GNSS復(fù)習(xí)整理

1、GNSS復(fù)習(xí)總結(jié)第一章 緒論（一） GPS的組成部分（1）空間部分GPS衛(wèi)星星座（2）地面控制部分地面監(jiān)控系統(tǒng)（3）用戶部分GPS信號(hào)接收機(jī)、用戶、數(shù)據(jù)處理相關(guān)內(nèi)容（二）各部分功能（1）GPS衛(wèi)星的基本功能.接收和存儲(chǔ)由地面監(jiān)控站發(fā)來的導(dǎo)航信息，接收并執(zhí)行監(jiān)控站的控制指令.衛(wèi)星上設(shè)有微處理機(jī)，進(jìn)行部分必要的數(shù)據(jù)處理工作.通過星載的高精度原子鐘（銫鐘和銣鐘）提供精密的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn).向用戶發(fā)送定位信息.在地面監(jiān)控站的指令下，通過推進(jìn)器調(diào)整衛(wèi)星的姿態(tài)和啟用備用衛(wèi)星。（2）主控站主要任務(wù) 編算衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘差和大氣修正參數(shù)，并傳入注入站； 提供全球定位系統(tǒng)的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn) 調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星 啟用備用衛(wèi)星以代

2、替失效的衛(wèi)星（3）監(jiān)控站的作用接收衛(wèi)星信號(hào) 監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的工作狀態(tài)（4）注入站的作用將控制站編算的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘的改正數(shù)等注入相應(yīng)的衛(wèi)星存儲(chǔ)系統(tǒng)（5） 接收信號(hào)機(jī)的作用 接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號(hào)，以獲取必要的定位信息及觀測(cè)量，并經(jīng)數(shù)據(jù)處理而完成工作。（6） GPS的組成部分天線、信號(hào)處理、控制顯示、記錄裝置、電源（7） 衛(wèi)星定位技術(shù)的特點(diǎn) 定位精度高全天候測(cè)量高效率測(cè)量多功能、用途廣易操作（8） GNSS技術(shù)的應(yīng)用 大地測(cè)量工程測(cè)量變形監(jiān)測(cè)海洋測(cè)量攝影測(cè)量地形與地籍測(cè)量農(nóng)業(yè)、漁業(yè)和林業(yè)大氣研究資源、環(huán)境檢測(cè)和野外調(diào)查移動(dòng)通信11其他科學(xué)第二章 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)(一) 坐標(biāo)系統(tǒng)的種類空固坐

3、標(biāo)系：與地球自轉(zhuǎn)無關(guān)、在空間固定的坐標(biāo)系統(tǒng)地固坐標(biāo)系：與地球體相固連的坐標(biāo)系統(tǒng)(二) 天球坐標(biāo)系（1） 天球：天文學(xué)中為便于研究天體的位置和運(yùn)動(dòng)而引進(jìn)的假想圓球面。（2） 天極：地球自轉(zhuǎn)的中心軸線簡稱地軸，將其延伸就是天軸，天軸與天球的交點(diǎn)稱為天極。（3） 天球赤道：通過地球質(zhì)心M與天軸垂直的平面稱為天球赤道面，天球赤道面與天球相交的大圓就稱為天球 赤道 （4） 天球子午圈：包含天軸并通過地球上任一點(diǎn)的平面稱為天球子午面，天球子午面與天球相交的大圓稱為天 球子午圈。（5） 時(shí)圈：通過天軸的平面與天球相交的半個(gè)大圓稱為時(shí)圈。（6） 黃道：地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道平面稱為黃道面，它與天球相交的大圓稱為

4、黃道。它就是當(dāng)?shù)厍蚶@太陽公轉(zhuǎn)時(shí)，觀測(cè)者所看到的太陽在天球上運(yùn)動(dòng)的軌跡。（7） 黃赤交角：天球赤道面與黃道面的交角約為23.5°，稱為黃赤交角。（8） 春分點(diǎn)：當(dāng)太陽在黃道上從南半球向北半球運(yùn)行時(shí)，天球赤道與黃道的交點(diǎn)稱為春分點(diǎn)。（9） 在天文學(xué)和衛(wèi)星大地測(cè)量學(xué)中，建立參考系的重要基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)面是春分點(diǎn)和天球赤道面。（10） 天球空間直角坐標(biāo)系：原點(diǎn)、X、Y、Z。（11） 天球球面坐標(biāo)系：原點(diǎn)、赤經(jīng)、赤緯、向徑長度（12） 歲差：地球在繞太陽運(yùn)行時(shí)，地球自轉(zhuǎn)軸的方向在天球上緩慢地移動(dòng)，春分點(diǎn)在黃道上隨之緩慢移動(dòng)。（13） 章動(dòng)： 如果將觀測(cè)時(shí)的北天極稱為瞬時(shí)北天極，與之相應(yīng)的天球赤道和

5、春分點(diǎn)稱為瞬時(shí)天球赤道和瞬時(shí)春分點(diǎn)，在日月引力等因素的影響下，瞬時(shí)北天極將繞平北天極順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，其軌跡大致為橢圓形，這種現(xiàn)象稱為章動(dòng)，周期約為18.6年。（14） 協(xié)議天球坐標(biāo)系：由于歲差和章動(dòng)的影響，天球坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向在不斷地旋轉(zhuǎn)變化，為此我們只能選 擇某一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)刻的瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸和地心至瞬時(shí)春分點(diǎn)的方向，經(jīng)該時(shí)刻的歲差和章動(dòng)改正后，作為z軸和x軸的方向。(三) 地球坐標(biāo)系（1） 空間直角坐標(biāo)系：原點(diǎn)、X、Y、Z（2） 大地坐標(biāo)系：原點(diǎn)、B、L、H（3） 極移：地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)地球體的位置并不是固定的，因而極點(diǎn)在地球表面上的位置是隨時(shí)間而變化的。（4） 協(xié)議地球坐標(biāo)系：以協(xié)議地極為基準(zhǔn)點(diǎn)的

6、地球坐標(biāo)系。（5） 參心坐標(biāo)系：原點(diǎn)一般位于地球質(zhì)心附近（四）時(shí)間系統(tǒng)（1） 恒星時(shí)：以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)的周日視運(yùn)動(dòng)所確定的時(shí)間。（2）太陽時(shí)：以太陽的周日視運(yùn)動(dòng)所確定的時(shí)間。（3）原子時(shí)：采用位于海平面上的銫CS133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)，在零磁場(chǎng)中躍遷輻射振蕩9192631770個(gè)周期的時(shí)間間隔為一原子時(shí)秒。（4） GPS時(shí)間系統(tǒng)簡稱為GPST，由主控站的原子鐘控制。其屬于原子時(shí)系統(tǒng)，秒長與原子時(shí)相同，但與國際原子時(shí)具有不同的原點(diǎn)。（5） 協(xié)調(diào)世界時(shí)：一種以原子時(shí)秒長為基礎(chǔ)，在時(shí)刻上盡量接近于世界時(shí)的一種折衷的時(shí)間系統(tǒng)。第三章衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)及GPS衛(wèi)星歷（一）影響GPS衛(wèi)星軌道的

7、因素地球重力場(chǎng)的引力、太陽、月亮和其他天體的引力、太陽光壓、大氣阻力、地球潮汐力（二）各種作用力按其影響分為兩類：（1）中心力假設(shè)地球?yàn)閯蛸|(zhì)球體的引力（2）非中心力攝動(dòng)力，包括地球非球形對(duì)稱的作用力、日月引力、大氣阻力、光輻射壓力、地球潮汐（三）軌道六參數(shù)長半軸as、偏心率es、真近點(diǎn)角fs軌道平面傾角i、升交點(diǎn)赤徑、近地點(diǎn)角距計(jì)算真近點(diǎn)角的兩個(gè)輔助參數(shù)：平近點(diǎn)角Ms 、偏近點(diǎn)角Es（四）GPS衛(wèi)星星歷（1）衛(wèi)星的星歷:是描述有關(guān)衛(wèi)星軌道的信息。（2）GPS衛(wèi)星星歷的提供方式，一般有兩種：預(yù)報(bào)星歷（廣播星歷）：相對(duì)于某一參考?xì)v元的開普勒軌道參數(shù)必要的軌道攝動(dòng)改正項(xiàng)參數(shù)后處理星歷（精密星歷）：是

8、通過衛(wèi)星發(fā)射的含有軌道信息的導(dǎo)航電文傳遞給用戶的，用戶接收機(jī)接 收到這些信號(hào)，經(jīng)過解碼便可獲得所需要的衛(wèi)星星歷 第四章GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文和衛(wèi)星信號(hào)（一）幾個(gè)概念（1）彌散性介質(zhì)：（2）群波：（3）折射率：（二）測(cè)距碼（1）隨機(jī)噪聲碼：碼是用以表達(dá)某種信息的二進(jìn)制數(shù)的集合,是一組二進(jìn)制的數(shù)碼序列。這一序列，又可以表達(dá)成以0和1為幅度的時(shí)間函數(shù)。假設(shè)，一組碼序列u（t），對(duì)某一時(shí)刻來說，碼元是0或1完全是隨機(jī)的，但其出現(xiàn)的概率均為1/2。這種碼元幅度的取值完全無規(guī)律的碼序列，通常稱為隨機(jī)碼序列，也叫做隨機(jī)噪聲碼序列。（2）偽隨機(jī)噪聲碼：雖然隨機(jī)碼具有良好的自相關(guān)特性，但由于它是一種非周期性的序列

9、，不服從任何編碼規(guī)則，所以實(shí)際上無法復(fù)制和利用。因此，為了實(shí)際的應(yīng)用，GPS采用了一種偽隨機(jī)噪聲碼，簡稱偽隨機(jī)碼或偽碼。（3）自相關(guān)系數(shù)：（4）C/A碼 1性質(zhì)：C/A碼是一種用于識(shí)別衛(wèi)星、測(cè)量距離和向民間用戶傳送導(dǎo)航電文的偽噪聲碼。 2特點(diǎn)：碼長很短，易于捕獲，碼元寬度較大，精度較低（5） P碼 1性質(zhì)：P碼是由兩個(gè)載波發(fā)送給GPS用戶的另一個(gè)偽噪聲碼 2特點(diǎn)：保密性高，是GPS衛(wèi)星的軍用碼 碼長很長，難以捕獲 碼元寬度為C/A碼的1/10，可用于較精密的定位（5） C/A碼與P碼的作用： 1為用戶傳送導(dǎo)航電文。 2用作測(cè)量GPS信號(hào)接收天線和GPS衛(wèi)星之間距離的測(cè)距信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位的實(shí)

10、時(shí)解算。 3用于識(shí)別來自不同GPS衛(wèi)星而同時(shí)到達(dá)GPS信號(hào)接收天線的GPS信號(hào)。（3） 導(dǎo)航電文定義：是包含有關(guān)衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時(shí)間系統(tǒng)、衛(wèi)星鐘運(yùn)行狀態(tài)、軌道攝動(dòng)改正、大氣折射改正和由C/A碼捕獲P碼等導(dǎo)航信息的數(shù)據(jù)碼（D碼）。（1） 性質(zhì)：導(dǎo)航電文也是二進(jìn)制碼，依規(guī)定格式組成，按幀向外播送。（2）內(nèi)容：書P64（4） 兩種載波（1）性質(zhì)：L1載波：f1154×f01575.42MHZ 波長1=19.03cm L2載波：f2120×f01227.60MHZ 波長224.42cm（2）特點(diǎn):在L1上，調(diào)制有C/A碼、P碼、數(shù)據(jù)碼，而在L2載波上只有P碼和數(shù)據(jù)碼。(5

11、） 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)（1） 信號(hào)解調(diào)的方法：復(fù)制碼與衛(wèi)星信號(hào)相乘、平方解調(diào)法（2）優(yōu)缺點(diǎn)：（6） GPS政策（1） SA1含義：是一種導(dǎo)致非特許用戶不能夠獲得高精度實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位的秘密方法。2影響：GPS廣播星歷引入人為隨時(shí)間變化的誤差，從而降低了GPS衛(wèi)星在軌位置精度，以致絕對(duì)定位的二維位置精度只能達(dá)到±100m，高程精度±150m。GPS信號(hào)的載波引入了人為的信號(hào)，而導(dǎo)致GPS信號(hào)接收機(jī)捕獲和跟蹤GPS信號(hào)困難，甚至引起載波跟蹤環(huán)路的失鎖，從而不能獲取連續(xù)可靠的導(dǎo)航定位。（2） AS1含義：P碼加密措施，也叫“反電子欺騙技術(shù)”。2影響：P碼譯密成Y碼后，非特許用戶更難破譯

12、，從而難以使用P碼作導(dǎo)航定位。（3） SA、AS采取措施1局域差分測(cè)量網(wǎng)（LADGPS）2廣域差分測(cè)量網(wǎng)（WADGPS）3全球差分測(cè)量網(wǎng)（WWDGPS）（七）GPS衛(wèi)星位置計(jì)算思路（1）計(jì)算衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)（2）將上述坐標(biāo)分別繞X軸旋轉(zhuǎn)-i角、繞Z軸旋轉(zhuǎn)-Wk角，求出衛(wèi)星在地固系下的坐標(biāo)第五章GPS衛(wèi)星定位基本原理（一）定位方法的分類（1）按照參考點(diǎn)的不同位置分：絕對(duì)定位（單點(diǎn)定位）、相對(duì)定位（2）按用戶接收機(jī)在作業(yè)中所處狀態(tài)分：靜態(tài)定位、動(dòng)態(tài)定位（3）按照測(cè)距原理分：偽距法定位、載波相位測(cè)量定位（二）偽距測(cè)量（1）基本原理：測(cè)距碼、復(fù)制碼、時(shí)間延遲、自相關(guān)系數(shù)、偽距（2）定義：由

13、于衛(wèi)星鐘、接收機(jī)鐘的誤差以及無線電信號(hào)經(jīng)過電離層和對(duì)流層中的延遲，實(shí)際測(cè)出的距離A與衛(wèi)星到接收機(jī)的幾何距離B有一定的差值，因此，一般稱量測(cè)出的距離為偽距。（3）偽距與幾何距離的關(guān)系:P99(三）載波相位測(cè)量(1)重建載波：在進(jìn)行載波相位測(cè)量之前，首先要進(jìn)行解調(diào)工作，設(shè)法將調(diào)制在載波上的測(cè)距碼和衛(wèi)星電文去掉，重新獲取載波。（2）載波相位測(cè)量的原理：相位差的小數(shù)部分、累計(jì)的整周數(shù)（3）整周未知數(shù)的確定（解算）方法：1偽距法2經(jīng)典方法：整數(shù)解、實(shí)數(shù)解3多普勒法（4）修復(fù)周跳的方法：屏幕掃描法、用高次差或多項(xiàng)式擬合法、曲線擬合、在衛(wèi)星間求差法、用雙頻觀測(cè)值修復(fù)周跳、根據(jù)平差后的殘差發(fā)現(xiàn)和修復(fù)整周跳變（

14、四）載波相位觀測(cè)量的線性組合（1）求差法：1在接收機(jī)間求差2在衛(wèi)星間求差3在歷元間求差（2）常用的線性組合：1寬巷2窄巷3無電離層折射（3）幾何精度因子：是衡量定位精度的很重要的一個(gè)系數(shù)，它代表GPS 測(cè)距誤差造成的接收機(jī)與空間衛(wèi)星間的距離矢量放大因子。實(shí)際表征參與定位解的從接收機(jī)至空間衛(wèi)星的單位矢量所勾勒的形體體積與GDOP成反比，故又稱為幾何精度因子。（五）差分GPS定位原理（1）差分的概念：觀測(cè)值之間求差，消除公共誤差，以提高定位精度。（2）RTK技術(shù)：P127第六章 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航（重）（一）動(dòng)態(tài)定位方法單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位、實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位、后處理差分動(dòng)態(tài)定位（2） GPS測(cè)速的原理（3）

15、GPS測(cè)時(shí)、*測(cè)姿的思路第7章 GPS測(cè)量的誤差來源及其影響（一）誤差來源（二）電離層折射誤差：GPS信號(hào)通過電離層時(shí)，傳播路徑會(huì)發(fā)生彎曲，傳播速度也會(huì)產(chǎn)生變化，此時(shí)用信號(hào)的傳 播時(shí)間乘以光速得到的距離不等于衛(wèi)星至接收機(jī)間的幾何距離，這種偏差即為電離層折射誤差。電離層是彌散性介質(zhì)。群波的傳播速度與單一波不同。偽距測(cè)量時(shí)，測(cè)距碼是以群速傳播的；而載波相位測(cè)量時(shí)可按單一波計(jì)算。因此，偽距測(cè)量與載波相位測(cè)量的電離層折射改正數(shù)大小相等，方向相反。天頂方向延遲可達(dá)50m，高度角為20°可達(dá)150m。（3） 電離層折射的改正：雙頻改正模型、電離層改正模型、不同觀測(cè)值求差（4） 對(duì)流層折射誤差：電

16、磁波信號(hào)通過對(duì)流層時(shí)信號(hào)傳播路徑也會(huì)發(fā)生彎曲，從而產(chǎn)生的誤差稱為對(duì)流層折射誤 差。（5） 對(duì)流層折射改正模型（1）霍普菲爾德（Hopfield）模型（2）薩斯塔莫寧公式（3）勃蘭克模型（六）減弱對(duì)流層折射改正殘差影響的主要措施（1）氣象參數(shù)在測(cè)站直接測(cè)定（2）引入附加代估參數(shù)（3）利用同步觀測(cè)量求差（4）利用水汽輻射計(jì)直接測(cè)定信號(hào)傳播的影響。（七）多路徑誤差（1）多路徑誤差：在GPS測(cè)量中被測(cè)站附近的反射物質(zhì)所反射的衛(wèi)星信號(hào)（反射波）如果直接進(jìn)入接收天線的話，將和直接來自衛(wèi)星的信號(hào)（直射波）產(chǎn)生干涉，從而使觀測(cè)值偏離真值產(chǎn)生所謂的“多路徑誤差”。（2）由多路徑效應(yīng)：于多路徑的信號(hào)傳播所引起的干

17、涉時(shí)延效應(yīng)稱為“多路徑效應(yīng)”。（3）減弱和消除方法1恰當(dāng)選擇站址避免臨近有大面積平靜的水面不宜在山坡上圓圈不宜有高層建筑物2對(duì)接收機(jī)要求在天線下設(shè)異徑板或抑徑圈接受天線對(duì)極化特性不同的反射信號(hào)應(yīng)該有較強(qiáng)的抑制作用3適當(dāng)延長觀測(cè)時(shí)間(8） 衛(wèi)星星歷誤差（1）衛(wèi)星星歷誤差：由衛(wèi)星星歷給出的衛(wèi)星在空間的位置與衛(wèi)星的實(shí)際位置之差稱為衛(wèi)星星歷誤差（2）按性質(zhì)分為兩類：預(yù)報(bào)星歷、實(shí)測(cè)星歷（3）星歷誤差對(duì)定位影響1對(duì)單點(diǎn)定位的影響2對(duì)相對(duì)定位的影響（4）解決方法：建立自己的衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)獨(dú)立定軌軌道松弛法:半短弧法（徑向誤差、切向誤差、法向誤差）；短弧法（6個(gè)軌道參數(shù)的改正值作為未知數(shù)）；相對(duì)定位：星歷誤差對(duì)兩

18、個(gè)相聚不太遠(yuǎn)的測(cè)站的影響基本相同（5）軌道松弛法局限性：采用這種方法時(shí)，測(cè)區(qū)必須有一定規(guī)模數(shù)據(jù)處理復(fù)雜采用這種方法，其他誤差可能被吸收到星歷誤差中，得到的精度有虛假成分（九）衛(wèi)星鐘誤差（1）衛(wèi)星鐘誤差：直接用衛(wèi)星鐘的讀數(shù)與GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相比得到的誤差稱物理同步誤差加上改正數(shù)后的衛(wèi)星鐘讀書和GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間之差為數(shù)學(xué)同步誤差。（2）物理同步誤差：用衛(wèi)星鐘的讀數(shù)與GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相比而得出的誤差。（3）數(shù)學(xué)同步誤差：改正數(shù)后的衛(wèi)星鐘讀數(shù)和GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間之差。（4）消除方法：在大地定位中則需采用在接收機(jī)間求一次差來進(jìn)一步消除它。（十）相對(duì)論效應(yīng)（1）相對(duì)論效應(yīng)：由于衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘所處的狀態(tài)（速度和重力位）

19、不同而引起衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘產(chǎn)生相對(duì)鐘誤差的現(xiàn)象。（2）解決方法：在制造衛(wèi)星鐘的頻率時(shí)預(yù)先將其頻率降低相應(yīng)的數(shù)量。（十一）觀測(cè)誤差（1）觀測(cè)的分辨誤差之外（包括接收機(jī)天線相對(duì)測(cè)站點(diǎn)的安置誤差）。（2）解決方法：適當(dāng)增加觀測(cè)量（12） 接收機(jī)的鐘差（1）接收機(jī)的鐘差：接收機(jī)鐘玉衛(wèi)星鐘之間同步差為1微秒，由此引起的等效距離誤差為300米。（2）解決辦法：1作為未知數(shù)納入方程進(jìn)行數(shù)據(jù)處理求解。（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位）2象衛(wèi)星鐘那樣，將其表示為多項(xiàng)式的形式，在觀測(cè)量的平差計(jì)算中，求解多項(xiàng)式的系數(shù)。（靜態(tài)絕對(duì)定位）3在定位精度要求較高時(shí)，可以采用高精度的外接頻標(biāo)（時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)）4在精密相對(duì)定位中，還可以利用觀測(cè)值求差

20、的方法，有效地減弱接收機(jī)鐘差的影響。（13） 天線相位中心偏差（1）天線相位中心偏差：接收機(jī)天線的相位中心與理論上的相位中心位置不同（2）解決方法：1如果采用同一類型的天線，在相距不遠(yuǎn)的兩個(gè)或多個(gè)觀測(cè)站上同步觀測(cè)同一組衛(wèi)星2觀測(cè)值求差法（十四）等效距離誤差將各項(xiàng)誤差投影到測(cè)站至衛(wèi)星的連線上，它們對(duì)距離的影響稱為等效距離誤差（十五）各種誤差對(duì)載波相位測(cè)量和偽距測(cè)量的影響（1）影響相同的誤差有：1與衛(wèi)星有關(guān)的誤差：衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘誤差、相對(duì)論效應(yīng)。2對(duì)流層折射3接收機(jī)的鐘誤差、位置誤差、（2）影響不同的有：1電離層折射影響：大小相同、方向相反。2多路徑效應(yīng)：對(duì)偽距的影響較為嚴(yán)重。第8章 GPS

21、測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施（1） GPS在布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)的優(yōu)點(diǎn)（1） 測(cè)量精度高（2）選點(diǎn)靈活、不需要造標(biāo)、費(fèi)用低（3）全天侯作業(yè)（4）觀測(cè)時(shí)間短（5）觀測(cè)、處理自動(dòng)化（2） GPS網(wǎng)的精度衡量指標(biāo) 相鄰點(diǎn)基線長度精度對(duì)GPS網(wǎng)的精度，主要取決于網(wǎng)的用途。精度指標(biāo)，通常以網(wǎng)中相鄰點(diǎn)之間的距離誤差來表示（標(biāo)準(zhǔn)差、固定誤差、比例誤差、相鄰點(diǎn)間距離）（三）網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)（1）幾個(gè)基本概念1觀測(cè)時(shí)段：測(cè)站上開始接收衛(wèi)星信號(hào)到停止接收，連續(xù)觀測(cè)的時(shí)間間隔稱為觀測(cè)時(shí)段。2同步觀測(cè)：多臺(tái)接收機(jī)同時(shí)對(duì)同一組衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)。3基線向量：對(duì)同步觀測(cè)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所獲得的同步觀測(cè)測(cè)站間的坐標(biāo)差。4截止高度角：接收機(jī)觀測(cè)衛(wèi)星

22、的高度角限值，低于此限值的衛(wèi)星不被觀測(cè)。5采樣間隔：接收機(jī)連續(xù)兩個(gè)觀測(cè)歷元間的時(shí)間間隔。6獨(dú)立基線：由相互函數(shù)獨(dú)立的差分觀測(cè)值所確定出的基線向量。當(dāng)某一時(shí)段有m臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行同步觀測(cè)時(shí)，可得到m-1條獨(dú)立基線。（2）GPS網(wǎng)常用的布網(wǎng)形式有以下幾種：1跟蹤站式2會(huì)戰(zhàn)式3多基準(zhǔn)站式（樞紐點(diǎn)式）4同步圖形擴(kuò)展式5單基準(zhǔn)站式（3） 同步圖形擴(kuò)展式 1形式：多臺(tái)接收機(jī)在不同測(cè)站上進(jìn)行同步觀測(cè)，在完成一個(gè)時(shí)段的同步觀測(cè)后，又遷移到其它的測(cè)站上進(jìn)行同步觀測(cè)，每次同步觀測(cè)都可以形成一個(gè)同步圖形，在測(cè)量過程中，不同的同步圖形間一般有若干個(gè)公共點(diǎn)相連，整個(gè)GPS網(wǎng)由這些同步圖形構(gòu)成。 2優(yōu)點(diǎn)：擴(kuò)展速度快，圖形強(qiáng)度

23、較高，且作業(yè)方法簡單。 3適用范圍：C，D級(jí)網(wǎng) 4采用同步圖形擴(kuò)展式布設(shè)GPS基線向量網(wǎng)時(shí)的觀測(cè)作業(yè)方式主要以下幾種式：點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式、混連式 點(diǎn)連式：形式：相鄰的同步圖形間只通過一個(gè)公共點(diǎn)相連。這樣，當(dāng)有m臺(tái)儀器共同作業(yè)時(shí)，每觀測(cè)一個(gè)時(shí)段，就可以測(cè)得m-1個(gè)新點(diǎn)，當(dāng)這些儀器觀測(cè)觀測(cè)了s個(gè)時(shí)段后，就可以測(cè)得1+s(m-1)個(gè)點(diǎn)。 優(yōu)點(diǎn)：作業(yè)效率高，圖形擴(kuò)展迅速。 缺點(diǎn)：圖形強(qiáng)度低，如果連接點(diǎn)發(fā)生問題，將影響到后面的同步圖形。 邊連式：形式：相鄰的同步圖形間有一條邊（即兩個(gè)公共點(diǎn)）相連。這樣，當(dāng)有m臺(tái)儀器共同同作業(yè)時(shí)，每觀測(cè)一個(gè)時(shí)段，就可以測(cè)得m-2個(gè)新點(diǎn)，當(dāng)這些儀器觀測(cè)觀測(cè)了s個(gè)時(shí)段后

24、，就可以2+s（m-2）測(cè)得個(gè)點(diǎn)。 優(yōu)點(diǎn)：作業(yè)效率較高，圖形強(qiáng)度較強(qiáng)。 網(wǎng)連式：形式：相鄰的同步圖形間有3個(gè)（含3個(gè)）以上的公共點(diǎn)相連。這樣，當(dāng)有m臺(tái)儀器共同作業(yè)時(shí)，每觀測(cè)一個(gè)時(shí)段，就可以測(cè)得個(gè)m-k新點(diǎn)，當(dāng)這些儀器觀測(cè)了s個(gè)時(shí)段后，就可以測(cè)得k+s（m-k）個(gè)點(diǎn)。 優(yōu)點(diǎn)：圖形強(qiáng)度最強(qiáng) 缺點(diǎn)：作業(yè)效率低 混連式：在實(shí)際GPS作業(yè)中，并非單一觀測(cè)作業(yè)模式，只有選擇的靈活采用這幾種方式 特點(diǎn)：最常用的作業(yè)方式，點(diǎn)連式、邊連式，網(wǎng)連式的結(jié)合體（4） GPS必要的獨(dú)立基線1定義：測(cè)定網(wǎng)中所有點(diǎn)的坐標(biāo)所需要的獨(dú)立基線的最少數(shù)量。2計(jì)算公式最少觀測(cè)時(shí)段計(jì)算：smin=n*l/m（網(wǎng)點(diǎn)總數(shù)、最低平均重復(fù)設(shè)站

25、次數(shù)、接收機(jī)臺(tái)數(shù)）獨(dú)立基線數(shù)：lt=smin（m-1)3例：某網(wǎng)由100個(gè)點(diǎn)構(gòu)成，計(jì)劃用4臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行觀測(cè)，如果要求平均重復(fù)設(shè)站次數(shù)不得低于2.0，問至少需要觀測(cè)多少個(gè)時(shí)段，可測(cè)得多少獨(dú)立基線，必要獨(dú)立基線是多少？（5） 網(wǎng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)網(wǎng)的基準(zhǔn)：1位置基準(zhǔn)：由給定的起算點(diǎn)坐標(biāo)確定 2方向基準(zhǔn)：由給定的起算方位角確定 3尺度基準(zhǔn)：電磁波測(cè)距邊決定（6） 網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)：效率指標(biāo)、可靠性指標(biāo)、精度指標(biāo)。效率指標(biāo)：理論最少觀測(cè)期數(shù)與設(shè)計(jì)的觀測(cè)期數(shù)的比值即（7） 布網(wǎng)準(zhǔn)則：為保證對(duì)衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤觀測(cè)和衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量，要求測(cè)站上空應(yīng)盡可能的開闊，在10-15高度角以 上不能有成片的障礙物。為減少各種電磁波對(duì)

26、GPS衛(wèi)星信號(hào)的干擾，在測(cè)站周圍約200m的范圍內(nèi)不能有強(qiáng)電磁波干擾源。為避免或減少多路徑效應(yīng)的發(fā)生，測(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離對(duì)電磁波信號(hào)反射強(qiáng)烈的地形、地物，如高層建筑、成片水域等。為便于觀測(cè)作業(yè)和今后的應(yīng)用，測(cè)站應(yīng)選在交通便利，上點(diǎn)方便的地方。測(cè)站應(yīng)選擇在易于保存的地方。（四）建立GPS的流程測(cè)前：項(xiàng)目立項(xiàng)、方案設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)、測(cè)繪資料收集整理、儀器檢驗(yàn)檢定、踏勘選點(diǎn)、埋石測(cè)中：作業(yè)隊(duì)進(jìn)駐、衛(wèi)星狀態(tài)預(yù)報(bào)、觀測(cè)計(jì)劃制定、作業(yè)調(diào)度及外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)儲(chǔ)備份、基線解算及質(zhì)量控制 測(cè)后：網(wǎng)平差（數(shù)據(jù)處理、分析）及質(zhì)量控制、整理成果技術(shù)總結(jié)、項(xiàng)目驗(yàn)收（5） 接收機(jī)檢驗(yàn)（1）內(nèi)部噪聲水平的檢驗(yàn)：主要是由于接收機(jī)硬件

27、的不完善所引起的。檢驗(yàn)方法：零基線檢驗(yàn)法、超短基線檢驗(yàn)法（2）天線相位中心穩(wěn)定性的檢驗(yàn)：相對(duì)定位法(六）GPS測(cè)量的作業(yè)模式靜態(tài)相對(duì)定位、快速靜態(tài)相對(duì)定位、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位和動(dòng)態(tài)相對(duì)定位、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量RTK第九章GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理（一）GPS數(shù)據(jù)處理與常規(guī)測(cè)量數(shù)據(jù)處理相比的顯著特點(diǎn)(1)數(shù)據(jù)量大(2)處理過程復(fù)雜(3)處理方法形式多(4)自動(dòng)化程度高(二）基本步驟：GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理可分為觀測(cè)值的粗加工、預(yù)處理、基線向量解算（相對(duì)定位處理）和GPS基線向量網(wǎng)與地面網(wǎng)數(shù)據(jù)的聯(lián)合處理等基本步驟。（三）數(shù)據(jù)預(yù)處理的目的：1、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波檢驗(yàn)，剔除粗差，刪除無效無用的數(shù)據(jù)2、統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式，將各

28、類接收機(jī)的數(shù)據(jù)文件加工成彼此兼容的標(biāo)準(zhǔn)化文件。3、GPS衛(wèi)星軌道方程的標(biāo)準(zhǔn)化，一般用一多項(xiàng)式擬合觀測(cè)時(shí)段內(nèi)的星歷數(shù)據(jù)4、診斷整周跳變，發(fā)現(xiàn)并恢復(fù)周跳，使觀測(cè)值復(fù)原5、對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行各種模型改正，常見的是大氣折射模型改正。（四）基線解算（1）定義：利用多個(gè)測(cè)站的GPS同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，獲得這些測(cè)站之間坐標(biāo)差的過程。（2）步驟： 1、解算出整周未知數(shù)參數(shù)的和基線向量的實(shí)數(shù)解（浮動(dòng)解） 2、將整周未知數(shù)固定成整數(shù) 3、將確定了的整周未知數(shù)作為已知值，僅將待定的測(cè)站坐標(biāo)作為未知參數(shù)，再次進(jìn)行平差解算，解求出基線向量的最終解-整數(shù)解（固定解）（3）分類：單基線解、多基線解（4）質(zhì)量控制指標(biāo)單位權(quán)方差：數(shù)據(jù)刪除

29、率：在基線解算時(shí)，如果觀測(cè)值的改正數(shù)大于某一個(gè)閾值時(shí)，則認(rèn)為該觀測(cè)值含有粗差，則需要將其刪除。被刪除觀測(cè)值的數(shù)量與觀測(cè)值的總數(shù)的比值，就是所謂的數(shù)據(jù)刪除率 RATIO： RDOP：所謂RDOP值指的是在基線解算時(shí)待定參數(shù)的協(xié)因數(shù)陣的跡（）的平方根，即 RMS 同步環(huán)閉合差：同步環(huán)閉合差是由同步觀測(cè)基線所組成的閉合環(huán)的閉合差。異步環(huán)閉合差：不是完全由同步觀測(cè)基線所組成的閉合環(huán)稱為異步環(huán)，異步環(huán)的閉合差稱為異步環(huán)閉合差。重復(fù)基線較差：不同觀測(cè)時(shí)段，對(duì)同一條基線的觀測(cè)結(jié)果，就是所謂重復(fù)基線。這些觀測(cè)結(jié)果之間的差影響GPS基線解算結(jié)果的幾個(gè)因素及其應(yīng)對(duì)方法一影響基線解算結(jié)果的因素主要有以下幾條：1、基

30、線解算時(shí)所設(shè)定的起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確起點(diǎn)坐標(biāo)不準(zhǔn)確，會(huì)導(dǎo)致基線出現(xiàn)尺度和方向上的偏差。2、少數(shù)衛(wèi)星的觀測(cè)時(shí)間太短，導(dǎo)致這些衛(wèi)星的整周未知數(shù)無法準(zhǔn)確確定當(dāng)衛(wèi)星的觀測(cè)時(shí)間太短時(shí)，會(huì)導(dǎo)致與該顆衛(wèi)星有關(guān)的整周未知數(shù)無法準(zhǔn)確確定，而對(duì)與基線解算來講，對(duì)于參與計(jì)算的衛(wèi)星，如果與其相關(guān)的整周未知數(shù)沒有準(zhǔn)確確定的話，就將影響整個(gè)基線解算結(jié)果3、在整個(gè)觀測(cè)時(shí)段里，有個(gè)別時(shí)間段里周跳太多，致使周跳修復(fù)不完善4、在觀測(cè)時(shí)段內(nèi)，多路徑效應(yīng)比較嚴(yán)重，觀測(cè)值的改正數(shù)普遍較大對(duì)流層或電離層折射影響過大5、對(duì)流層或電離層折射影響過大（6）影響GPS基線解算結(jié)果因素的判別及應(yīng)對(duì)措施1影響GPS基線解算結(jié)果因素的判別 對(duì)于影響GPS基線解算結(jié)果因素，有些是