1、第5章GPS定位基本原則，概述偽距測(cè)量載波相位測(cè)量總體主跳躍恢復(fù)GPS絕對(duì)位置和相對(duì)位置美國(guó)GPS策略差分GPS定位原理，(1) GPS定位方法分類1，定位方法分類根據(jù)參考點(diǎn)的不同位置，(1)絕對(duì)定位(單點(diǎn)定位):在地球協(xié)議坐標(biāo)系中確定觀察(2)，2，根據(jù)用戶接收器操作狀態(tài)分隔：(1)靜態(tài)定位：在定位過(guò)程中，接收器位置是固定的。整地狀態(tài)僅是相對(duì)的，衛(wèi)星大地測(cè)量中的整地狀態(tài)通常表示點(diǎn)位置相對(duì)于周圍的點(diǎn)沒(méi)有變更，或變更得非常慢，可以在觀測(cè)期間忽略。(2)動(dòng)態(tài)定位：接收器天線在定位過(guò)程中處于移動(dòng)狀態(tài)。GPS定位方法分類，GPS定位方法分類，絕對(duì)定位，靜態(tài)位置動(dòng)態(tài)定位，相對(duì)定位，靜態(tài)位置動(dòng)態(tài)定位，定位

2、方法，GPS衛(wèi)星信號(hào)包含三個(gè)茄子信號(hào)組件：載波、距離測(cè)量代碼和數(shù)據(jù)代碼。信號(hào)分量的生成全部在相同基本頻率f0=10.23MHz的控制下生成。GPS衛(wèi)星信號(hào)圖如下：GPS基本觀測(cè)測(cè)量(記憶)、(2) GPS觀測(cè)測(cè)量的基本概念、偽距觀測(cè)、載波相位觀測(cè)、C/A碼、碼寬293米準(zhǔn)確度0。19厘米L2托架，波長(zhǎng)24厘米，精度0。24厘米，遠(yuǎn)視觀測(cè)測(cè)量，載波相位觀測(cè)，優(yōu)點(diǎn)，測(cè)量的偽距是衛(wèi)星發(fā)射的距離測(cè)量碼信號(hào)到達(dá)GPS接收器的傳播時(shí)間乘以光速的測(cè)量距離。用C/A代碼測(cè)量的偽距C/A偽距；用P代碼測(cè)量的偽距P代碼偽距。偽距概念，(2) GPS觀測(cè)測(cè)量的基本概念(繼續(xù))，目前廣泛使用的基本觀測(cè)測(cè)量主要是碼相測(cè)

3、量和載波相位觀測(cè)測(cè)量。碼相位觀測(cè)是測(cè)量GPS衛(wèi)星發(fā)射的距離測(cè)量碼信號(hào)(C/A碼或P碼)到達(dá)用戶接收器天線(觀測(cè)站)的傳播時(shí)間。也稱為時(shí)間延遲測(cè)量。載波相位觀測(cè)是對(duì)接收器接收到的具有多普勒移動(dòng)的載波信號(hào)和接收器生成的參考載波信號(hào)之間的相位差異的測(cè)量。由碼相觀測(cè)或載波相位觀測(cè)確定的站特定距離必然包括衛(wèi)星時(shí)鐘和接收器時(shí)鐘的異步誤差的影響，具有縱差影響的距離通常稱為偽距()。由代碼相位觀測(cè)確定的偽距縮寫(xiě)代碼偽距載波相位觀測(cè)確定的偽距縮寫(xiě)稱為測(cè)量偽距。2，偽距位置觀測(cè)方程，假設(shè)衛(wèi)星-觀測(cè)站的幾何距離為ij，那么忽略大氣影響，相應(yīng)的偽距：衛(wèi)星時(shí)鐘與接收器時(shí)鐘嚴(yán)格同步時(shí)，以上確定的偽距是逆向幾何距離。偽距、

4、實(shí)際幾何距離、接收器和衛(wèi)星之間的時(shí)鐘差異。一般來(lái)說(shuō)，GPS衛(wèi)星干線可以從衛(wèi)星廣播的導(dǎo)航消息中獲得，校準(zhǔn)干線后，每個(gè)衛(wèi)星之間的時(shí)間同步差異可以保持在20ns以內(nèi)。如果忽略衛(wèi)星之間的落差影響并考慮電離層、對(duì)流層折射等的影響，則偽距位置觀測(cè)方程、偽距位置觀測(cè)方程、幾何距離和衛(wèi)星坐標(biāo)(Xs、Ys、Zs)以及接收器坐標(biāo)(X、Y、Z)之間存在以下關(guān)系：3，GPS載波相位測(cè)量，載波相位測(cè)量通過(guò)測(cè)量接收機(jī)接收到的具有多普勒移動(dòng)的載波信號(hào)和接收機(jī)生成的參考載波信號(hào)之間的相位差異來(lái)解決接收機(jī)位置。載波相位觀測(cè)是目前最精確的觀測(cè)方法。，(1)載波相位測(cè)量原理、載波相位測(cè)量觀測(cè)方程、載波相位觀測(cè)的觀測(cè)測(cè)量是GPS接收

5、機(jī)接收的衛(wèi)星載波信號(hào)和接收機(jī)本振參考信號(hào)的相位差。K接收器表示從時(shí)鐘tk接收的J衛(wèi)星載波信號(hào)的相位值，K接收器表示從時(shí)鐘tk生成的本地參考信號(hào)的相位值。k接收器在時(shí)鐘tk上觀測(cè)J衛(wèi)星時(shí)獲得的相位測(cè)量可寫(xiě)如下：載波相位觀測(cè)的主要問(wèn)題：存在不能直接測(cè)量傳播路徑上衛(wèi)星載波信號(hào)相位變化的總周數(shù)、總周不確定性問(wèn)題。此外，接收器跟蹤GPS衛(wèi)星觀測(cè)過(guò)程中，接收器天線被阻擋或外部噪聲信號(hào)干擾等可能導(dǎo)致日間跳躍現(xiàn)象。一周的不確定性問(wèn)題通?？梢酝ㄟ^(guò)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理來(lái)解決，但是數(shù)據(jù)處理會(huì)變得復(fù)雜。載波相位測(cè)量的主要問(wèn)題、載波相位測(cè)量、一般相位測(cè)量或相位差異測(cè)量?jī)H測(cè)量一周內(nèi)的相位值。在實(shí)際測(cè)量中計(jì)算整周可以獲得初始采樣

6、時(shí)間(t0)后的連續(xù)拓?fù)溆^測(cè)。載波相位測(cè)量觀測(cè)方程，t0時(shí)間和tk時(shí)間的相位觀測(cè)可寫(xiě)為：接收器在跟蹤衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，持續(xù)測(cè)量不到一周的相位差，并使用整個(gè)周計(jì)數(shù)器記錄t0 tk時(shí)間內(nèi)的總周數(shù)變化量Int()。牙齒期間需要衛(wèi)星信號(hào)，沒(méi)有中斷。如果在此過(guò)程中衛(wèi)星解鎖，就要用其他方法處理。(c)整體主未知數(shù)和整體主跳躍變化，整體主未知數(shù)確定N0是載波相位測(cè)量的重要工作，一般方法如下：1、偽距方法2、經(jīng)典方法為待定整體主未知數(shù)的參數(shù)求解3、多普勒方法(三次法)4、快速確定整體主未知數(shù)的方法、整體主未知數(shù)和整體主跳躍，但由于偽距測(cè)量的準(zhǔn)確度低，要獲得準(zhǔn)確的整體波段數(shù)，需要對(duì)更多的觀測(cè)進(jìn)行平均。整體主未知數(shù)和整

7、體主跳躍變化，2，經(jīng)典方法將整體主未知數(shù)估計(jì)為曹征計(jì)算中待定的參數(shù)，并確定。可以分為兩種茄子方法。(1)整數(shù)解法由于誤差的影響，整體主未知數(shù)往往不是整數(shù)。然后固定為整數(shù)，再次執(zhí)行曹征計(jì)算。固定解決方案(2)也稱為實(shí)數(shù)解決方案。如果錯(cuò)誤沒(méi)有完全消除，則無(wú)法準(zhǔn)確估計(jì)總主未知數(shù)。在牙齒情況下，直接使用實(shí)數(shù)解析作為最終解決方案。也稱為浮點(diǎn)解，整體主未知數(shù)和整體主跳躍變化，3，多普勒法(第三階法)在連續(xù)跟蹤的所有載波相位測(cè)量觀測(cè)中包含相同的整體主未知數(shù)，因此，減去兩個(gè)相鄰觀測(cè)日歷的載波相位，將消除未知數(shù)，直接接觸坐標(biāo)參數(shù)。三次法可以消除很多誤差，所以使用得比較廣泛。整體周未知數(shù)和整體周跳變化，4，快速確

8、定總體周位置數(shù)方法的1990年E.Frei和G.Beutler提出了快速模糊度(即整體周未知數(shù))解決算法快速定位方法。使用牙齒方法指定短基線位置時(shí)，使用雙頻接收器，只需一分鐘即可確認(rèn)未知數(shù)。整體主未知數(shù)和整體主跳變化，主跳的出現(xiàn)和處理是載波相位測(cè)量中的重要問(wèn)題。檢測(cè)和修復(fù)整個(gè)主跳躍的常用方法如下：1、根據(jù)屏幕掃描方法(即手動(dòng)剪輯)2、多項(xiàng)式擬合方法3、衛(wèi)星之間的差值方法4、曹征后殘差發(fā)現(xiàn)和整周跳躍修正，絕對(duì)定位也稱為單點(diǎn)(1)絕對(duì)位置的基本原則根據(jù)GPS衛(wèi)星和用戶接收器天線之間的距離(或距離差)觀測(cè)測(cè)量已知的衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)確定接收器天線對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，即觀測(cè)站的位置。GPS絕對(duì)定位方法的本質(zhì)是測(cè)量學(xué)中

9、的空間距離后交。5，絕對(duì)定位方法概述，絕對(duì)定位可以根據(jù)天線的狀態(tài)分為動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位和靜態(tài)絕對(duì)定位?；诘挠^測(cè)測(cè)量都是測(cè)量的逆?zhèn)尉唷８鶕?jù)觀測(cè)測(cè)量的性質(zhì)，偽距測(cè)深偽距和測(cè)深偽距、絕對(duì)定位分別分為測(cè)深偽距絕對(duì)定位和測(cè)深偽距絕對(duì)定位。靜態(tài)絕對(duì)定位時(shí)，觀測(cè)站是固定的，可以通過(guò)徐璐其他臺(tái)站徐璐同時(shí)觀測(cè)其他衛(wèi)星、充分的偽距觀測(cè)測(cè)量、最小二乘法調(diào)整提高位置精度。1.代碼偽距靜態(tài)絕對(duì)定位當(dāng)nt是觀測(cè)倒數(shù)時(shí)，如果接收機(jī)時(shí)鐘差隨時(shí)間變化，則得到相應(yīng)的誤差方程。(1)靜態(tài)絕對(duì)定位原理。這里的最小二乘法分析：徐璐其他逆圓觀測(cè)的衛(wèi)星數(shù)通常不同，在構(gòu)造上面列出的系數(shù)陣列時(shí)要注意。觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)的話，接收器時(shí)鐘差的變化往往是不可忽

10、視的。根據(jù)情況，以多項(xiàng)式形式表示縱差，或在曹征計(jì)算中將多項(xiàng)式系數(shù)解釋為未知(未知參數(shù)總量為3 NC，NC是時(shí)鐘差模型系數(shù)數(shù))?；蛘吆?jiǎn)單地假定，對(duì)于徐璐其他觀測(cè)站，徐璐其他獨(dú)立的縱差參數(shù)(未知參數(shù)總量為3 nt，nt為觀測(cè)到的逆水)，(2)在測(cè)試偽距靜態(tài)絕對(duì)定位站Ti中，在逆源T中同時(shí)觀測(cè)到的衛(wèi)星數(shù)為NJ。根據(jù)動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位的誤差方程組：其中，如果觀測(cè)站Ti徐璐其他逆源T=T1，則對(duì)應(yīng)的誤差方程組，或，其中：根據(jù)最小二乘法求符號(hào)，(2)測(cè)試偽距靜態(tài)絕對(duì)位置估計(jì)工作站Ti在逆源T中同時(shí)觀測(cè)的衛(wèi)星數(shù)為NJ，根據(jù)動(dòng)態(tài)絕對(duì)位置，誤差方程組：其中，觀測(cè)站Ti不同的逆源T=tti測(cè)量代碼偽距動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位方法由

11、逆圓T觀測(cè)站測(cè)量的衛(wèi)星之間的偽距牙齒衛(wèi)星時(shí)鐘差修改為：測(cè)量代碼偽距觀測(cè)方程式需要至少四個(gè)偽距觀測(cè)測(cè)量，才能確定：(2)動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位原理，j(T)=XJ(T)yj(T)T觀測(cè)站坐標(biāo)與接收器時(shí)鐘差。如果某個(gè)逆源T由觀測(cè)站Ti同時(shí)觀測(cè)的四個(gè)衛(wèi)星中，每個(gè)為j=1，2，3，4，則有四個(gè)偽距觀測(cè)方程式，如果觀測(cè)站座標(biāo)的初始(近似值)向量為Xi0=(X0 Y0 Z0)T，則朱正廷向量為Xi=(X Y Z)iT取得的觀測(cè)站座標(biāo)只觀測(cè)四個(gè)衛(wèi)星時(shí)，沒(méi)有額外的觀測(cè)測(cè)量，解決方案被認(rèn)為是唯一的。如果同時(shí)觀測(cè)的衛(wèi)星數(shù)NJ大于4，則必須使用最小二乘法平差來(lái)解決。誤差方程組格式是根據(jù)最小平方調(diào)整解決的精確度。mz是解決方案

12、的中間誤差，0是偽距測(cè)量的誤差，Qii是加權(quán)系數(shù)陣列Qz主對(duì)角線的對(duì)應(yīng)元素。在GPS中，地平線上同時(shí)出現(xiàn)的可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)不超過(guò)12個(gè)。代碼偽距絕對(duì)定位模型廣泛應(yīng)用于船舶、飛機(jī)、車輛等移動(dòng)目標(biāo)的導(dǎo)航、教練和管理。，2 .相位測(cè)量偽距動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位方法協(xié)議地球坐標(biāo)系中的相位測(cè)量偽距觀測(cè)方程如下：如果衛(wèi)星時(shí)鐘差可以使用導(dǎo)航消息中提供的參數(shù)修正，則可以重建觀測(cè)方程。逆源t到觀測(cè)站Ti到衛(wèi)星SJ的距離誤差方程可以寫(xiě)如下：起始逆源t0衛(wèi)星SJ被鎖定(跟蹤)后，如果觀察期間沒(méi)有發(fā)生解鎖現(xiàn)象，則掛起一周的參數(shù)Nij只是與對(duì)應(yīng)的起始逆源t0相關(guān)的常數(shù)。在逆元T中同時(shí)觀測(cè)NJ個(gè)衛(wèi)星的情況下，可以列出NJ誤差方程。觀察到的總測(cè)量數(shù)等于觀察到的衛(wèi)星數(shù)NJ，待定未知數(shù)為4 NJ，因此，通過(guò)偽距測(cè)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位通常無(wú)法實(shí)時(shí)解決。獲得動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)解決