006GPS载波相位测量.ppt

内容 载波相位测量原理 载波重建技术 差分定位 6.3 差分定位 由用户接受基准站发送的改正数，并对观测站的测量成果进行改正以获得精密定位的结果。 差分GPS根据其系统构成的基准站个数可分为单基准差分、多基准的局部区域差分和广域差分。而根据信息的发送内容又可分为伪距差分、相位差分及位置差分等。 以上差分的区别就在于发送改正数内容的不同，差分数学模型的不同结果导致定位精度的不同。 （1）位置差分原理 安置在已知点基准站上的GPS接收机经对4颗或4颗以上的卫星观测，便可实现定位，求出基准站的坐标。 由于存在着卫星星历、时钟误差、大气折射误差等，该坐标与已知坐标不一样，存在误差： （1）位置差分原理 将上述坐标改正数利用数据链将坐标改正数发送给用户站，用户站用接受到的坐标改正数对其坐标进行改正即： （1）位置差分原理 如果考虑数据传送时间所引起的用户站位置的瞬间变化，则可写为： （1）位置差分原理 位置差分定位的优点：可以提高精度，而且数据传输量小，计算方法简单。 缺点是： （1）难以确保基准站和用户站观测同一组卫星。 （2）位置差分定位效果不如伪距差分好。 （2）伪距差分原理 它是通过在基准站上利用基准站的已知坐标求出测站至卫星的距离，并将其与与含有误差的伪距观测值比较， 然后利用一个滤波器将此差值滤波并求出其偏差，并将所有卫星的测距误差传输给用户， 用户利用此测距误差改正伪距观测值，并利用改正后的伪距值求出自身的坐标。 设测站i与卫星j之间在t时刻的伪距为： 根据基准站的三维已知坐标和GPS卫星星历，可以算得该时刻两者之间的几何距离： 故由基准站接收机测得的包含各种误差的伪距与几何距离之间存在差值： 将该伪距的改正值发给用户的接收机，则用户接收机改正后的伪距值为 若考虑信号传送的伪距改正数的时间变化率，则有 当用户运动站与基准站之间的距离小于100km,则有 因此，改正后的伪距应为： 当基准站同用户站同时观测四颗以上相同的卫星，即可实现用户站的定位。 由于差分定位是利用两站的公共误差的抵消来提高精度，而误差的公共性又与两站距离相关，所以，随着两站距离的增加，效果会变差。 （3）单基准站差分 单基准站差分GPS是根据一个基准站所提供的差分改正信息对用户站进行改正的差分GPS系统，该系统由基准站、无线电数据通信链和用户站三部分组成。 1：基准站：在已知点上配备能同步跟踪视场内所有GPS卫星信号接收机一台，并具有计算差分改正和编码功能的软件。 2：无线电数据通信链：该设备用于将差分改正信息传给用户站，包括信号解调器、无线电发射机和发射天线。 3：用户站：包括GPS接收机以及接受差分改正信息的无线电接收机、信号解调器、计算机软件等。 优点：结构和算法相对简单。 缺点：可靠性差、精度较差。 （4）局部区域差分 在一个较大的区域布设多个基准站，以构成基准站网，其中常包含一个或数个监控站，位于该区域中的用户根据多个基准站所提供的改正信息经平差计算后求得用户站定位改正数。 优点：精度和可靠性有所提高 缺点：所需的基准站个数多，且有些地方不能布设基准站 （5）广域差分 在一个相当大的区域中用相对较少的基准站组成差分GPS网，各基准站将求得的距离改正数发送给数据处理中心，由数据处理中心统一处理，将各种GPS观测误差源加以区分，然后再传给用户。 优点：精度高且分布均匀 基准站个数较少 缺点：技术复杂，花费大 * 基准站 流动站 电子手簿 主机 电台 主机 在高精度静态相对定位中，当仅有两台接收机时，一般应考虑将单独测定的基线向量联结成向量网（三角网或导线网），以增强几何强度，改善定位精度。当有多台接收机时，应采用网定位方式，可检核和控制多种误差对观测量的影响，明显提高定位精度。 卫星 由于当距离不太远的两个测站同步观测相同卫星时GPS的各种观测误差具有较强的相关性，所以一种简单而有效的消除或减弱误差的方法就是将GPS的各种观测量进行不同的线形组合。然后作为相对定位的相关观测量。 优点： ?消除或减弱一些具有系统性误差的影响，如卫星轨道误差、钟差和大气折射误差等。 ?减少平差计算中未知数的个数。 假设安置在基线端点的接收机Ti(i=1,2)，对GPS卫星sj和sk，于历元t1和t2进行了同步观测，可以得到如下的载波相位观测量： ?1j(t1) ?1j(t2) ?1k(t1) ?1k(t2) ?2j(t1) ?2j(t2) ?2k(t1) ?2k(t2) 若取符号??j(t)、??i(t)和??ij(t)分别表示不同接收机之间、不同卫星之间和不同观测历元之间的观测量之差，则有 （1）单差 在A、B两站同步观测相同的GPS卫星，由