参考-IRM第05讲-GPS卫星定位原理.ppt

观测方程的线性化及平差模型 第三章 GPS卫星定位原理 载波相位测量的观测方程线性化形式为: ——测站k的坐标近似值向量 ——测站k的坐标近似值向量的 改正数向量 第三章 GPS卫星定位原理 单差观测方程的误差方程式模型 单差观测值模型的误差方程为: 两观测站同步观测卫星数为nj，则误差方程组为: 若同步观测同一组卫星的历元数为nt，同理可列出其误差方程组 双差观测方程的误差方程式模型（1/3） 两观测站，同步观测卫星Sj和Sk一个历元，并以Sj为参考卫星，其双差观测方程的误差方程式为： 若同步观测卫星数为 nj 时 第三章 GPS卫星定位原理 第三章 GPS卫星定位原理 双差观测方程的误差方程式模型（2/3） 基线两端同步观测同一组卫星的历元数为nt，则相应的误差方程组为 : 第三章 GPS卫星定位原理 双差观测方程的误差方程式模型（3/3） 相应的法方程式及其解可表示为: 5、差分GPS定位原理 差分GPS可分为: 1.单站GPS的差分 2.局部区域GPS差分 3.广域差分 第三章 GPS卫星定位原理 第三章 GPS卫星定位原理 （1）单站GPS的差分 根据差分GPS基准站发送的信息方式可将 单站GPS差分定位分为: 位置差分 伪距差分 相位差分 第三章 GPS卫星定位原理 位置差分原理 1、两站观测同一组卫星 2、消去了基准站和用户站的共同误差,提高了定位精度 3、站间距离在100km以内 基站 流动站 计算坐标值 已知坐标值 坐标偏差 坐标改正 第三章 GPS卫星定位原理 伪距差分原理 ： 基站 流动站 计算伪距值 伪距观测值 伪距偏差 伪距改正 基站提供所有可见卫星的Δρj和dρj 消去公共误差，提高定位精度 随着用户到基准站距离的增加又出现了系统误差 第三章 GPS卫星定位原理 载波相位差分原理 原理： 基站 流动站 相位观测值 流动站的坐标 分为修正法和差分法，修正法与伪距差分类似。 差分法(RTK) 相位观测值 差分计算 消去公共误差，能实时给出厘米级高精度的定位结果 电台的功率限制了用户到基准站距离，作用范围几十公里。 广泛用于工程测量中 第三章 GPS卫星定位原理 局部区域GPS差分系统 1、多个差分GPS基准站，至少一个监控站。 2、作用距离在 200~300km 3、用户接收的是坐标、伪距、相位等改正 3、用户采用加权平均法或最小方差法平差 第三章 GPS卫星定位原理 5.6.3 广域差分 广域差分（Wide Area DGPS,WADGPS）技术的基本思想: 是对GPS观测量的误差源加以区分，并对每一个误差源分别加以“模型化”，然后将计算出来的每一个误差源的误差修正值（差分改正值），通过数据通讯链传输给用户，对用户GPS接收机的观测误差加以改正，以达到削弱这些误差源的影响，改善用户GPS定位精度的目的。 广域差分主要模型化以下三类GPS定位的误差源： 星历误差、大气延时误差、卫星钟差误差 广域差分GPS系统的工作流程 1、在已知的多个监测站上，跟踪观测GPS卫星的伪距、相位等信息； 2、监测站将所接受的信息全部传输到中心站； 3、中心站计算出三项误差改正； 4、将这些误差改正用数据通讯链传输给用户； 5、用户根据这些误差改正自己观测到的伪距、相位、星 历等信息，计算出高精度结果。 第三章 GPS卫星定位原理 广域差分GPS系统的特点 1、用户的定位精度对空间距离的敏感程度比较小； 2、投资少，经济效益好； 3、定位精度较高，且分布均匀； 4、可扩展性好； 5、技术复杂，维护费用高，可靠性及安全性稍差。 第三章 GPS卫星定位原理 甘肃林业职业技术学院测绘工程系 IRM第05讲补充 GPS卫星定位原理 GPS的定位实质： 把卫星视为“动态”的 控制点，在已知其瞬时 坐标的条件下，进行空 间距离后方交会，确定 用户接收机天线所处的 位置。 第三章 GPS卫星定位原理 第一节 概述 定位方式： 按接收机天线所处的状态不同 （1）静态定位 （2）动态定位 按参考点位置的不同 （1）单点定位 （2）相对定位。 动态定位：在定位过程中，接收机位于运动着的载体，天线也处于运动状态的定位。 第三章 GPS卫星定位原理 按照接收机载体的运动速度： （1）低动态（几十米/秒） （2）中等动态（几百米/秒） （3）高动态（几千米/秒） 第三章 GPS卫星定位原理 静态定位与动态定位的不同点: 动态定位：可靠性强，定位精度高，在大地测量、工程测量 中得到了广泛的应用，是精密定位中的基本模式。