(武漢大學(xué))GPS原理及其應(yīng)用009PPT

1、 武漢大學(xué)武漢大學(xué) 測(cè)繪學(xué)院測(cè)繪學(xué)院 GPSGPS原理及其應(yīng)用課程組原理及其應(yīng)用課程組1GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用 ( (九九) )GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用2第四章第四章 距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位4.3 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用34.3觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 同類型同頻率觀測(cè)值的線性組合同類型同頻率觀測(cè)值的線性組合 同類型不同頻率觀測(cè)值的線性組合同類型不同頻率觀測(cè)值的線性組合 不同類型觀測(cè)值的線性組合不同類型觀測(cè)值的線性組合GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用4同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合差分觀測(cè)

2、值差分觀測(cè)值 按差分方式可分為按差分方式可分為: 站間差分站間差分 星間差分星間差分 歷元間差分歷元間差分 按差分次數(shù)可分為：按差分次數(shù)可分為： 一次差一次差 二次差二次差 三次差三次差距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用5概述概述 差分觀測(cè)值的定義差分觀測(cè)值的定義 將相同頻率的將相同頻率的GPS載波相位觀測(cè)值依據(jù)某種方式求差所載波相位觀測(cè)值依據(jù)某種方式求差所獲得的新的組合觀測(cè)值（虛擬觀測(cè)值）獲得的新的組合觀測(cè)值（虛擬觀測(cè)值） 差分觀測(cè)值的特點(diǎn)差分觀測(cè)值的特點(diǎn) 可以消

3、去某些不重要的參數(shù)，或?qū)⒛承?duì)確定待定參數(shù)可以消去某些不重要的參數(shù)，或?qū)⒛承?duì)確定待定參數(shù)有較大負(fù)面影響的因素消去或消弱其影響有較大負(fù)面影響的因素消去或消弱其影響 求差方式求差方式 站間求差站間求差 衛(wèi)星間求差衛(wèi)星間求差 歷元間求差歷元間求差距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用6與接收與接收機(jī)無關(guān)機(jī)無關(guān)與衛(wèi)星與衛(wèi)星無關(guān)無關(guān)空間相關(guān)空間相關(guān)性強(qiáng)性強(qiáng)空間相關(guān)空間相關(guān)性強(qiáng)性強(qiáng)不隨時(shí)間不隨時(shí)間變化變化原始載波相位觀測(cè)值原始載波相位觀測(cè)值mSRmmmLjiktitkiTropL

4、kiIonoLkikiLkitVctVctVtVNtt)()()()()()(距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用7站間求差（站間差分）站間求差（站間差分） 求差方式求差方式 同步觀測(cè)值在接收機(jī)間求差同步觀測(cè)值在接收機(jī)間求差 數(shù)學(xué)形式數(shù)學(xué)形式 特點(diǎn)特點(diǎn) 消除了衛(wèi)星鐘差影響消除了衛(wèi)星鐘差影響 削弱了電離層折射影響削弱了電離層折射影響 削弱了對(duì)流層折射影響削弱了對(duì)流層折射影響 削弱了衛(wèi)星軌道誤差的影響削弱了衛(wèi)星軌道誤差的影響ABI站間差分：B I-A I)()()(,tt

5、tIAIBIBA距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用8星間求差（星間差分）星間求差（星間差分） 求差方式求差方式 同步觀測(cè)值在衛(wèi)星間求差同步觀測(cè)值在衛(wèi)星間求差 數(shù)學(xué)形式數(shù)學(xué)形式 特點(diǎn)特點(diǎn) 消除了接收機(jī)鐘差的影響消除了接收機(jī)鐘差的影響AI星間差分：A J-A IJJ為參考星)()()(,tttIAJAJIA距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用9

6、歷元間求差（歷元間差分）歷元間求差（歷元間差分） 差分方式差分方式 觀測(cè)值在間歷元求差觀測(cè)值在間歷元求差 數(shù)學(xué)形式數(shù)學(xué)形式 特點(diǎn)特點(diǎn) 消去了整周未知數(shù)參數(shù)消去了整周未知數(shù)參數(shù)AI(t )i+1歷元間差分：A I(t )-A I(t)i+1iI(t)i)()(),(11iIAiIAiiIAtttt距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用10單差、雙差和三差單差、雙差和三差 單差：站間一次差分單差：站間一次差分 雙差：站間、星間各求一次差（共兩次差）雙差：站間、星間各求一次差

7、（共兩次差） 三差：站間、星間和歷元間各求一次差（三三差：站間、星間和歷元間各求一次差（三次差）次差）單差單差雙差雙差三差三差)()()(,tttjAjBjBA)()()(,tttjBAkBAkjBA)()(),(,1,1,ikjBAikjBAiikjBAtttt距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用11采用差分觀測(cè)值的缺陷（求差法的缺陷）采用差分觀測(cè)值的缺陷（求差法的缺陷） 數(shù)據(jù)利用率低數(shù)據(jù)利用率低 只有同步數(shù)據(jù)才能進(jìn)行差分只有同步數(shù)據(jù)才能進(jìn)行差分 引入基線矢量替代了

8、位置矢量引入基線矢量替代了位置矢量 差分觀測(cè)值間具有了相關(guān)性，使處理問題復(fù)差分觀測(cè)值間具有了相關(guān)性，使處理問題復(fù)雜化雜化 參數(shù)估計(jì)時(shí)，觀測(cè)值的權(quán)陣參數(shù)估計(jì)時(shí)，觀測(cè)值的權(quán)陣 某些參數(shù)無法求出某些參數(shù)無法求出 某些信息在差分觀測(cè)值中被消除某些信息在差分觀測(cè)值中被消除距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合同類型同頻率相位觀測(cè)值的線性組合GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用12同類型不同頻率觀測(cè)值的線性組合同類型不同頻率觀測(cè)值的線性組合 L1的特性的特性L2的特性的特性2111L1L11L1101)()()(cm0 .19MHz42.15751

9、54LLLionionLionLLfAcfAfcfAff2222L2L22L2202)()()(cm4 .24MHz60.1227120LLLionionLionLLfAcfAfcfAffsedsNCA28.40距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 同類型不同頻率相位觀測(cè)值的線性組合同類型不同頻率相位觀測(cè)值的線性組合GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用13不同頻率的載波不同頻率的載波(L1,L2)相位觀測(cè)值相位觀測(cè)值 兩個(gè)不同頻率的載波兩個(gè)不同頻率的載波(L1,L2)相位觀測(cè)值間線相位觀測(cè)值間線性組合的一般形式性組合的一般形式 n,m)(,2121,LLLLmnfmf

10、ntftmftnftftfccf由于21,LLmnmn距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 同類型不同頻率相位觀測(cè)值的線性組合同類型不同頻率相位觀測(cè)值的線性組合GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用14mnmnmnmnLLLLLionLionmnionLLmnmnmnLLmnmnfffmfnAmnNmNnNfcfmfnf,2122211221,21,21,)()()()(：相位觀測(cè)值的誤差特性電離層延遲：整周未知數(shù)：波長(zhǎng)：頻率： n,m的特性的特性距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 同類型不同頻率相位觀測(cè)值的線性組合同類型不同頻率相位觀

11、測(cè)值的線性組合GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用15常見的線性組合常見的線性組合寬巷組合寬巷組合相位觀測(cè)值相位觀測(cè)值 寬巷組合（寬巷組合（wide-lane）(n=1, m=-1)*利于求解模糊度利于求解模糊度,測(cè)量噪聲大測(cè)量噪聲大.cmffffANNNfcffflanewideLLLLlanewideLLlanewidelanewidewide-laneLLlanewideLLlanewide9 .121cm19.86MHz82.3472112212121距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 同類型不同頻率相位觀測(cè)值的線性組合同類型不同頻率相位觀測(cè)值的線性組合GP

12、S原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用16常見的線性組合常見的線性組合無電離層折射無電離層折射的相位觀測(cè)值的相位觀測(cè)值 無電離層折射的組合（無電離層折射的組合（iono-free）098368. 154573. 221122212122221212122221211222121LLLLLLLLLLLfreeionoLLLLLLLLLLLfreeionofffffffffffAfffffff距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 同類型不同頻率相位觀測(cè)值的線性組合同類型不同頻率相位觀測(cè)值的線性組合GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用17不同類型觀測(cè)值的線性組合不同類型觀測(cè)值的線性組合

13、n 不同類型雙頻觀測(cè)值間的線性組合不同類型雙頻觀測(cè)值間的線性組合n 不同類型單頻觀測(cè)值間的線性組合不同類型單頻觀測(cè)值間的線性組合距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 不同類型觀測(cè)值的線性組合不同類型觀測(cè)值的線性組合GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用181. 不同類型雙頻觀測(cè)值間的線性組合不同類型雙頻觀測(cè)值間的線性組合12122211112222APfAPfANcfANcf2212122212121212121111ffPPAf fAcffNN 距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 不同類型觀測(cè)值的線性組合不同類型觀測(cè)值的線性組合GPS

14、原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用191. 不同類型雙頻觀測(cè)值間的線性組合不同類型雙頻觀測(cè)值間的線性組合221212221222111222221212121212121212121212121111f fAPPffffPPffffANNcffffPPNNff 代入：得：距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 不同類型觀測(cè)值的線性組合不同類型觀測(cè)值的線性組合GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用201. 不同類型雙頻觀測(cè)值間的線性組合不同類型雙頻觀測(cè)值間的線性組合12121212121212121 122120ccfffffPPNNfff Pf PNff 即為寬巷觀測(cè)值。將代入：得：距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 觀測(cè)值的線性組合觀測(cè)值的線性組合 不同類型觀測(cè)值的線性組合不同類型觀測(cè)值的線性組合GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用211. 不同類型雙頻觀測(cè)值間的線性組合不同類型雙頻觀測(cè)值間的線性組合 22121 1221 1222212121 1221 122121 1220IIffANNf fPPNNLLPPNN 此外，還可做變化：