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第五章　GPS定位基本原理 测距交会法是常用的定点方法 空间三维距离交会 平面二维距离交会; 一、定位基本原理 设GPS卫星的三维坐标分别 为(Xj，Yj，Zj)，那么，距离 交会法求解P点3维坐标 （X, Y, Z）的观测方程为： ;二、 GPS基本观测量 1.码相位观测量： 测码伪距 2. 载波相位观测量： 相位观测值或测相伪距； 伪距： 由卫星发射的测距码信号到达接收机天线的传播时间乘以光速得出的量测距离。由于卫星钟、接收机钟的误差以及卫星信号经过电离层和对流层中的延迟影响，实际测出的距离与卫星到接收机的几何距离之间，不可避免地会存在一定差值，所以称其为“伪距”。;三、GPS卫星定位的方法 1、依据定位所采用观测值的类型： 伪距法定位 载波相位测量定位 差分GPS定位 2、根据接收机的运动状态： 静态定位 动态定位 3、按照参考点的不同位置： 绝对定位（单点定位） 相对定位;说明： 实际应用中，上述各种GPS定位方法，是相互交叉和联系的。 比如： （1）在静态定位和动态定位中，均包含绝对定位和相对定位两种方式。绝对定位有伪距法定位、载波相位测量定位；相对定位有伪距法定位、载波相位测量定位以及差分GPS定位。 （2）为了缩短观测时间，提高作业效率，在上述基本定位方式的基础上，近年来又发展了一些快速定位的方法，如准动态相对定位法和快速静态相对定位等。;四、GPS卫星定位的精度 伪距绝对定位 民用C/A码实时伪距绝对定位：坐标分量精度5~10m；三维综合精度15m~30m； 军用P码实时伪距绝对定位：坐标分量精度1~3m；三维综合精度3m~6m； 载波相位观测值绝对定位 实时或准实时定位：坐标分量精度0.1~0.3m； 事后24小时连续定位：三维精度可达2~3cm。 ;表1：基于伪距的GPS相对定位;表2：基于载波相位观测值的GPS相对定位 ;§5.2 码相位测量及其观测方程 一、码相位观测 码相位观测，就是测量GPS卫星发射的测距码信号C/A码或P（Y）码，到达用户接收机天线的传播时间，也称为时间延迟测量。 ; ; 当 时 可得 此式即为伪距测量的基本方程。 式中nλ称为测距模糊度。测距离小于测距码的波长（如用P码测距），则n＝0，有 称为无模糊度测距。 ;传播时间中包含了卫星钟差、接收机钟差（卫星钟与接收机钟不同步）以及电离层延迟、对流层延迟等大气延迟的影响： 卫星钟差 ：卫星钟时间和标准GPS时之间的时间偏差。 接收机钟差 :接收机钟时间和标准GPS时之间的时间偏差。 ;电离层延迟引起的距离偏差： 在天顶方向可达50m，在接近地平方向时（高度角为20°）则可达150m 对流层延迟引起的距离偏差： 它随着用户高程及其气象要素的不同而变化，且与信号的高度角有关。在天顶方向，其影响达2.3m，在高度角为10°时，其影响可达20m 。 ?还有包括相对论效应、多路径效应、地球固体潮影响、伪距的测量噪声以及其它未模型化的误差影响等。 ;二、测码伪距观测值的观测方程 观测历元t，卫星Sj与接收机Ti之间的测码伪距观测值为： 因此，测码伪距的观测方程为： 为卫星至接收机的几何距离 观测方程中有接收机坐标（X，Y，Z）和接收机钟差ti四个未知数。因此GPS接收机必须同时至少测定4颗卫星的距离，才能解算出接收机的三维坐标值。 ;§5.3 载波相位测量及其观测方程 一、引言 1、载波相位测量的优缺点 优点： 码相位测量的精度较低。 P码伪距量测精度为30 cm，C/A码伪距精度为3m左右。 载波相位测量的精度比码相位测量的精度要高。目前，GPS测地型接收机的载波相位测量精度一般为1~2mm，有的精度更高。 缺点： 整周模糊度问题 周跳问题 ;2、载波重建 GPS信号是一种调制波，因而GPS接收机接收到载波的相位已不再连续，所以在进行载波相位测量以前，首先要进行解调工作，设法将调制在载波上的测距码和卫星电文去掉，重新获取载波，这一工作称为重建载波。 重建载波一般可采用两种方法 码相关法：用户可同时提取测距码信号和卫星电文，但用户必须知道测距码的结构； 平方法：用户无须掌握测距码的结构，但只能获得载波信号而无法获得测距码和卫星电文。 ;二、载波相位测量 载波相位测量的观测量是指GPS接收机Ti所接收到的卫星载波信号与接收机本振参考信号的相位差： 通常载波相位或相位差测量只是测出一周以内的相位值。 实际测量中，自某一初始时刻（t0）开始，如果对载波