GPS衛(wèi)星定位技術(shù)與應(yīng)用

1、GPS衛(wèi)星定位技術(shù)與應(yīng)用第一章 緒論一、基本概念1. 衛(wèi)星導(dǎo)航定位及基本作用1 ）衛(wèi)星定位：通過衛(wèi)星的瞬時位置利用空間距離后方交會的方法確定點位置。優(yōu)點：經(jīng)濟(jì)、快速、精度均勻，不受天氣和時間限制，可以全天候作業(yè)原理：1.通過衛(wèi)星進(jìn)行距離交會是GPS系統(tǒng)的基礎(chǔ)2 .接收機(jī)通過測定信號傳播時間來測定衛(wèi)星與接收機(jī)之間的距離3 .為了測定信號的傳播時間，GPS需要有高精度的鐘4 .要進(jìn)行定位，用戶除了要知道衛(wèi)星的距離外，還需要知道衛(wèi)星的位置5 .GPS信號穿過地球的電離層和對流層時，會產(chǎn)生信號延遲2）衛(wèi)星導(dǎo)航：通常指運載工具的實時動態(tài)定位，即三維位置、速度和包括航向偏轉(zhuǎn)、縱向搖擺、橫向搖擺三個角度的姿

2、態(tài)的確定。3）基本作用：向各類用戶和運動平臺實時提供準(zhǔn)確、連續(xù)的位置、速度和時間信息。目前的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：GPS， GLONASS， GALILEO， BDS4W寸空彳f息 when、where、what object 、what change4A服務(wù)目標(biāo) anyone、 anything 、 anytime 、 anywhere4 ）衛(wèi)星三角測量：由地面上的測站拍攝衛(wèi)星的瞬時位置測定地面點的坐標(biāo)2.衛(wèi)星定位的基本觀測量：距離、距離差1 ）距離差定位方式：雙曲面定位系統(tǒng)（NNSS、 TSICADA）2 ）距離定位方式：球面定位系統(tǒng)（GPS、 GLONASS、Galileo、BDS）3 ） GP

3、S發(fā)展趨勢：GIS/GPS/RS組成的3s集成系統(tǒng)GPS/INS 組合導(dǎo)航系統(tǒng)GNSS座球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)二、全球定位系統(tǒng)（GPS）1 . 功能特點：導(dǎo)航、定位、授時1 . 采用距離定位方式，進(jìn)行測距空間交會定點2 .提供精密的全天候的位置、速度和時間信息3 .能夠進(jìn)行連續(xù)的、實時的三維定位2 .衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用：1 ）在測量學(xué)中的主要應(yīng)用：大地測量、地球動力學(xué)研究、測量控制網(wǎng)聯(lián)測、航空遙感測量、地形測量、地籍測量、土地資源調(diào)查測量、海洋測量、精密工程測量、工程變形監(jiān)測等。2 ） 在導(dǎo)航學(xué)中的主要應(yīng)用：車輛、船只和飛機(jī)的精密導(dǎo)航、測速以及運動目標(biāo)的監(jiān)控與管理等。3 ） 在其它相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域中的主要應(yīng)

4、用：運動載體姿態(tài)測量，彈道導(dǎo)彈的制導(dǎo)，近地衛(wèi)星的定軌，精密測時以及氣象學(xué)和大氣物理學(xué)的研究等。4）在海陸空的應(yīng)用：1、衛(wèi)星導(dǎo)航定位陸地應(yīng)用：國家、區(qū)域、工程等大地測量控制網(wǎng)測設(shè)；工程建設(shè)的施工放樣測量；土建工程的實時監(jiān)控；大型建筑和油氣田的沉降監(jiān)測；地球板塊運動狀態(tài)和地殼形變測量；陸地、海洋大地測量基準(zhǔn)的測定；精細(xì)農(nóng)業(yè)監(jiān)測2、衛(wèi)星導(dǎo)航定位海洋應(yīng)用：海底大地測量控制網(wǎng)的布測；海底地形的精細(xì)測量；浮標(biāo)拋設(shè)和暗礁爆破等海洋工程的精確定位；水文測量，驗潮網(wǎng)的測設(shè)；海洋油氣平臺的就位和復(fù)位測定；海底沉船位置的精確探測，海底管道敷設(shè)測量；遠(yuǎn)洋船舶最佳航線測定，在途航行實時調(diào)度和監(jiān)測；內(nèi)河船只的實時調(diào)度和自

5、主導(dǎo)航測量3、衛(wèi)星導(dǎo)航定位航空、航天應(yīng)用：航空應(yīng)用：民航飛機(jī)的在途自主導(dǎo)航；飛機(jī)精密著陸；攝影和遙感飛機(jī)的七維狀態(tài)參數(shù)和三維姿態(tài)參數(shù)測量；飛機(jī)空中加油控制；機(jī)群編隊飛行的安全保護(hù)；航空援救的探尋和定點測量；機(jī)載地球物理勘探；飛機(jī)探測災(zāi)區(qū)大小和標(biāo)定測量航天應(yīng)用：低軌通訊衛(wèi)星群的實時軌道測量；衛(wèi)星入軌和衛(wèi)星回收的實時點位測量； 載人航天器在軌防護(hù)探測；星載GPS的遮掩天體大小和大氣參數(shù)測量；對地觀測衛(wèi)星的七維狀態(tài)參數(shù)和三維姿態(tài)參數(shù)測量。3.GPS組成：1.空間星座部分 GPS衛(wèi)星網(wǎng)（21+3顆衛(wèi)星）2 .地面監(jiān)控部分地面監(jiān)控系統(tǒng)（主控站： 1 注入站： 3 監(jiān)控站：5）3 .用戶設(shè)備部分.一一GP

6、S信號接收機(jī)4 .GNSS常規(guī)的、主要的應(yīng)用技術(shù)：DGPS技術(shù)一一靜態(tài)相對定位技術(shù)RTK技術(shù)一一實時動態(tài)差分技術(shù)PPP技術(shù)一一GPS精密單點定位測量技術(shù)FKP/VRS/MAC技術(shù)（多基站）網(wǎng)絡(luò)RTK定位技術(shù)ITS技術(shù)智能交通技術(shù)STGPS術(shù)一一超站式集成測繪系統(tǒng)5 .GNSS技術(shù)的“四多”特性：多領(lǐng)域、多模式、多用途、多機(jī)型三、中國的GPS技術(shù)發(fā)展1. 中國衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用：1）通訊、通信行業(yè)用 GNSS進(jìn)行時間同步測控2）電力、有線電視、城市地下管道采用GNSM設(shè)線路3）交通、運輸部門用 GNSS等相關(guān)集成技術(shù)營建ITS系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)4）公安、銀行、醫(yī)療、消防等用GNSS營建緊急救援或報警系

7、統(tǒng)5）汽車、船舶、飛機(jī)等用GNSS導(dǎo)航定位6） GIS數(shù)據(jù)提供商用GNSS采集地理信息相關(guān)數(shù)據(jù)，并提供位置信息相關(guān)服務(wù)（LBS）7）廣播電視行業(yè)用 GNSS與羅盤制造衛(wèi)星電視定向接收天線8）電子商務(wù)領(lǐng)域，GNNS甚至應(yīng)用于CRM客戶管理和物流配送體系9）數(shù)字城市、智慧城市廣泛采用GNSS系統(tǒng)2.我國衛(wèi)星定位產(chǎn)業(yè)四個重點發(fā)展方向：1）單一 GPS接收機(jī)將向多星座兼容接收機(jī)發(fā)展，高精度定位向綜合服務(wù)技術(shù)迅速發(fā)展2 ）衛(wèi)星導(dǎo)航在智能交通的應(yīng)用迅速發(fā)展，以車載導(dǎo)航為核心的移動目標(biāo)監(jiān)控、管理與服務(wù)市場3）以差分定位技術(shù)為核心的差分網(wǎng)建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)差分技術(shù)迅速發(fā)展4）以個性化移動信息終端為核心的移動導(dǎo)航產(chǎn)品市

8、場，個人位置服務(wù)將成為衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用新領(lǐng)域第二章 衛(wèi)星大地測量基礎(chǔ)一、衛(wèi)星大地測量及技術(shù)1 . 衛(wèi)星大地測量學(xué)：研究利用人造地球衛(wèi)星解決大地測量學(xué)問題，利用空間技術(shù)手段進(jìn)行區(qū)域或全球大地測量的學(xué)科。2 .衛(wèi)星大地測量學(xué)的技術(shù)1 ）衛(wèi)星地面跟蹤觀測技術(shù)2）衛(wèi)星對地觀測技術(shù)3）衛(wèi)星對衛(wèi)星觀測技術(shù)3.幾種現(xiàn)代衛(wèi)量測量技術(shù)1） VLBI:甚長基線干涉測量2） GPS全球定位系統(tǒng)3） SLR衛(wèi)星激光測距4） SA衛(wèi)星雷達(dá)測高二、坐標(biāo)系統(tǒng)1. 天球坐標(biāo)系：與地球自轉(zhuǎn)無關(guān)，用于描述衛(wèi)星的位置和狀態(tài)的坐標(biāo)系。1 ）章動、歲差原因 : 日、月、地球與其他星體的相對運動，地球內(nèi)部質(zhì)量分布的不均勻。歲差：地球差異旋轉(zhuǎn)

9、產(chǎn)生的回歸年與恒星年的時間差1 .日月歲差：由于日月引力作用而引起的地球自轉(zhuǎn)軸繞黃道的垂直軸旋轉(zhuǎn)的一種長期運動。50.371 年，周期約為25800年。2 .行星歲差：由于行星引力對地球繞日運動軌道的攝動而引起的變化。0.134 /年周期約為 100 萬年。3 .總歲差：赤道與黃道由于日月歲差和行星歲差引起的緩慢運動。章動：地球在公轉(zhuǎn)軌道上左右搖擺的周期運動。2）三種天球坐標(biāo)系：1 .瞬時真天球坐標(biāo)系: 由瞬時真天極、瞬時真赤道面和瞬時真春分點所定義的天球坐標(biāo)系。2 .瞬時平天球坐標(biāo)系: 由瞬時平天極、瞬時平赤道面和瞬時平春分點所定義的天球坐標(biāo)系。3 .協(xié)議天球坐標(biāo)系: 相應(yīng)于某一確定時刻為標(biāo)

10、準(zhǔn)歷元的一種特定的天球坐標(biāo)系。2.地球坐標(biāo)系：隨地球自轉(zhuǎn)，用于表示地球觀測站的空間位置的坐標(biāo)系。1 ）極移 : 由于地球體內(nèi)復(fù)雜的運動而引起自轉(zhuǎn)軸相對于表面不斷變動的現(xiàn)象。2）兩種地球坐標(biāo)系：1 .瞬時地球坐標(biāo)系：準(zhǔn)地固坐標(biāo)系。固聯(lián)在地球上，以地球質(zhì)心為原點， Z 軸 指向瞬時地北極， X 軸指向瞬時真赤道與格林威治平子午 線交點方向，構(gòu)成右手坐標(biāo)系，以確定 Y 軸方向。2 .協(xié)議地球坐標(biāo)系：地固坐標(biāo)系。固聯(lián)在地球上，以地球質(zhì)心為原點， Z 軸指 向國際協(xié)議原點（CIO） ， X 軸指向協(xié)議赤道與格林威治平子午線交點方向，構(gòu)成右手坐標(biāo)系，以確定 Y 軸方向。3 .協(xié)議地球坐標(biāo)系：1） CTS-

11、84坐標(biāo)系：協(xié)議地球坐標(biāo)系，由一組具有已知的精確地心坐標(biāo)的臺站所具體體現(xiàn) 的。2） WGS-84坐標(biāo)系：固聯(lián)在地球上，以地球質(zhì)心為原點，Z軸指向BIH系統(tǒng)所定義的協(xié)議地極（CTP）的方向，X軸指向BIH1984.0的零度子午面與 CTP赤道的交點方向，構(gòu)成右手坐標(biāo)系，以確定Y軸方向。橢球基本大地參數(shù)：（書P31）a 6378137mGM 3.986005 1014m3/s2 C2,04.8416685 10 47.292115 10 5rad /s橢球幾何參數(shù)：（長華侵；4 = 6378137 m 恒平ttJ, =6356752310 m扁率 a = 1/298,257223563三、衛(wèi)星大地

12、測量中的時間系統(tǒng)1 .世界時（UT）:以平子夜為零時起算的平太陽時，以地球自轉(zhuǎn)運動來計量。2 .原子時（AT）:以穩(wěn)定度很高的原子能級躍遷的頻率作為標(biāo)準(zhǔn)的時間。3 .協(xié)調(diào)世界時（UTQ:是一種介于原子時和世界時之間的標(biāo)準(zhǔn)時間的服務(wù)方法， 定義接近世界時的折中時間系統(tǒng)，秒長采用原子鐘進(jìn)行控制。4 .力學(xué)時（DT）:人造地球衛(wèi)星動力學(xué)中所要求的時間系統(tǒng)。其基本單位采用國際 秒制，與原子時的尺度相一致。5 .GPS時間（GPST： GPS時屬于原子時系統(tǒng)，由 GPS主控站的原子鐘控制，GPS什么時候開始，時與協(xié)調(diào)世界時（UTQ在1980年1月6日0時相一致。其從何處后隨著時間成整倍數(shù)積累，至1987

13、年該差值4S。四、衛(wèi)星運動（了解）衛(wèi)星運動狀態(tài)：受地球、太陽、月球?qū)πl(wèi)星的引力，太陽光壓、地球潮汐力等影響。 衛(wèi)星受到的作用力：1.地球質(zhì)心引力（中心力）-無攝運動、無攝軌道 2.攝動力（非中心力） 有攝運動、有攝軌道第三章GPS定位系統(tǒng)信號和接收機(jī)的基本工作原理GPS衛(wèi)星信號采用組合碼調(diào)制技術(shù)（偽隨機(jī)碼擴(kuò)頻技術(shù)）組合碼調(diào)制技術(shù)：將衛(wèi)星導(dǎo)航電文（基帶信號）經(jīng)偽隨機(jī)碼擴(kuò)頻技術(shù)成為組合碼，再對L頻段的載波進(jìn)行BPS頜制（正交調(diào)制）。作用：提高系統(tǒng)導(dǎo)航定位精度，使系統(tǒng)具有很高的抗電子干擾能力和極強的保密能力。偽距：接收機(jī)到 GPS衛(wèi)星之間的距離。碼：表達(dá)信息的二進(jìn)制數(shù)及其組合。衛(wèi)星信號的調(diào)制分為二級

14、調(diào)制：第一級是導(dǎo)航電文調(diào)制到測距隨機(jī)碼：采用二進(jìn)制編碼序列“模二和”算法，調(diào)制結(jié)果是把數(shù)據(jù)碼（導(dǎo)航電文）從50Hz擴(kuò)展到1.023MHz（對于C/A碼），從而在接收信 號時，采用CDMA原理，可提高獲取數(shù)據(jù)碼的信噪比。 第二級是測距碼調(diào)制到載波：采用二進(jìn)制信號“波形相 乘”的算法，將導(dǎo)航電文與測距碼合成后的二進(jìn)制碼調(diào) 制到載波上，實現(xiàn)了第二次擴(kuò)頻，把測距碼（ C/A）從 1.023MHz 擴(kuò)展至ij 1575.42MHz （L1）,在接收機(jī)接收 GPS 信號時，根據(jù) CDMA原理，可以提高 C/A碼的信噪比”產(chǎn)生。、偽隨機(jī)碼：由二進(jìn)制碼組成的偽隨機(jī)序列，由“多級反饋移位寄存器 偽隨機(jī)序列：具有

15、非隨機(jī)序列自相關(guān)特性的有周期性的二進(jìn)制序列。1 .C/A碼（粗碼）：用于分址、搜捕衛(wèi)星信號、粗測距，具有一定抗干擾能力，并提供民用 的明碼。2 .P碼（精碼）：用于分址、通過 C/A碼獲取衛(wèi)星信號，精密測距，具有較強抗干擾能力, 提供特許用戶使用的受控密碼。3 .GPS衛(wèi)星信號構(gòu)成：載波信號，測距信號，導(dǎo)航信號GPSt位系統(tǒng)通常采用兩種偽隨機(jī)碼：C/A碼和P碼泅距相P幽 C碼）偽隨機(jī)嗎18碑衛(wèi)星伯號數(shù)據(jù)碼（號斷電文，D碼）L2戟波d導(dǎo)航電文（D碼）1 .導(dǎo)航電文：1）組成：衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時間系統(tǒng)、衛(wèi)星鐘偏差校正參數(shù)、軌道攝動改正參數(shù)、大氣折射改正參數(shù)、遙測碼、交換信息等。2）格式：組

16、成數(shù)據(jù)幀，按幀向外播發(fā)。由25幀組成，播發(fā)時間12.5min ,播發(fā)速度50bit/s。1幀一 5子幀 1子幀一 10字 1字- 30bit 1bit需0.02s25 * 1500bit/ 幀 =25*5* 300bit / 子幀2 .導(dǎo)航電文內(nèi)容：（1）遙測碼（TLM）:用于指導(dǎo)用戶是否可選用衛(wèi)星（2）轉(zhuǎn)換碼（HOW）:用于輔助用戶轉(zhuǎn)換 C/A碼至P碼 （3）第一數(shù)據(jù)塊（DATAD;（4）第二數(shù)據(jù)塊（DATA2； （5）第三數(shù)據(jù)塊（DATA33 .衛(wèi)星星歷:用于確定衛(wèi)星瞬間位置的信息，可以分為三類：1）衛(wèi)星歷書（Almanac,精度：數(shù) km）2）廣播星歷（BroadcastEphemeri

17、s ,精度：1m）：也叫預(yù)報星歷，是指相對參考?xì)v 元的外推星歷。3）精密星歷（PreciseEphemeris,精度：520cm）:精密星歷是不含外推誤差的實 測后處理星歷。衛(wèi)星軌道參數(shù)一一六個開普勒元素升交扁壽經(jīng)工軌道梗海GPS接收機(jī)1 .GPS接收機(jī)分類1）按通道工作原理分2）按用途分 3）按載波頻率分4）按通道數(shù)分2 .基本結(jié)構(gòu)：1）天線 2）主機(jī) 3）電源四五六七為重點第四章GPS定位的基本觀測量及誤差分析一、GPS定位基本原理：p = c - At二、GPS定位基本觀測量原始觀測量碼相位觀測值載波相位觀測值/ C小碼,碼元宏網(wǎng)3m,精度工9mP碼碼元寬羽.3m.精度:L1代波二波氏精

18、度ft：L2極波士波精度0.24mi1）碼相位偽距測量：將偽碼發(fā)生器產(chǎn)生的與衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)完全相同的碼經(jīng)過延時器延 時同本機(jī)復(fù)制碼進(jìn)行相關(guān)處理，得到衛(wèi)星信號延遲傳播時間Al從而獲得偽距：p= c At。測量原理：p =c A t基* *學(xué).f =!0.23MHZC/A 事:fj = 0.事元1 l»iP0 :f2= 23MHZ . 3工卻即3偵利用測距碼測距的必要條件：必須了解測距碼的結(jié)構(gòu)利用測距碼進(jìn)行測距的優(yōu)點：采用的是CDMA （碼分多址）技術(shù)易于捕獲微弱的衛(wèi)星信號可提高測距精度便于對系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理（如AS）2）載波相位測量：作為傳輸工具，把搭載于其上的測距碼和導(dǎo)航電文從衛(wèi)星傳

19、播到地 面，對于測量型接收機(jī)，載波又同時用作為測量信號，接收機(jī)對接 收到的載波進(jìn)行相位測量，獲得高精度的載波相位觀測值，從而實 現(xiàn)厘米乃至毫米級的高精度基線測量。測量原理：p =入A（）工產(chǎn)軟:ft = 154fI575.42yfHZt 2j=J 5*, 03ct»tj枇謹(jǐn)；120f-i227.60MHZ , =24.42cttt整周模糊度：載波相位觀測值小數(shù)部分精確可知，整周（整數(shù)）不知周跳：在跟蹤衛(wèi)星過程中，由于信號被障礙物擋住而暫時中斷或受無線電信號干擾 而造成信號失鎖，發(fā)生周跳現(xiàn)象。要解決的問題：1.載波重建技術(shù)（重建載波：將非連續(xù)的載波信號恢復(fù)成連續(xù)的載波信號），2.整周未

20、知數(shù)解算，3.周跳判斷、修復(fù)三、GPS數(shù)據(jù)觀測值格式1.GPS觀測值形式：O1C/A碼偽距（L1）P碼偽距（L1、L2）載波相位（L1、L2）多普勒頻移（L1、L2）多普勒頻移：由于衛(wèi)星和接收機(jī)之間的相對運動, 接收到的載波頻率發(fā)生變化。反映了衛(wèi)星和接收 機(jī)的相對運動速度，衛(wèi)星速度已知，利用多普勒 頻移觀測值可以求得接收機(jī)的瞬時運動速度。2.GPS數(shù)據(jù)觀測彳1格式：1）本機(jī)格式：接收機(jī)存儲數(shù)據(jù)的格式2） RINEX格式：統(tǒng)一格式，與接收機(jī)無關(guān)的數(shù)據(jù)交換格式3） SP3格式：精密星歷格式，IGS精密星歷采用此格式四、GPS誤差來源GPS與GPS衛(wèi)星不"關(guān)的誤差衛(wèi)星軟道媒維觀測來源觀測誤

21、差棄接收設(shè)備誤裝GPS舞收機(jī)纖拉,相對論效成（電南星與信號傳抄有關(guān)的識差J要路繞故應(yīng)毓I砧泰逸擇和安（將位中心）蒙波和位空網(wǎng)臬知數(shù)1 .與衛(wèi)星有關(guān)的誤差：1）衛(wèi)星鐘差：衛(wèi)星時鐘不穩(wěn)定偏差、漂移和漂移速率：總量可達(dá)1 ms鐘差為1 ms 等效距離為 300 kmts aoa（tto）a2（tt。）2a0,a1，a2由GPS主控站測定t -衛(wèi)星鐘差a。-衛(wèi)星鐘在參考?xì)v元to的鐘差a-衛(wèi)星鐘的鐘速a?-衛(wèi)星鐘的鐘速變化率通過鐘差改正后可達(dá)到：偏差w 20 ns 等效距離為6m衛(wèi)星鐘殘差部分通過觀測值差分技術(shù)來消除2）衛(wèi)星星歷誤差（衛(wèi)星位置誤差）：由衛(wèi)星星歷給出的衛(wèi)星軌道與實際的衛(wèi)星軌道誤差廣播星歷：

22、短基線相對定位精密星歷：長基線、高精度定位3）地球自轉(zhuǎn)影響：采用 WGS-84協(xié)議地球坐標(biāo)系地球自轉(zhuǎn)引起時間延遲，進(jìn)而引起為行為之變化4）相對論效應(yīng)影響：衛(wèi)星鐘比地面鐘快2 .信號傳播誤差：1）電離層折射影響：電離層含有較高密度的電子，當(dāng)GPS信號通過電離層時，信號的路徑會發(fā)生彎曲，傳播速度也會發(fā)生變化。延遲影響因素：與傳播路徑上的電子總量有關(guān)、與傳播到GPS天線的方位有關(guān)。常用的電離層改正模型：本特（Bent）模型、國際參考電離層（IRI ）模型、克羅布歇（Klobuchar）模型2）對流層折射影響：對流層與地面接觸并從地面得到輻射熱能，其溫度隨高度的上升而降低，GPS信號通過對流層時，使傳

23、播的路徑發(fā)生彎曲，從而使測 量距離產(chǎn)生偏差。電磁波在對流層中的傳播速度與頻率無關(guān)， 與大氣折射率有關(guān)和電磁波傳播方向有關(guān)。 對流層大氣折射率與大氣壓力、 溫度和密度有關(guān)，分成兩部分討論：干分量、濕分量 干分量與大氣溫度和壓力有關(guān)，濕分量與大氣溫度和濕度有關(guān)常用的對流層改正模型：霍普菲爾德（ Hopfield）模型、薩斯塔莫寧（Sastamoinen） 模型、勃蘭克（Black）模型3）多路徑效應(yīng)：由于接收機(jī)周圍高大建筑物或水面對電磁波產(chǎn)生的反射作用而引起的定 位誤差。（金屬材料、水面等反射較強）多路徑效應(yīng)對 GPS定位的影響可以達(dá)到分米級減小多路徑效應(yīng)的方法：1.天線安置盡量避開強反射物2.選

24、用防多路徑效應(yīng)的天線3 .觀測誤差和接收設(shè)備誤差：1）觀測誤差：1.與觀測分辨率有關(guān)2.與天線安置精度有關(guān)2）接收機(jī)鐘差：采用石英晶體振蕩器解決方法：1.單點定位：鐘差作為未知數(shù)在觀測方程中求解2 .載波相位定位：對觀測值求差有效地消除接收機(jī)鐘差3 .高精度定位：使用外接頻標(biāo)，為接收機(jī)提供高精度時間標(biāo)準(zhǔn)3）天線相位中心偏差：天線相位中心的瞬時位置與幾何中心的偏差第五章GPS定位的基本原理和方法GPS測量定位分類：1）按定位狀態(tài)：靜態(tài)定位、動態(tài)定位2）按時效：實時定位、事后定位3）按定位模式：絕對定位（單點定位）、相對定位、差分定位4）按確定整周模糊度的解算方法及觀測時段的長短：常規(guī)靜態(tài)定位、快

25、速靜態(tài)定位5）按定位采用的觀測值：偽距測量（偽距法定位）、載波相位測量4在定位（經(jīng)集.新密）初在定位（經(jīng)典.研地）特建定位快遞*態(tài)定使*后碼儲距.在就差方實隨瑪?shù)呐苤练郑≧TD）年分定位 實時做派相位雄分（RTK）網(wǎng)絡(luò) RTK（VRS&MAC&FKP）I 尸儲、局俄網(wǎng)鯉分（WAA5&LAAS）絕對定位：采用單臺 GPS接收機(jī)獨立作業(yè)進(jìn)行定位，也稱單點定位；直接確定信息、事件和目標(biāo)相對于參考坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)位置測量。相對定位：采用兩臺或兩臺以上GPS接收機(jī)聯(lián)合作業(yè)確定相對位置的定位；確定信息、事件和目標(biāo)相對于坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)另一已知或相關(guān)的信息、事件和目標(biāo)的坐標(biāo)位置關(guān)系。差分定位

26、：基于已知基準(zhǔn)站/信標(biāo)臺/空基增強系統(tǒng)（SBAS出星播發(fā)差分改正信號的定位方式。 GPS基本觀測量：1）碼偽距定位：主要用于單點定位、偽距差分定位2）載波相位定位：主要進(jìn)行相對定位、載波差分定位一、測距碼偽距單點定位1 .原理：由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼到觀測站的傳播時間（時間延遲）乘光速所得到的量測距離。p = c A t偽距觀測值：（Xk xj）2 （yk yj）2 （Zk zj）20 c（ t T） ion trop（C/A; ft = a02SMHZ. 胸*美I pg： f2 = fti =10.23MHZ r 加白加2=29.3 加衛(wèi)星鐘差及接收機(jī)鐘差：定位要求：接收機(jī)鐘和衛(wèi)星鐘要嚴(yán)格同步，

27、且保持頻標(biāo)穩(wěn)定。而實際上無法滿足以上要求，存在鐘差。鐘差：某時刻（i）鐘面時與 GPS標(biāo)準(zhǔn)日（ GPST之差。接收機(jī)鐘差：tk tk Tki衛(wèi)星鐘差：tj tj T；衛(wèi)星鐘差改正：tjao a1(Tji to) a2 (Tji t。)2測量原理:0i ii , i i、， i i、(k, j,j)c(TkTj) c Tkjc(tktj) c( tk tj)iontrop原始觀測值：(k,j,i) c(tk tj)0(k,j,i) c( tktj)ion trop經(jīng)過導(dǎo)航電文改正后觀測值：qiiqi2加4q21q22q23q24q3iq32q33q34q41q42q43q44%k,j,i)(k,

28、j,i) c tj ion trop 0(k,j,i) c tk2 一2 .瞬時絕對定位精度：D m。QQ qj3 .精度因子 DOP: PDOP （與空間幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)）、VDOP、HDOP、TDOP （與鐘差測定精度有關(guān)）、GDOPPDOP：表示空間位置精度因子TDOP：表示鐘差精度因子GDOP:表示空間位置誤差和時間誤差綜合影響1）空間位置精度因子 PDOP：府q22 q33HDOP2 VDOP2 PDOP2平面位置精度因子 HDOP :師晨大地高精度因子VDOP: . q332）時鐘差精度因子 TDOP: Vq4?3）測站定位幾何精度因子 GDOP何q22 q33 q44GDOP2 PD

29、OP2 TDOP2二、載波相位測量1 .瞬時載波相位差：某一指定時刻接收機(jī)產(chǎn)生的參考載波信號與此時接收到的衛(wèi)星載波信 號的相位之差。2 .初始?xì)v元整周模糊度：從歷元（1）到任一歷元（i）,由接收機(jī)獲得的相位觀測值中的 整周數(shù)均與其正確值相差同一個整數(shù)，該值稱作初始?xì)v元整周模糊度（初始?xì)v元整周待定值）：N 0 k, j ,1）整周模糊度個數(shù)：對于 L1和L2載波來說：1） 1個測站同時觀測 nj顆衛(wèi)星，則有nj個整周模糊度2） nk個測站同時觀測 6顆衛(wèi)星，則有nk 1個整周模糊度載波信號等價的傳播時間：發(fā)射時刻（衛(wèi)星）：tj & Tji接收時刻（接收機(jī)）：tk & Tk瞬時傳播

30、時間：tkj Tki Tji tk tk TjiTji tj tj實際時間觀測值：ti. ti. titikj kj ion trop3.載波相位定位：聯(lián)立求解多個歷元、多顆衛(wèi)星以及多個測站的觀測方程，可以實現(xiàn)載波相位絕對定位。 優(yōu)點：抗干擾性能好，定位精度高，用于精密定位要解決的問題：載波重建技術(shù)、整周模糊度解算、周跳探測與修復(fù)三、GPS相對定位1 .相對定位方式：GPS相對定位？差分GPS定位利用兩臺以上的 GPS接收機(jī)，分別安置在若干基線的兩端，通過同步觀測GPS衛(wèi)星，以確定多條基線端點的相對位置或基線向量。目的：消除和減弱：1）衛(wèi)星軌道誤差2）衛(wèi)星鐘差3）接收機(jī)鐘差4）電離層誤差5）對

31、流層誤差（折射誤差）2.載波相對定位常用方法：1） GPS靜態(tài)相對定位：兩臺GPS接收機(jī)分別安置在兩個不同的點上，同步觀測衛(wèi)星載波信號，利用載波相位差分觀測值，消除多種誤差的影響，獲 得兩點間高精度的 GPS基線向量。2） GPS準(zhǔn)動態(tài)相對定位：靜態(tài)安置兩臺GPS接收機(jī)，利用起始基線向量確定初始整周模糊度，然后一臺 GPS接收機(jī)在周圍的觀測站流動，并且在 每一觀測站上靜態(tài)進(jìn)行觀測（停留數(shù)分鐘），以確定流動站 與基準(zhǔn)站之間的相對位置。3） GPS動態(tài)相對定位：用一臺 GPS接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上固定不動，另一臺接收機(jī)安 設(shè)在運動載體上，同步觀測衛(wèi)星載波信號，利用載波相位差分 觀測值，消除多種誤差的

32、影響，以確定運動點相對于基準(zhǔn)點的實時位置。四、載波差分GPS定位1 .差分GPS產(chǎn)生的誘因：絕對定位精度不能滿足要求影響絕對定位精度的主要誤差： 1）衛(wèi)星軌道誤差2 ）衛(wèi)星鐘差3）大氣延遲（對流層延遲、對流層延遲）4）多路徑效應(yīng)差分GPS利用設(shè)置在坐標(biāo)已知的點（基準(zhǔn)站）上的GPS接收機(jī)測定GPS測量定位誤差， 用以提高在一定范圍內(nèi)其它GPS接收機(jī)（流動站）測量定位精度的方法。2 .差分GPS的基本原理1 ） 誤差的空間相關(guān)性： 各類誤差中除多路徑效應(yīng)均具有較強的空間相關(guān)性， 從而定位結(jié) 果也有一定的空間相關(guān)性。2）差分GPS原理：利用基準(zhǔn)站測定具有空間相關(guān)性的誤差或其對測量定位結(jié)果的影響， 供

33、流動站改正其觀測值或定位結(jié)果3）差分改正模式：1. 距離改正數(shù)：利用基準(zhǔn)站坐標(biāo)和衛(wèi)星星歷可計算出站星間的計算距離，計算距離減去觀測距離即為距離改正數(shù)。2.位置改正數(shù)（坐標(biāo)改正數(shù)）：基準(zhǔn)站對GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測，確定出測站的觀測坐標(biāo)， 與已知坐標(biāo)之差即為位置的改正數(shù)。4）差分GPS分類：1.根據(jù)時效性：實時差分、事后差分2 .根據(jù)觀測值類型：碼偽距差分、載波相位差分3 .根據(jù)差分改正數(shù)：位置差分（坐標(biāo)差分）、距離差分4 .根據(jù)工作原理和差分模型：單基準(zhǔn)站差分、多基準(zhǔn)站差分、局域差分、廣域差分5）差分模式：1.位置差分特點：差分改正計算的數(shù)學(xué)模型簡單差分?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量少基準(zhǔn)站與流動站要求觀測完全相同的

34、一組衛(wèi)星2 .距離差分特點：差分改正計算的數(shù)學(xué)模型較復(fù)雜差分?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較多基準(zhǔn)站與流動站不要求觀測完全相同的一組衛(wèi)星3 .單基準(zhǔn)站局域差分：結(jié)構(gòu)：一個基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶數(shù)學(xué)模型（差分改正數(shù)的計算方法）：提供距離改正和距離改正的變率優(yōu)點：結(jié)構(gòu)、模型簡單缺點：差分范圍小，精度隨距基準(zhǔn)站距離的增加而下降，可靠性低4 .多基準(zhǔn)站局域差分：結(jié)構(gòu)：多個基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶數(shù)學(xué)模型（差分改正數(shù)的計算方法） :加權(quán)平均、偏導(dǎo)數(shù)法、最小方差法優(yōu)點：差分精度高、可靠性高，差分范圍增大缺點：差分范圍仍然有限，模型不完善5 .廣域差分：結(jié)構(gòu)：多個基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶數(shù)學(xué)模型（差分改正數(shù)的計算方法）：

35、1 ）對各項誤差加以分離，建立各自的改正模型2） 用戶根據(jù)自身的位置，對觀測值進(jìn)行改正優(yōu)點：差分精度高、差分精度與距離無關(guān)、差分范圍大 缺點：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建設(shè)費用高五、GPS觀測值的線性組合觀測值類型：碼偽距、載波相位1 .同類型同頻率觀測值的線性組合主要目的：消除衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差和整周模糊度等未知數(shù)GPS觀測三要素：測站、衛(wèi)星、觀測歷元相位差分的不同只取決于求差的要素和求差次數(shù)，但與求差順序無關(guān)。1） 一次差分觀測值 SD:1 .星際一次差分觀測值：（k, ji2,i）由測站（k）、在歷元（i）、對不同衛(wèi)星（jn）的相位差觀測值求差。測站（k）、歷元（i）、N顆衛(wèi)星（jn）,有N-1個

36、不相關(guān)的一次差分觀測值。特點：可以消除或減弱接收機(jī)鐘差可以抵消部分大氣折射影響（電離層、對流層），但不能完全消除 不能減弱衛(wèi)星鐘差的影響2 .歷元間一次差分觀測值：（k, j,ii2）在測立（ k）、對某一衛(wèi)星（j）的兩相鄰歷元（in）的相位差觀測值求差。特點：可以消除初始?xì)v元整周待定值（初始?xì)v元整周模糊度）可以抵消大部分大氣折射影響（電離層、對流層），但不能完全消除可以消除共同的鐘差偏差（衛(wèi)星鐘、接收機(jī)鐘）且鐘速變化影響較小3 .站際一次差分觀測值：（ki2, j,i）由不同測站（kn）、在同一歷元（i）、對同一衛(wèi)星（j）的相位差觀測值求差單差觀測值。歷元（i）、衛(wèi)星（j）、Sk測站（kn）

37、,有Sk 1個不相關(guān)的一次差分觀測值。特點：可以消除和減弱短基線大氣折射影響（電離層、對流層） 可以消除和減弱衛(wèi)星鐘差、但接收機(jī)鐘差不能有效減弱 可以減弱衛(wèi)星軌道誤差的影響2）二次差分觀測值 DD:1 .站際、星際二次差分觀測值：（kj12,i）由同一歷元，不同衛(wèi)星的站際一次差分觀測值求差-雙差觀測值。特點：可以減少初始整周模糊度個數(shù)基本上消除接收機(jī)鐘差影響，可以轉(zhuǎn)化成二次模型表示可以消除或減弱大氣折射影響（電離層、對流層） 主要用于GPS相對定位2.星際、歷元間二次差分觀測值:(k, j12 , i12 )特點：可以消除初始?xì)v元整周模糊度基本上消除衛(wèi)星、接收機(jī)鐘差影響大大減弱大氣折射影響（電

38、離層、對流層），但不能完全消除可以對測站進(jìn)行精密單點定位3.站際、歷元間二次差分觀測值：（k12,j,i12）由同一衛(wèi)星，不同歷元的站際一次差分觀測值求差。特點：可以消除初始整周模糊度可以抵消短基線大部分大氣折射影響（電離層、對流層）可以消除共同的鐘差偏差（衛(wèi)星鐘、接收機(jī)鐘）3）三次差分觀測值 TD:1 .星際、站際、歷元間三次差分觀測值：（ki2, jl2,il2）由不同歷元，不同衛(wèi)星、不同測站間二次差分觀測值求差特點：可以消除整周待定值基本上消除接收機(jī)鐘差影響可以消除或減弱大氣折射影響（電離層、對流層）相關(guān)性增強，解的穩(wěn)定性差，精度不高數(shù)據(jù)利用率降低，觀測值大量丟失2 .同類型不同頻率觀測

39、值的線性組合主要目的：消除電離層延遲，便于確定整周模糊度兩個不同頻率的載波（L1、L2）相位觀測值間線性組合的一般形式：n,m n L1 m L2頻率：fn,m n fL1m fL2波長:n,m整周模糊度:cc1 2fn,mnf1m f2m 1 n 2Nn,m n Nl1 m Nl2電離層延遲（相位延遲&時間延遲）：n,m?的特性：（、（ ion ）n,m(ion)L1(tion )n,mion )n,mfn,mn a m3m ( ion)L2 A fL1 fL2An h2m fL1fL1 fL2 n fL1m fL2相位觀測值的誤差特性（相位 誤差&距離誤差）：n,mn ,m

40、n，m n ,m特殊的雙頻載波相位觀測值線性組合：1）寬巷組合觀測值 LW （n=1, m=-1）:有利于求解模糊度，但測量噪聲大特點：模糊度保持整數(shù)特性；波長較長，模糊度容易確定；測距精度略低應(yīng)用：在動態(tài)定位時通常用此觀測值；輔助確定Iono-free組合觀測值的模糊度2）窄巷組合觀測值 LN （n=1, m=1）特點：模糊度保持整數(shù)特性；波長短，模糊度較難確定應(yīng)用：輔助確定Iono-free組合觀測值的模糊度fL1 fL2) fL12fL22+,人”士fJ3)消電離層組合觀測值LC( n2-L1一2 mf 2 f 2lL1 L2特點：模糊度不具有整數(shù)特性；電離層折射延遲為0應(yīng)用：長基線解算

41、；電離層活躍期或活躍地區(qū)基線的解算3 .載波雙差觀測值及其觀測方程有效消除或減弱GPS測量的系統(tǒng)誤差方法：對瞬時相位觀測值進(jìn)行線性組合1）雙差觀測方程：1.觀測值數(shù)量和獲取已知點坐標(biāo)方法1）單基線雙差觀測值：ni21, 一雙差觀測值數(shù)：（nj 1） 基線數(shù)：Cnk 4nk（nk 1）1 12）已知點坐標(biāo)獲?。ɑ?、基站）：提供法：已知一點的絕對坐標(biāo)（ WGS-84坐標(biāo)）觀測法：單點定位解算（靜態(tài)觀測若干小時）基星的選擇：高度角高；信號質(zhì)量好；待機(jī)時間長2 .待定參數(shù)及系數(shù)（單基線雙差）：1）測站k2的三維直角坐標(biāo)（X、Y、Z）2）兩接收機(jī)鐘差參數(shù)（8 t1 8 t23）雙差整周模糊度 N （初

42、始整周模糊度線性組合）3 .單基線誤差方程：V A S LI 1 It t 1 I 1其中：t 3 1 2 (nj 1) at = 3*未知點數(shù)+鐘差數(shù)量+整周模糊度數(shù)量+衛(wèi) 星失鎖等增添整周模糊度數(shù)量ni雙差觀測值個數(shù)：I（nj 1）i 12）載波相位差分觀測值隨機(jī)模型：假定瞬時相位是獨立的、不相關(guān)的等精度觀測值n基線單差：k12,j*,i*單差數(shù)量：nji 11.基線單差觀測值協(xié)方差陣：1）原始觀測值協(xié)方差陣：D 2 E2是原始觀測值的方差對于兩顆衛(wèi)星，基線單差觀測值：（k1, 1,i）（GQ110 0（k2, j1,i）F（3,j2,i）0 0 1 1）（k2, j2,i）2）基線單差觀

43、測值協(xié)方差陣:T2 2 0 一對于兩顆衛(wèi)星：D FD F,20 22是單差觀測值的方差3）多顆衛(wèi)星基線單差觀測值協(xié)方差陣（i時刻）：Di不同衛(wèi)星，按單基線求解的單差觀測值是相互獨立且等精度的。4）多測站、多顆星單差觀測值：ni多基線單差:k*, j*,i*基線單差個數(shù):nj g 1)以兩條基線兩顆衛(wèi)星為例:(ki, ji,i)k12 , j2 ,ik13 , j2, i(k2,j1, (k3, j1, (k1, j2, (k2, j2, (k3, j2 ,0.5D FD FT 20.50.50.5同一歷元、同一衛(wèi)星的兩個基線單差觀測值之間是相關(guān)的同一歷元、不同衛(wèi)星的兩個基線單差觀測值之間是不相

44、關(guān)的多測站、多顆星單差觀測值協(xié)方差陣同上2.基線雙差觀測值協(xié)方差陣:單基線雙差:k12 , j* ,i*雙差個數(shù):ninj i 1對于4顆衛(wèi)星,基線雙差觀測值(k12 , j12 , i)(k12 , j13, i)(k12 , j14 , i)Pi(k12,j1,i) (k12 , j2, i) (k12 , j3, i) (k12, j4,i)雙差觀測值的方差2111 0.5 0.5iT 22Di FD FT 2 12 120.5 1 0.51 1 20.5 0.5 1多顆星基線雙差觀測值權(quán)陣:Pi2 nj 11nj 1nj 1同一歷元的（nj-1）單基線雙差觀測值是相關(guān)的。某時段多顆星基

45、線雙差觀測值權(quán)陣：同一歷元的（nj 1）單基線雙差觀測值是相關(guān)的，不同歷元的單基線雙差觀測值是互為獨立的多測站、多顆星、多基線雙差觀測值權(quán)陣：ni多基線雙差：k*,j*,i*雙差個數(shù)：nj 1 nk 1i 1六、GPS基線向量解算1 .GPS基線解算的內(nèi)涵定義：利用多個測站的GPS同步觀測數(shù)據(jù)，確定這些測站之間坐標(biāo)差X, Y, Z的過程觀測值：GPS載波相位觀測值（原始觀測值、差分觀測值、不同頻率的組合觀測值）GPS偽距觀測值結(jié)果：基線向量、精度（中誤差）及誤差相關(guān)性信息（協(xié)因數(shù)陣）2 .GPS基線向量的表達(dá)方式1）地心地固坐標(biāo)：笛卡兒坐標(biāo)系X, Y, Z大地坐標(biāo)系B, L, H2）站心地平坐

46、標(biāo)系：直角坐標(biāo)系一N,E,U N:北方向；E:東方向；U:垂直方向極坐標(biāo)系S,A,HS:距離；A:方位角；H:高度角3 .基線向量平差解算方法1）按單基線解算：不論同一測段上有多少個接收機(jī)同步觀測，每次解算都僅取兩個測站所有的線性獨立雙差觀測值進(jìn)行平差解算。ni單基線雙差：k12,j*,i*單基線雙差個數(shù)：nj 1i 1nk 1）條獨立基線參與平差，以保證參與平差的觀測值之間線性基線數(shù)量：C；knk （nk 1）合理做法：應(yīng)用（獨立。2 ）聯(lián)合解算： 取同一測段內(nèi)所有非基星相對于基星的雙差觀測值解算全部基線，平差解算工作量較大。ni多基線雙差：k* , j*,i*雙差個數(shù)：nj 1（nk1）i

47、1基線數(shù)量： nk 14 .基線向量質(zhì)量評定：1）雙差觀測值單位權(quán)中誤差：b A,A一般看作內(nèi)符合精度的一項指標(biāo)。2）基線長度中誤差（RMS）:短基線要求 msw 12cm 一般看作基線可信性的一項指標(biāo)。3 ）雙差觀測值整周模糊度的整數(shù)性Ratio: >85%：較好、8085%：一般、<70% -較差 4）同步觀測環(huán)閉合差：同步環(huán)閉合差超限，可能是因為同步環(huán)上各測站沒有完全同步，或是各測站周跳修復(fù)不同，也可能是軟件本身的缺陷所至。5）異步觀測環(huán)閉合差：異步環(huán)閉合差超限，可能因各種觀測條件較差（如多路徑誤差影響、強輻射、電離層、對流層的影響） 。6）重復(fù)基線閉合差5 .雙差固定解、雙

48、差浮點解七、GPS動態(tài)定位實時動態(tài)載波差分GPS： RTK（ Real Time Kinematics）1） RTK GPSM理：修正法、差分法修正法：在已知坐標(biāo)的基準(zhǔn)點上設(shè)置GPS 基準(zhǔn)站，對可觀測的衛(wèi)星進(jìn)行測量，計算出未經(jīng)改正的三維GPS坐標(biāo)（位置差分）或衛(wèi)地距離（距離差分）。差分法：在已知坐標(biāo)的基準(zhǔn)點上設(shè)置GPS 基準(zhǔn)站，對可觀測的衛(wèi)星進(jìn)行測量，觀測到載波相位觀測值。2）實時動態(tài)（RTKO測量系統(tǒng)：GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合而構(gòu)成的組合系統(tǒng)。RTK測量系統(tǒng)的構(gòu)成：GPS接收機(jī)（基準(zhǔn)站、流動站）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（數(shù)據(jù)鏈，基準(zhǔn)站發(fā)射臺、流動站接收臺）軟件系統(tǒng)RTK測量作業(yè)模式：快速靜態(tài)測

49、量、準(zhǔn)動態(tài)測量、動態(tài)測量第六章GPS測量的周跳、模糊度與高程測量一、GPS測量的周跳1 . 周跳：由于衛(wèi)星信號失鎖或干擾而使載波相位觀測值中的整周計數(shù)所發(fā)生的突變現(xiàn)象。1 ） 第一類周跳： 信號失鎖>數(shù)分鐘處理方法： 利用單差觀測值通過高階拉格朗日多項式進(jìn)行擬合修復(fù)2 ）第二類周跳：信號失鎖<兩歷元間隔處理方法：利用單差觀測值擬合或雙差觀測值擬合2 .周跳產(chǎn)生原因：1 ）由于頂空障礙物阻擋，造成衛(wèi)星信號暫時中斷；2）由于電離層條件差、多路徑效應(yīng)和衛(wèi)星高度過低等原因，造成衛(wèi)星信號信噪比過低，導(dǎo)致整周計數(shù)錯誤；3）接收機(jī)軟件發(fā)生故障，導(dǎo)致錯誤的信號處理；4）接收機(jī)在高速動態(tài)的環(huán)境下進(jìn)行

50、觀測，導(dǎo)致接收機(jī)無法正確跟蹤衛(wèi)星信號；5）衛(wèi)星發(fā)生瞬時故障，無法產(chǎn)生信號。2 .周跳的探測、修復(fù)方法：首先需要進(jìn)行周跳定位，并確定周跳大小周跳探測：通過構(gòu)造一個檢驗量來判斷周跳修復(fù)：通過對周跳發(fā)生后的全部相位觀測量改正一個固定值來完成1）屏幕掃描法：人工在屏幕上觀察觀測值曲線的變化是否連續(xù)2）高次差法：接收機(jī)鐘差影響此方法的有效性，通過星際、歷元間求差消除鐘差、大氣 延遲的影響3）三差觀測值探測法：通過載波觀測值差分（單差、雙差、三差） ，消除整周模糊度, 但觀測值數(shù)量明顯減少。4）多項式擬合法：根據(jù) n個相位測量觀測值擬合一個 n階多項式，據(jù)此多項式來預(yù)估 下一個觀測值并與實測值比較，從而來

51、發(fā)現(xiàn)周跳并修正整周計數(shù)。5）雙頻P碼偽距觀測值法：利用寬巷組合6）殘差法：根據(jù)平差后的殘差，進(jìn)行周跳的探測與修復(fù)、整周模糊度確定方法基本解算方法：1*接取董法方實時雄算法估區(qū)間法徵砌舶袱法Jfc致7賣救懈法已知基姓法 天處頭挑法 P碼浜則技術(shù)法 馬宣爾照博誠諛煉 快遞模糊慶解*:法 LAMBDA 法經(jīng)典靜態(tài)相對定位法：雙差固定解、雙差浮點解實時解算模糊度方法：AROTF技術(shù)：1）確定搜索區(qū)域：坐標(biāo)搜索法、模糊度搜索法2）可采用的方法：模糊度函數(shù)法、最小二乘模糊度搜索法FARA法、快速模糊度搜索濾波法、LAMBDA法三、GPS高程測量GPS高程測量主要包括：1）精化大地水準(zhǔn)面：綜合利用水準(zhǔn)測量和

52、重力測量、數(shù)字地面模型資料，確定 大地水準(zhǔn)面高程。2）擬合大地水準(zhǔn)面：綜合利用幾何水準(zhǔn)測量資料，擬合地面點的高程1 .常用的高程系統(tǒng)：大地高系統(tǒng) H:以參考橢球面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)利用GPS定位技術(shù)，可以直接測定地面點在WGS-84坐標(biāo)中的大地高正高系統(tǒng)Hg：以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)正常高系統(tǒng)Hr：以似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)H Hr Hg N g2 .確定大地水準(zhǔn)面的傳統(tǒng)方法:1）天文大地水準(zhǔn)法：應(yīng)用天文大地測量資料來確定似大地水準(zhǔn)面高程的方法2）天文重力水準(zhǔn)法：綜合應(yīng)用天文大地測量資料和重力測量資料來確定似大地水準(zhǔn)面高程的方法我國采用天文重力測量方法建立了全國范圍內(nèi)的高程異常值3

53、）重力場模型法：綜合利用衛(wèi)星觀測資料和重力測量資料，以球諧級數(shù)建立地球 重力場模型和高程異常模型的方法。4）司托克斯重力大地水準(zhǔn)面模型法：利用地面重力測量資料來推算大地水準(zhǔn)面高 程的實用方法。3 .GPS高程擬合方法：1）二次曲面擬合法：利用二次曲面逼近小區(qū)域的（似）大地水準(zhǔn)面進(jìn)行擬合。2）多重二次曲面擬合法：利用多重二次曲面逼近任何光滑的數(shù)學(xué)曲面或非數(shù)學(xué)定 義的任意曲面進(jìn)行擬合。3）薄板小撓度變形模型擬合法：參照力學(xué)中數(shù)值計算的加權(quán)殘差法，利用自組織 原理選取薄板受離散負(fù)載時的小撓度變形模型進(jìn) 行擬合。4 .常用的GPS高程擬合方法1）二次曲面擬合（n>6）:二次多項式：22a0 al

54、 x a2 y a3 x a4 y a5 x y2）平面擬合（n=3）： 一次多項式：a0 a1 x a2 y3）平移擬合（n<3）：零次多項式：ao（用于平坦地區(qū)、小區(qū)域范圍）第七章GPS控制網(wǎng)建立與應(yīng)用一、GPS控制網(wǎng)分類1 .GPS控制網(wǎng)：應(yīng)用 GPS衛(wèi)星定位技術(shù)建立的控制網(wǎng)2 .根據(jù)用途劃分：框架基準(zhǔn)網(wǎng)、大地控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)、測圖控制網(wǎng)、連續(xù)運行的參考站網(wǎng)二、GPS控制網(wǎng)技術(shù)設(shè)計1 . GPS網(wǎng)設(shè)計的目的：1）質(zhì)量的要求：保證成果質(zhì)量、便與質(zhì)量控制2）應(yīng)用的要求：利于成果的應(yīng)用3）觀測的要求：保證觀測質(zhì)量、保證觀測效率、便于觀測施工2 .GPS控制網(wǎng)設(shè)計一般原則：1）充分考慮建立GPS控制網(wǎng)的應(yīng)用范圍2）采用分級布網(wǎng)的建設(shè)方案3）確定GPS測量精度標(biāo)準(zhǔn)4） GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計： 位置基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)、尺度基準(zhǔn)5） GPS高程基準(zhǔn)6） 確定選點原則位置基準(zhǔn)：與測區(qū)的坐標(biāo)系統(tǒng)一致，通常由給定的起算點坐標(biāo)確定方位基準(zhǔn)：通過給定的起算方位角確定，或直接選用GP