五、GPS卫星定位基本原理. (1).ppt

GPS定位的各种常用的观测量 L1载波相位观测值 L2载波相位观测值 调制在L1上的C/A-code伪距 调制在L2上的P-code伪距 Dopple观测值 GPS定位的各种常用的观测量（续） GPS定位方法分类 按参考点的不同位置划分为： （1）绝对定位（单点定位）： 在地球协议坐标系中，确定观测站相对地球质心的位置。 （2）相对定位： 在地球协议坐标系中，确定观测站与地面某一参考点之间的相对位置。 GPS定位方法分类 按用户接收机作业时所处的状态划分： （1）静态定位： 在定位过程中，接收机位置静止不动，是固定的。静止状态只是相对的，在卫星大地测量中的静止状态通常是指待定点的位置相对其周围点位没有发生变化，或变化极其缓慢，以致在观测期内可以忽略。 （2）动态定位： 在定位过程中，接收机天线处于运动状态。 GPS定位方法分类 自相关系数的测定方法由接收机锁相环路中的相关器和积分器来完成 码相关(对齐)精度：码元宽度的1%， 5.3 载波相位测量 5.4 整周跳变的修复 建筑物或树木等障碍物的遮挡 电离层电子活动剧烈 多路径效应的影响 卫星信噪比(SNR)太低 接收机的高动态 接收机内置软件的设计不周全 周跳的特点（1/2） 周跳只引起载波相位观测量的整周数发生跳跃，周跳为波长的整数倍，小数部分则是正确的。 周跳具有继承性，即从发生周跳的历元开始，以后所有历元的相位观测值都受到这个周跳的影响。 周跳发生非常频繁。 周跳修复的必要性 相位观测值中存在周跳，相当于观测值中存在粗差，将会严重影响GPS基线解算过程中的最小二乘估计，使基线解算失败或严重歪曲基线解算的结果。在GPS动态定位中，如数值为1周的周跳不修复，将会导致数10cm的误差。这对于高精度的GPS测量是无法接受的。 周跳的探测与修复是GPS载波相位数据处理中不可缺少的组成部分,只有消除了周跳的“干净”相位数据，才能用于GPS精密定位。 周跳探测的基本思路 周跳探测的原理是建立在粗差定位的基础上的。首先，由观测数据组成适当的检测量序列，使得周跳在该检测量序列中以粗差的形式表示出来。然后，检测该检测量序列中的粗差，确定周跳的位置和大小。这样就要求在去掉检测量序列的系统性变化后剩下的随机变化部分要远远小于可能发生的最小周跳值。 5.5 GPS绝对定位 定位模式 绝对定位（单点定位） 相对定位（差分定位） 定位时接收机天线的运动状态 静态定位－天线相对于地固坐标系静止 动态定位－天线相对于地固坐标系运动 获得定位结果的时效 事后定位 实时定位 观测值类型 伪距测量 载波相位测量 差分GPS定位原理(1) 差分定位/差分GPS（DGPS – Differential GPS） 利用设置在坐标已知的点（基准站）上的GPS接收机测定GPS测量定位误差，用以提高在一定范围内其它GPS接收机（流动站）测量定位精度的方法 在参考点（已知点）上固定一台接收机，通过参考点的观测，由卫星和参考点已知坐标及观测数据求得星站距离或位置改正数，将此改正数发送给流动站接收机，流动站接收机用观测数据和收到的改正数计算流动站的精确位置。 差分GPS定位原理(2) 差分GPS的基本原理 利用误差的空间相关性 以上各类误差中除多路径效应均具有较强的空间相关性，从而定位结果也有一定的空间相关性。 差分GPS的基本原理 利用基准站（设在坐标精确已知的点上）测定具有空间相关性的误差或其对测量定位结果的影响，供流动站改正其观测值或定位结果 差分改正数的类型 距离改正数：利用基准站坐标和卫星星历可计算出站星间的计算距离，计算距离减去观测距离即为距离改正数。 位置（坐标改正数）改正数：基准站上的接收机对GPS卫星进行观测，确定出测站的观测坐标，测站的已知坐标与观测坐标之差即为位置的改正数。 差分GPS定位原理(3) 差分GPS的分类 根据时效性 实时差分 事后差分 根据观测值类型 伪距差分 载波相位差分 根据差分改正数 位置差分（坐标差分） 距离差分 根据工作原理和差分模型 局域差分（LADGPS – Local Area DGPS） 单基准站差分 多基准站差分 广域差分（WADGPS – Wide Area DGPS） 差分GPS系统 单站差分GPS 局部区域差分（LADGPS） 广域差分GPS系统（WADGPS） 增强型GPS系统：伪卫星、多基准站（VRS）等 单站差分 位置差分：位置改正数 伪距差分：伪距改正数 载波相位差分（RTK）：修正法与差分法 差分GPS定位 差分观测值的形成 站间差分、星间差分和历元间差分 差分观测值 相对定位的基本观测量及其线性组合 线性组合（二） 线性组合（三） 相对定位 RTK – Real Time Kinematic（