：b

＝

t(f,

/2)，根據(jù)自由度（f=n-u)和置信水平(1-

)，從t分布的數(shù)值表中查取。 如：f=2500,1-

=99.9%,b=3.2893模糊度函數(shù)法在一定的三維空間內(nèi)搜索使F(X,Y,Z)為最大值的(X,Y,Z)作為定位結(jié)果。94碼-相組合確定模糊度關(guān)鍵：碼偽距的精度方法利用碼偽距和載波相位觀測(cè)值的組合確定模糊度95快速模糊度確定方法

（FARA-FastAmbiguityResolutionApproach）96基本思想利用來(lái)自初始平差的統(tǒng)計(jì)信息選擇搜索范圍；使用方差-協(xié)方差陣信息排除那些從統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)上看無(wú)法接受的模糊度組；應(yīng)用統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)選擇正確的模糊度組。97算法①第一步：根據(jù)載波相位觀測(cè)值并通過(guò)平差過(guò)程估計(jì)出雙差模糊度的實(shí)數(shù)值，同時(shí)也計(jì)算出未知參數(shù)的協(xié)因數(shù)陣及驗(yàn)后單位權(quán)方差（驗(yàn)后方差因子）。根據(jù)這些結(jié)果，也可以計(jì)算出未知參數(shù)的方差-協(xié)方差陣及模糊度的標(biāo)準(zhǔn)差。98算法②第二步：確定模糊度范圍的準(zhǔn)則基于模糊度實(shí)數(shù)值的置信區(qū)間。準(zhǔn)則一：若用sN表示模糊度的標(biāo)準(zhǔn)差，則ksN是該模糊度的搜索范圍，其中，k由學(xué)生t-分布導(dǎo)出。準(zhǔn)則二：利用模糊度的相關(guān)性。模糊度Nij差值的搜索范圍為kijsNij

99算法③第三步：方法一：對(duì)于每一在統(tǒng)計(jì)上被接受的模糊度組，使用固定的模糊度進(jìn)行最小二乘平差，產(chǎn)生經(jīng)過(guò)平差的基線分量和驗(yàn)后方差因子。確定方差因子最小為最優(yōu)。方法二：對(duì)于每一在統(tǒng)計(jì)上被接受的模糊度組，計(jì)算確定上述結(jié)果的最小為最優(yōu)100算法④第四步：對(duì)最優(yōu)解進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)1：整數(shù)解與初始解的一致性；檢驗(yàn)2：整數(shù)解單位權(quán)中誤差與初始解單位權(quán)中誤差的一致性；檢驗(yàn)3：整數(shù)解中最優(yōu)解與次優(yōu)解單位權(quán)可區(qū)分性。101LAMBDA法102概述最小二乘模糊度降相關(guān)平差（LAMBDA–LeastSquaresAmbiguityDecorrelationAdjustment）荷蘭Delft大學(xué)Teunissen

等于1993年提出被公認(rèn)為目前最有效的方法103基本思想①在前面搜索法的準(zhǔn)則中，要求若模糊度誤差不相關(guān)，則顯然：若N選擇為最為接近實(shí)數(shù)值的整數(shù)，則達(dá)到最小。104基本思想②存在問(wèn)題：原始模糊度誤差相關(guān)解決方法：采用降相關(guān)的整數(shù)變換，對(duì)變換后的模糊度進(jìn)行搜索，確定出最優(yōu)解后再進(jìn)行逆變換，得出正常的模糊度參數(shù)105步驟1.進(jìn)行常規(guī)平差，產(chǎn)生基線分量和浮動(dòng)模糊度。2.采用Z變換，對(duì)模糊度搜索空間進(jìn)行重新參數(shù)化，以使浮動(dòng)模糊度去相關(guān)。3.采用序貫條件平差連同一個(gè)離散的搜索方法，對(duì)整數(shù)模糊度進(jìn)行估計(jì)。通過(guò)逆變換Z-1將模糊度重新轉(zhuǎn)換回原來(lái)的模糊度空間（所給出基線向量的空間）。4.將整數(shù)模糊度作為整數(shù)固定，用另外一個(gè)常規(guī)的最小二乘平差確定最終的基線分量。106StopandGo107StopandGo

基準(zhǔn)站

流動(dòng)站

1號(hào)點(diǎn)

采用FARA、已知基線法或交換天線法確定模糊度（初始化）；移動(dòng)流動(dòng)站到待測(cè)點(diǎn)，移動(dòng)過(guò)程中保證對(duì)一定數(shù)量衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤；在待定點(diǎn)上進(jìn)行一段短時(shí)間的靜態(tài)觀測(cè)；移動(dòng)到下一點(diǎn)繼續(xù)觀測(cè)。108已知基線法將已修復(fù)周跳、剔除粗差后的雙差載波相位觀測(cè)值組成法方程式；將已知的基線向量代入法方程式并求解模糊度參數(shù)；用取整法或置信區(qū)間搜索法將求得的實(shí)數(shù)模糊度固定為整數(shù)。109交換天線法在兩個(gè)臨近點(diǎn)上放置接收機(jī)天線，進(jìn)行一段短時(shí)間觀測(cè)；保持對(duì)衛(wèi)星信號(hào)跟蹤，交換兩天線位置，進(jìn)行一段短時(shí)間觀測(cè)；將兩天線放回原處，進(jìn)行一段短時(shí)間觀測(cè)。110動(dòng)態(tài)定位中的模糊度問(wèn)題111常用解決方法初始化法 運(yùn)動(dòng)載體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)與地面基準(zhǔn)站一起通過(guò)“初始化”來(lái)確定整周模糊度，然后運(yùn)動(dòng)載體開始運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行定位。實(shí)時(shí)解算模糊度的方法（OTF）112實(shí)時(shí)解算模糊度的方法確定搜索區(qū)域坐標(biāo)搜索法模糊度搜索法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113§5.7

單點(diǎn)定位114概述115GPS測(cè)量定位方法分類①定位模式絕對(duì)定位（單點(diǎn)定位）相對(duì)定位差分定位定位時(shí)接收機(jī)天線的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)靜態(tài)定位－天線相對(duì)于地固坐標(biāo)系靜止動(dòng)態(tài)定位－天線相對(duì)于地固坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)116GPS測(cè)量定位方法分類②獲得定位結(jié)果的時(shí)效事后定位實(shí)時(shí)定位觀測(cè)值類型偽距測(cè)量載波相位測(cè)量117單點(diǎn)定位的定義根據(jù)衛(wèi)星星歷以及一臺(tái)GPS接收機(jī)的觀測(cè)值獨(dú)立確定該接收機(jī)在地球坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)的方法也被稱為絕對(duì)定位118單點(diǎn)定位結(jié)果所屬坐標(biāo)系單點(diǎn)定位結(jié)果所屬坐標(biāo)系與所用星歷所屬坐標(biāo)系相同廣播星歷屬WGS-84IGS（InternationalGNSSService）精密星歷屬于ITRF（InternationalTerrestrialReferenceFrames）119單點(diǎn)定位的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：觀測(cè)簡(jiǎn)單，組織實(shí)施方便，數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：精度主要受系統(tǒng)性偏差的影響，定位精度低應(yīng)用領(lǐng)域低精度導(dǎo)航、資源普查、軍事、...120偽距單點(diǎn)定位的誤差方程①對(duì)于衛(wèi)星i，在某一個(gè)歷元的誤差方程為121偽距單點(diǎn)定位的誤差方程②對(duì)在某歷元同時(shí)觀測(cè)的n顆衛(wèi)星，有誤差方程單點(diǎn)定位有4個(gè)待定參數(shù)，因而至少需要同時(shí)觀測(cè)4顆以上的衛(wèi)星，才能同時(shí)確定出所有的待定參數(shù)。122偽距單點(diǎn)定位的結(jié)果123DOP值①DOP（DilutionofPrecision）GDOP–GeometryDilutionofPrecision（幾何精度衰減因子）PDOP–PositionDilutionofPrecision（位置精度衰減因子）TDOP–TimeDilutionofPrecision（時(shí)間精度衰減因子）HDOP–HorizontalDilutionofPrecision（水平精度衰減因子）VDOP–VerticalDilutionofPrecision（垂直精度衰減因子）DOP值的定義124DOP值②DOP值與定位精度DOP值的性質(zhì)DOP值與單點(diǎn)定位時(shí)，所觀測(cè)衛(wèi)星的數(shù)量與分布有關(guān)，它所表示的是定位的幾何條件DOP值越小，定位的幾何條件越好125DOP值③126DOP值④127精密單點(diǎn)定位（PPP）PPP–PrecisePointPositioning特點(diǎn)主要觀測(cè)值為載波相位采用精密的衛(wèi)星軌道和鐘數(shù)據(jù)采用嚴(yán)密的數(shù)學(xué)模型定位精度亞分米級(jí)用途全球高精度測(cè)量衛(wèi)星定軌128載波相位單點(diǎn)定位的誤差方程①對(duì)于衛(wèi)星i，誤差方程為必須顧及的各種改正，包括：(1)接收及天線相位中心偏移及變化改正；(2)衛(wèi)星天線相位中心偏移及變化改正；(3)地球固體潮改正；(4)海洋負(fù)荷潮改正；(5)相位回旋改正；(6)引力延遲改正；(7)…129載波相位單點(diǎn)定位的誤差方程②若在k個(gè)歷元里每歷元均觀測(cè)了n顆相同的衛(wèi)星，則誤差方程130載波相位單點(diǎn)定位的誤差方程③空間定位技術(shù)及應(yīng)用>GPS定位>單點(diǎn)定位131載波相位單點(diǎn)定位的誤差方程④假定在k個(gè)歷元中連續(xù)對(duì)n顆衛(wèi)星進(jìn)行了觀測(cè)，則通常有3+k+n個(gè)待定參數(shù)（3個(gè)位置參數(shù)、k個(gè)整周模糊度參數(shù)和n個(gè)接收機(jī)鐘差參數(shù)），因而，僅采用載波相位觀測(cè)值無(wú)法實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)單點(diǎn)定位。132§5.8

相對(duì)定位133概述134相對(duì)定位的定義確定進(jìn)行同步觀測(cè)的接收機(jī)之間相對(duì)位置（坐標(biāo)差）的定位方法。135相對(duì)定位結(jié)果及其所屬坐標(biāo)系相對(duì)定位的結(jié)果基線向量（坐標(biāo)差）與所用星歷同屬一坐標(biāo)系采用廣播星歷時(shí)屬WGS-84采用IGS精密星歷時(shí)為ITRF136相對(duì)定位的特點(diǎn)及其應(yīng)用領(lǐng)域特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：定位精度高缺點(diǎn)：多臺(tái)接收共同作業(yè)，作業(yè)復(fù)雜數(shù)據(jù)處理復(fù)雜不能直接獲取絕對(duì)坐標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域高精度測(cè)量定位及導(dǎo)航137觀測(cè)方程非差觀測(cè)方程單差觀測(cè)方程雙差觀測(cè)方程注：在相對(duì)定位中，通常將i點(diǎn)坐標(biāo)固定，作為基線的起點(diǎn)。138坐標(biāo)改正數(shù)與坐標(biāo)差改正數(shù)可見：在基線解算中，坐標(biāo)改正數(shù)與坐標(biāo)差改正數(shù)相同。139基線起點(diǎn)坐標(biāo)起點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)基線精度的影響起點(diǎn)坐標(biāo)的獲取與高精度地心坐標(biāo)點(diǎn)聯(lián)測(cè)碼偽距單點(diǎn)定位140各種誤差對(duì)相對(duì)定位結(jié)果的影響衛(wèi)星軌道誤差–削弱衛(wèi)星鐘差–消除大氣折射誤差–削弱接收機(jī)鐘差–消除接收機(jī)天線相位中心偏差和變化–消除141相對(duì)定位的類型靜態(tài)相對(duì)定位準(zhǔn)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位（GoandStop）動(dòng)態(tài)相對(duì)定位142RTK–實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（相對(duì)定位）RealTimeKinematic143RTK的新進(jìn)展網(wǎng)絡(luò)RTKVRS–VirtualReferenceStation利用基準(zhǔn)站網(wǎng)計(jì)算出用戶附近某點(diǎn)（虛擬參考站）各項(xiàng)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(jì)算出的距離之上，得出虛擬參考站上的虛擬觀測(cè)值，將其發(fā)送給用戶，進(jìn)行實(shí)時(shí)相對(duì)定位。特點(diǎn)精度和可靠性高144§5.9網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行

參考系統(tǒng)CORS

145網(wǎng)絡(luò)RTK基本概念如前所述，RTK是一種利用載波相位觀測(cè)值在流動(dòng)站和基準(zhǔn)站之間所進(jìn)行的一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位技術(shù)。在常規(guī)的RTK測(cè)量中，我們需對(duì)流動(dòng)站和基準(zhǔn)站之間的距離加以限制。在網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)中，我們首先利用在流動(dòng)站周圍的幾個(gè)（一般為三個(gè)）基準(zhǔn)站的觀測(cè)值及已知的站坐標(biāo)來(lái)反解出基準(zhǔn)站間的殘余誤差項(xiàng)等，然后用戶就能根據(jù)自己的粗略位置內(nèi)插出或者說(shuō)估計(jì)出自己與基準(zhǔn)站之間的殘余誤差項(xiàng)（或者在用戶附近形成一組虛擬的觀測(cè)值），而不是像常規(guī)RTK測(cè)量中那樣將它們視為零。這樣當(dāng)基準(zhǔn)站間的距離達(dá)50~100km時(shí)，用戶仍有可能獲得厘米級(jí)的定位精度。

146系統(tǒng)的組成（1）基準(zhǔn)站網(wǎng)至少應(yīng)有三個(gè)基準(zhǔn)站，基準(zhǔn)站上應(yīng)配備全波長(zhǎng)的雙頻GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備及氣象儀器等?；鶞?zhǔn)站的精確坐標(biāo)應(yīng)已知，且具有良好的GPS觀測(cè)環(huán)境。（2）數(shù)據(jù)處理中心及數(shù)據(jù)播發(fā)中心數(shù)據(jù)處理中心的主要任務(wù)是對(duì)來(lái)自各基準(zhǔn)站的觀測(cè)資料進(jìn)行預(yù)處理和質(zhì)量分析，并進(jìn)行統(tǒng)一解算，實(shí)時(shí)估計(jì)出網(wǎng)內(nèi)各種系統(tǒng)性的殘余誤差，建立相應(yīng)的誤差模型，然后通過(guò)數(shù)據(jù)播發(fā)中心將這些信息傳輸給用戶。（3）數(shù)據(jù)通信鏈路（4）用戶147幾種常用的方法（1）虛擬參考站（VRS）技術(shù)（2）主輔站技術(shù)（MAX）（3）區(qū)域改正數(shù)法（FKP）148連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS

CORS系統(tǒng)是由一些用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)起來(lái)的、配備了GPS接收機(jī)等設(shè)備及數(shù)據(jù)處理軟件的永久性的臺(tái)站（參考站、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)播發(fā)中心等）所組成的。與網(wǎng)絡(luò)RTK相比，CORS更多地強(qiáng)調(diào)了所提供服務(wù)的多樣性，以及運(yùn)行的長(zhǎng)期性。149CORS的功能CORS系統(tǒng)可以向系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的地面車輛、船舶和飛機(jī)等交通運(yùn)輸部門的用戶提供差分GPS服務(wù)及車輛的調(diào)度、管理等服務(wù)。CORS系統(tǒng)可以向工程測(cè)量、數(shù)字測(cè)圖、地籍測(cè)量、GIS數(shù)據(jù)采集及更新的用戶提供網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)。大地測(cè)量用戶即使只用一臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行觀測(cè)，也可通過(guò)下載周圍的參考站上的載波相位觀測(cè)值和站坐標(biāo)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度的靜態(tài)相對(duì)定位，進(jìn)而獲得精確的大地坐標(biāo)。利用各參考站上所進(jìn)行的長(zhǎng)期連續(xù)的GPS觀測(cè)值為系統(tǒng)覆蓋區(qū)域提供一組動(dòng)態(tài)的大地測(cè)量參考框架。利用CORS系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行高精度的授時(shí)或時(shí)間比對(duì)工作。GPS氣象學(xué)研究。建立電離層延遲模型。150§5.10差分GPS151概述①差分GPS產(chǎn)生的誘因：絕對(duì)定位精度不能滿足要求GPS絕對(duì)定位的精度受多種誤差因素的影響，完全滿足某些特殊應(yīng)用的要求美國(guó)的GPS政策對(duì)GPS絕對(duì)定位精度的影響（選擇可用性SA）SA關(guān)閉前后GPS絕對(duì)定位精度的變化152概述②差分GPS（DGPS–DifferentialGPS）利用設(shè)置在坐標(biāo)已知的點(diǎn)（基準(zhǔn)站）上的GPS接收機(jī)測(cè)定GPS測(cè)量定位誤差，用以提高在一定范圍內(nèi)其它GPS接收機(jī)（流動(dòng)站）測(cè)量定位精度的方法RTCM-104格式153影響絕對(duì)定位精度的主要誤差主要誤差衛(wèi)星軌道誤差衛(wèi)星鐘差大氣延遲（電離層延遲、對(duì)流層延遲）多路徑效應(yīng)對(duì)定位精度的影響154差分GPS的基本原理誤差的空間相關(guān)性以上各類誤差中除多路徑效應(yīng)均具有較強(qiáng)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。差分