GPS定位在控制测量中的应用.ppt

GPS在控制测量中的应用;10.2 GPS定位原理;② 卫星钟的钟误差 卫星上虽然使用了高精度的原子钟，但它们也不可避免地存在误差，这种误差既包含着系统性的误差（如钟差、钟速、频漂等偏差），也包含着随机误差。 ;② 对流层延迟 对流层是高度在50km以下的大气层。 GPS卫星信号在对流层中的传播速度V=c/n。c为真空中的光速，n为大气折射率，其值取决于气温、气压和相对湿度等因子。 ③ 多路径误差 多路径误差:经某些物体表面反射后到达接收机的信号如果与直接来自卫星的信号叠加干扰后进入接收机，就将使测量值产生系统误差。 多路径误差对测距码伪距观测值的影响要比对载波相位观测值的影响大得多。多路径误差取决于测站周围的环境、接收机的性能以及观测时间的长短。;（3）与接收机有关的误差 接收机的钟误差 接收机钟有误差。接收机钟差主要取决于钟的质量，与使用时的环境也有一定关系。它对测距码伪距观测值和载波相位观测值的影响是相同的。 接收机的位置误差 在进行授时和定轨时，接收机的位置是已知的，其误差将使授时和定轨的结果产生系统误差。 接收机的测量噪声 用接收机进行GPS测量时，由于仪器设备及外界环境影响而引起的随机测量误差，其值取决于仪器性能及作业环境的优劣。观测足够长的时间后，测量噪声的影响通常可以忽略不计。;（4） 相对论效应 相对论效应：由于卫星钟和接收机钟所处运动状态和重力位不同引起卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差的现象 狭义相对论 若卫星在地心惯性坐标系中的运动速度为Vs，则在地面频率为f 的钟安置到卫星上，其频率 将变为： 两者的频率差为： ;总的影响  总的相对论效应会使一台钟放到卫星上去后比在地面时增加 ,那么解决相对论效应的最简单的办法就是在制造卫星钟时预先把频率降低 。 （5）其它因素 GPS控制部分人为或计算机造成的影响； 由于GPS控制部分的问题或用户在进行数据处理时引入的误差等； 数据处理软件的算法不完善对定位结果的影响。;2 GPS基本定位原理;空间距离交会原理图;（1）GPS定位的各种常用的观测量;GPS信号构成图;??2）对卫星进行测距;（3）GPS定位的分类;（4）伪距测量;伪距观测值的计算;整周跳变修复;周跳探测修复方法;屏幕扫描法;表2载波相位观测值及其差值（无周跳）;表3载波相位观测值及其差值（有周跳）;表4 高次差法周跳影响规律;（2）多项式拟和法;多项式拟合法;在卫星间求差法;3整周未知数N0的确定(1/2);3整周未知数N0的确定(1/2);伪距法 将伪距观测值减去载波相位测量的实际观测值(化为以距离 为单位)后即可得到λN0 。 将整周未知数当作平差中的待定参数——经典方法 1)整数解 短基线测量 2)实数解 长基线测量 多普勒法(三差法) 将相邻两个观测历元的载波相位相减，消去了整周未知数N0， 从而直接解出坐标参数。常用来获得未知参数的初始值。 快速确定整周未知数法 这种方法对某一置信区间所有整数组合一一进行平差，取 估值的验后方差或方差和为最小的一组整周未知数作为整周未 知数的最佳估值。 进行短基线定位时，利用双频接收机只需观测一分钟便能 成功地确定整周未知数。; 由此，在一定置信水平1－α条件下，相应于任一整周模糊度的置信区间应为:;相对定位;伪距观测方程的线性化;对任一历元同步观测的四颗卫星j=1,2,3,4, 令 = , 则方程组形式如下： ;当同步观测的卫星数多于四颗时，则可组成误差方程式：;精度高于伪距法静态绝对定位 需加电离层、对流层等改正 观测值为Φi 进行周跳探测修复及整周模糊度的固定 其结果一般作为相对定位参考 站的近似坐标 ;GPS绝对定位的定位精度主要取决于： 卫星分布的几何图形 观测量精度;平面位置精度因子HDOP(horizontal DOP) 及其相应的平面位置精度 高程精度因子VDOP(Vertical DOP) 及其相应的高程精度 ;空间位置精度因子PDOP(Position DOP)及其相应的三维定位精度 接收机钟差精度因子TDOP(Time DOP)及其钟差精度 几何精度因子GDOP(Geometric DOP)及其相应的中误差;卫星几何分布对精度因子的影响;至少两台接收机固定 连续同步观测 ;ti时刻载波相位观测量;站间单差： 消除了与卫星有关的误差：如卫星钟差 站间距不大时可消除大部分大气误差 多测站时注意选取基站 ;星际二次差;历元间差分;优点： 消除或减弱一些具有 系统性误差的影响 减少平差计算中未知 数的个数