[理学]第5章 基本定位算法.ppt

授课教师：孟凡计电子邮箱：fjmeng@uestc.edu.cn开课单位：空天科学技术研究院 第五章 卫星定位基本方法 本章内容安排 卫星观测量及其测量 静态定位、动态定位（实时定位） 单点定位（绝对定位）、相对定位 多普勒定位 伪距定位、载波相位定位 射电干涉定位 卫星观测量及其测量 卫星定位基本观测量 卫星观测量及其测量 理想情况下卫星至接收机的距离 卫星观测量及其测量 卫星观测量及其测量 载波相位测距原理 卫星观测量及其测量 伪随机码测距与载波相位测距比较 卫星观测量及其测量 静态定位、动态定位（实时定位） 静态定位 如果待定点相对于周围的固定点没有可以觉察到的运动，或者虽有可觉察到的运动，但由于这种运动是如此缓慢以致在一次观测期间（一般为数小时至若干天）无法被觉察到，而只有在两次观测之间（一般为几个月至几年）这些运动才能被反映出来，因而每次进行GPS观测资料的处理时，待定点在ECEF坐标系中的位置都可以认为是固定不动的，确定这些待定点的位置称为静态定位。 静态定位、动态定位（实时定位） 青藏板块GPS监测 静态定位、动态定位（实时定位） 动态定位 如果在一次观测期间 待定点相对于周围的固定 点有可觉察到的运动或者 显著的运动，因而在处理 该时段的观测资料时待定 点的位置将随时变化，确 定这些运动的待定点的位 置称为动态定位。 静态定位、动态定位（实时定位） 用户多样性 速度多异性 定位实时性 数据短时性 精度要求多变性 静态定位、动态定位（实时定位） 静态定位、动态定位（实时定位） 严格地说，静态定位和动态定位的根本区别并不在于待定点本身是否在运动，而在于建立数学模型中待定点的位置是否可看成常数。 也就是说，在观测期间待定点的位移量和允许的定位误差相比是否显著，能否忽略不计。 由于进行静态定位时待定点的位置可视为固定不动，因而就有可能通过大量重复观测来提高定位精度 。随着快速解算整周模糊度技术的出现，静态定位的作业时间可大为减少，因而在普通测量和一般工程测量等领域内也将得到广泛应用。 单点定位（绝对定位）、相对定位 单点定位 独立确定待定点在坐标系中的绝对位置的方法称为单点定位，也称为绝对定位 由于目前GPS系统采用WGS-84系统，因而单点定位的结果也属该坐标系统 。 单点定位（绝对定位）、相对定位 单点定位基本原理 以卫星和用户接收机天线之间的距离（或距离差）观测量为基础，根据已知的卫星瞬时坐标，来确定接收机天线所对应的点位，即观测站的位置。 绝对定位方法的实质是测量学中的空间距离后方交会。原则上观测站位于以3颗卫星为球心，相应距离为半径的3个球与观测站所在平面交线的交点上。 单点定位（绝对定位）、相对定位 单点定位（绝对定位）、相对定位 单点定位（绝对定位）、相对定位 单点定位（绝对定位）、相对定位 动态单点定位 单点动态定位是用安设在一个运动载体上的GPS信号接收机，自主地测得该运动载体的实时位置，从而描述出该运动载体的运动轨迹。 船舶、火车和汽车等不需要太高精度的移动用户大多使用动态单点定位。 单点定位（绝对定位）、相对定位 单点定位（绝对定位）、相对定位 相对定位 相对定位是同步跟踪相同GPS卫星信号的若干台接收机之间确定相对位置的一种定位方法。 单点定位（绝对定位）、相对定位 相对定位优点 由于用同步观测资料进行相对定位时，对于各同步测站来讲有许多误差是相同的或近似的（如卫星钟的时钟误差、卫星星历误差、卫星信号在大气中的传播误差等），在相对定位的过程中这些误差可得以消除或大幅度削弱，因而可获得很高精度的相对位置。 单点定位（绝对定位）、相对定位 相对定位缺点 但进行相对定位时需用多台（至少两台）接收机进行同步观测，若其中一台接收机因故未能按预定计划按时开机或在观测过程中出现故障，都将使得与该测站有关的相对定位工作无法进行。所以相对定位中观测的组织和实施就较单点定位更为复杂，数据处理也更为麻烦。并且至少需给出网中一点的坐标。 单点定位（绝对定位）、相对定位 相对定位的应用 多普勒定位 多普勒效应 由物理学可知，凡是波源（声源或无线电波发射源）和接收者之间有相对运动时，接收者收到的信号频率和波源发出的信号频率之间都会发生改变，这种现象叫多普勒效应。 多普勒定位 接收者收到的信号频率跟波源发出的频率之差称为多普勒频移，它跟波源的频率及其运动速度有关。