GPS基线解算.doc

第六章GPS基线解算 GPS基线解算的基本原理 GPS基线向量表示了各测站间的一种位置关系，即测站与测站间的坐标增量。GPS基线向量与常规测量中的基线是有区别的，常规测量中的基线只有长度属性，而GPS基线向量则具有长度、水平方位和垂直方位等三项属性。GPS基线向量是GPS同步观测的直接结果，也是进行GPS网平差，获取最终点位的观测值。 观测值 基线解算一般采用差分观测值，较为常用的差分观测值为双差观测值，即由两个测站的原始观测值分别在测站和卫星间求差后所得到的观测值。双差观测值可以表示为下面的形式： 其中： 为双差分算子（在测站i，j和卫星m，n间求差）； 为频率f的双差载波相位观测值； 为频率f的双差载波相位观测值的残差（改正数）； 为观测历元t时的站星距离； 为电离层延迟； 为对流层延迟； 为频率f的载波相位的波长； 为整周未知数。 若在某一历元中，对k颗卫星数进行了同步观测，则可以得到k-1个双差观测值；若在整个同步观测时段内同步观测卫星的总数为l则整周未知数的数量为l-1。 在进行基线解算时，和一般并不作为未知参数，而是通过某些方法将它们消除。因此，基线解算时一般只有两类参数，一类是测站的坐标参数，数量为3；另一类是整周未知数参数（m为同步观测的卫星数），数量为。 基线解算（平差） 基线解算的过程实际上主要是一个平差的过程，平差所采用的观测值主要是双差观测值。在基线解算时，平差要分三个阶段进行，第一阶段进行初始平差，解算出整周未知数参数的和基线向量的实数解（浮动解）；在第二阶段，将整周未知数固定成整数；在第三阶段，将确定了的整周未知数作为已知值，仅将待定的测站坐标作为未知参数，再次进行平差解算，解求出基线向量的最终解-整数解（固定解）。 初始平差 根据双差观测值的观测方程（需要进行线性化），组成误差方程后，然后组成法方程后，求解待定的未知参数其精度信息，其结果为： 待定参数： 待定参数的协因数阵：， 单位权中误差：。 通过初始平差，所解算出的整周未知数参数本应为整数，但由于观测值误差、随即模型和函数模型不完善等原因，使得其结果为实数，因此，此时与实数的整周未知数参数对应的基线解被称作基线向量的实数解或浮动解。 为了获得较好的基线解算结果，必须准确地确定出整周未知数的整数值。 整周未知数的确定 确定整周未知数的整数值的方法有很多种，目前所采用的方法基本上是以下面将要介绍的有哪些信誉好的足球投注网站法为基础的。有哪些信誉好的足球投注网站法的具体步骤如下： 根据初始平差的结果和，分别以中的每一个整周未知数为中心，以与它们中误差的若干倍为有哪些信誉好的足球投注网站半径，确定出每一个整周未知数的一组备选整数值。 从上面所确定出的每一个整周未知数的备选整数值中一次选取一个，组成整周未知数的备选组，并分别以它们作为已知值，代入原基线解算方程，确定出相应的基线解： ， ， 从所解算出的所有基线向量中选出产生单位权中误差最小那个基线向量结果，作为最终的解算结果，这就是所谓的基线向量整数解（或称固定解）。 ， ， 不过当出现以下情况时，则认为整周未知数无法确定，而无法求出该基线向量的整数解。 是置信水平为时的F分布的接受域，其自由度为f和f。 其中： 称为RATIO值； 也被称为RMS； 称为RDOP 确定基线向量的固定解 当确定了整周未知数的整数值后，与之相对应的基线向量就是基线向量的整数解。 GPS基线解算的分类 单基线解算 定义 当有台GPS接收机进行了一个时段的同步观测后，每两台接收机之间就可以形成一条基线向量，共有条同步观测基线，其中最多可以选出相互独立的条同步观测基线，至于这条独立基线如何选取，只要保证所选的条独立基线不构成闭和环就可以了。这也是说，凡是构成了闭和环的同步基线是函数相关的，同步观测所获得的独立基线虽然不具有函数相关的特性，但它们却是误差相关的，实际上所有的同步观测基线间都是误差相关的。所谓单基线解算，就是在基线解算时不顾及同步观测基线间的误差相关性，对每条基线单独进行解算。 特点 单基线解算的算法简单，但由于其解算结果无法反映同步基线间的误差相关的特性，不利于后面的网平差处理，一般只用在普通等级GPS网的测设中。 多基线解 定义 与单基线解算不同的是，多基线解算顾及了同步观测基线间的误差相关性，在基线解算时对所有同步观测的独立基线一并解算。 特点 多基线解由于在基线解算时顾及了同步观测基线间的误差相关特性，因此，在理论上是严密的。 基线解算阶段的质量控制 质量控制指标及其应用 质量控制指标 单位权方差因子 定义 其中： 为观测值的残差； 为观测值的权； 为观测值的总数。 实质 单位权方差因子又称为参考因子。 数据删除率 定义 在基线解算时，如果观测值的改正数大于某一个阈值时，则认为该观测值含有粗差，则需要将其删除。被删除观测值的数量与观测值的总数的比值，就是所谓的数据删除率。