衛(wèi)星定位原理與應(yīng)用復(fù)習(xí)參考

提綱衛(wèi)星時(shí)空系和高程系統(tǒng)GNSS衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)與星歷衛(wèi)星導(dǎo)航與信號(hào)定位原理與應(yīng)用定位誤差分析控制測(cè)量實(shí)施及數(shù)據(jù)處理第一頁第二頁，共87頁。坐標(biāo)系統(tǒng)天球定義坐標(biāo)系天球赤道坐標(biāo)系(α,δ,r)天球直角坐標(biāo)系(x,y,z)地球坐標(biāo)系地球直角坐標(biāo)系(X，Y，Z)大地坐標(biāo)系（B，L，H）站心坐標(biāo)系站心直角坐標(biāo)(N,E,U)站心極坐標(biāo)(r,A,h)天球坐標(biāo)系與地球自轉(zhuǎn)無關(guān)，用于描述衛(wèi)星運(yùn)行位置和狀態(tài)。地球坐標(biāo)系隨同地球自轉(zhuǎn)，可看作固定在地球上的坐標(biāo)，用于描述地面觀測(cè)站的位置。站心坐標(biāo)系隨同地球自轉(zhuǎn)，可看作固定在地球上的坐標(biāo)，用于描述地面觀測(cè)站與衛(wèi)星的關(guān)系、衛(wèi)星在空中的分布情況。第二頁第三頁，共87頁。單擊編輯標(biāo)題歲差地球接近于一個(gè)赤道隆起的橢球體，在日月和其它天體引力對(duì)地球隆起部分的作用下，地球在繞太陽運(yùn)行時(shí)，自轉(zhuǎn)軸方向不再保持不變，從而使春分點(diǎn)在黃道上產(chǎn)生緩慢西移章動(dòng)在天文學(xué)上天極相對(duì)于黃極的位置除有長周期的歲差變化外，還有許多短周期的微小變化時(shí)間系統(tǒng)極移由于地球內(nèi)部和外部的種種動(dòng)力學(xué)因素，地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)于地球體的位置不是固定的，地極點(diǎn)在地球表面上的位置隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象第三頁第四頁，共87頁。坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換方程單擊編輯標(biāo)題地球直角坐標(biāo)系的定義(X,Y,Z)和大地坐標(biāo)系的定義（B,L,H）天球赤道坐標(biāo)系(α,δ,r)和天球直角坐標(biāo)系(x,y,z)第四頁第五頁，共87頁。坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換方程單擊編輯標(biāo)題站心直角坐標(biāo)(N,E,U)與站心極坐標(biāo)(r,A,h)）第五頁第六頁，共87頁。單擊編輯標(biāo)題時(shí)刻時(shí)刻是指發(fā)生某一現(xiàn)象的瞬間。在天文學(xué)和衛(wèi)星定位中，所獲取數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻也稱歷元。時(shí)間間隔時(shí)間間隔是指發(fā)生某一現(xiàn)象所經(jīng)歷的過程，是這一過程始末的時(shí)間之差。時(shí)間系統(tǒng)第六頁第七頁，共87頁。單擊編輯標(biāo)題時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng)計(jì)量依據(jù)恒星時(shí)以春分點(diǎn)為參考的地球自轉(zhuǎn)太陽時(shí)、世界時(shí)以太陽為參考的地球自轉(zhuǎn)歷書時(shí)、力學(xué)時(shí)地球公轉(zhuǎn)（已被原子時(shí)替代）原子時(shí)、衛(wèi)星定位時(shí)間系統(tǒng)原子鐘協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC原子鐘+閏秒第七頁第八頁，共87頁。高程系統(tǒng)單擊編輯標(biāo)題高程系統(tǒng)點(diǎn)的高程：有正高、正常高、大地高、相對(duì)高程。正高：地面點(diǎn)沿鉛垂線至大地水準(zhǔn)面的距離。正常高：地面點(diǎn)沿鉛垂線至似大地水準(zhǔn)面的距離。大地高：地面點(diǎn)沿法線至橢球面的距離。相對(duì)高：地面點(diǎn)沿鉛垂線至任一水準(zhǔn)面距離。第八頁第九頁，共87頁。衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)與星歷單擊編輯標(biāo)題開普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律一、衛(wèi)星運(yùn)行的軌道為一橢圓，該橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)與地球質(zhì)心重合二、衛(wèi)星的地心向徑在單位時(shí)間內(nèi)所掃過的面積相等。表明衛(wèi)星在橢圓軌道上的運(yùn)行速度是不斷變化的，在近地點(diǎn)處速度最大，在遠(yuǎn)地點(diǎn)處速度最小。（動(dòng)能、位能之和不變）三、衛(wèi)星運(yùn)行周期的平方與軌道橢圓長半徑的立方之比為一常量，等于GM的倒數(shù)。第九頁第十頁，共87頁。衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)與星歷單擊編輯標(biāo)題a為軌道的長半徑為升交點(diǎn)赤經(jīng)

為近地點(diǎn)角距v為衛(wèi)星的真近點(diǎn)角i為軌道面傾角e為軌道橢圓偏心率第十頁第十一頁，共87頁。衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)與星歷單擊編輯標(biāo)題（Ω,ω,i）確定了開普勒橢圓在軌道平面上的定向；（Ω,i）唯一地確定了衛(wèi)星軌道平面在真天球坐標(biāo)系中的位置關(guān)系；（a,e,f）唯一的確定了衛(wèi)星軌道的形狀、大小和衛(wèi)星在軌道上的瞬時(shí)位置。第十一頁第十二頁，共87頁。衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)與星歷單擊編輯標(biāo)題真近點(diǎn)角:

偏近點(diǎn)角（迭代計(jì)算）:平近點(diǎn)角:第十二頁第十三頁，共87頁。衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)與星歷單擊編輯標(biāo)題地球格林尼治子午面繞地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，約24小時(shí)/天。GPS衛(wèi)星在橢圓軌道上，以3.87km/s的速度每天旋轉(zhuǎn)兩圈，k衛(wèi)星在時(shí)刻的地心坐標(biāo)可表示為：式中，分別為k衛(wèi)星時(shí)刻的升交點(diǎn)赤徑，衛(wèi)星軌道面傾角，近地點(diǎn)角距。第十三頁第十四頁，共87頁。衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)與星歷單擊編輯標(biāo)題協(xié)議地球坐標(biāo)系中GPS衛(wèi)星位置的計(jì)算步驟第一步：計(jì)算平均角速度第二步：計(jì)算歸化時(shí)間第三步：計(jì)算真近點(diǎn)角第四步：計(jì)算升交距角及軌道攝動(dòng)改正項(xiàng)第五步：計(jì)算衛(wèi)星在軌道坐標(biāo)系中的坐標(biāo)第十四頁第十五頁，共87頁。衛(wèi)星星歷單擊編輯標(biāo)題衛(wèi)星星歷:預(yù)報(bào)星歷（廣播星歷）

后處理星歷（精密星歷、快速星歷、超快速星歷）廣播星歷與精密星歷的差異：1.來源不同：廣播星歷來源于衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo)航電文，精密星歷來源于某些部門的跟蹤站觀測(cè)計(jì)算結(jié)果；2.時(shí)間不同：廣播星歷實(shí)時(shí)獲得，精密星歷時(shí)候獲得；3.精度不同：精密星歷最高可達(dá)1-2cm；4.內(nèi)容不同：廣播星歷提供軌道參數(shù)及改正項(xiàng)，精密星歷提供協(xié)議地球坐標(biāo)系（ITRF）下的衛(wèi)星位置；5.計(jì)算方法不同：廣播星歷通過開普勒定律計(jì)算衛(wèi)星位置，精密星歷通過內(nèi)插法；6.獲取途徑不同：廣播星歷通過無線電信號(hào)，精密星歷通過網(wǎng)絡(luò)通信下載。第十五頁第十六頁，共87頁。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與信號(hào)單擊編輯標(biāo)題GPS系統(tǒng)由三部分組成–空間部分GPS衛(wèi)星星座–地面控制部分主控站：1個(gè)

監(jiān)測(cè)站：5個(gè)

注入站：3個(gè)

通訊與輔助系統(tǒng)–用戶設(shè)備部分用戶機(jī)、車載機(jī)

接收設(shè)備第十六頁第十七頁，共87頁。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與信號(hào)單擊編輯標(biāo)題GPS衛(wèi)星信號(hào)包含三種信號(hào)分量：載波、測(cè)距碼和數(shù)據(jù)碼載波:運(yùn)載調(diào)制信號(hào)的高頻震蕩波測(cè)距碼：用于測(cè)定從衛(wèi)星到接收機(jī)間距離的二進(jìn)制碼數(shù)據(jù)碼: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)航信息第十七頁第十八頁，共87頁。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與信號(hào)單擊編輯標(biāo)題載波：L1載波，L2載波，L5載波由衛(wèi)星上的原子鐘直接產(chǎn)生，頻率為10.23MHz,衛(wèi)星信號(hào)的所有成分均是該基準(zhǔn)頻率的倍頻或分頻第十八頁第十九頁，共87頁。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與信號(hào)單擊編輯標(biāo)題載波頻率選擇的因素–所選擇的頻率有利于測(cè)定多普勒頻移；–所選擇的頻率有利于減弱信號(hào)所受的電離層折射影響；–選擇兩個(gè)頻率可以較好地消除信號(hào)的電離層折射延遲（電離層折射延遲于信號(hào)的頻率有關(guān)）。第十九頁第二十頁，共87頁。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與信號(hào)單擊編輯標(biāo)題測(cè)距碼作用:–識(shí)別不同衛(wèi)星、捕獲衛(wèi)星信號(hào)–測(cè)定偽距–傳遞導(dǎo)航電文（D碼）–提高抗干擾能力測(cè)距碼：粗碼C/A碼、精碼P碼以及Y碼–粗碼(C/A碼)為主要民用導(dǎo)航測(cè)距碼；–Y碼用于反欺騙模式啟動(dòng)時(shí)替代P碼；–精碼(P碼)，或者Y碼主要是用于授權(quán)用戶精確導(dǎo)航測(cè)距碼。第二十頁第二十一頁，共87頁。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與信號(hào)單擊編輯標(biāo)題導(dǎo)航電文:遙測(cè)字交接字?jǐn)?shù)據(jù)塊1(含有衛(wèi)星鐘改正參數(shù)及形鐘數(shù)據(jù)齡期IODC、星期的周數(shù)編號(hào)WN、電離層延遲改正TGD、和衛(wèi)星工作狀態(tài)等信息)數(shù)據(jù)塊2向用戶提供有關(guān)計(jì)算衛(wèi)星運(yùn)行位置的信息。該數(shù)據(jù)一般稱為衛(wèi)星星歷（廣播星歷）數(shù)據(jù)塊3向用戶提供GPS衛(wèi)星的概略星歷及衛(wèi)星的工作狀態(tài)信息，稱為衛(wèi)星的歷書第二十一頁第二十二頁，共87頁。定位原理與方法單擊編輯標(biāo)題偽距基本觀測(cè)方程：第二十二頁第二十三頁，共87頁。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與信號(hào)單擊編輯標(biāo)題載波相位基本觀測(cè)方程：??:波長??:整周模糊度第二十三頁第二十四頁，共87頁。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與信號(hào)單擊編輯標(biāo)題載波相位特性：整數(shù)性：載波相位模糊度為整數(shù)。不變性：在觀測(cè)過程中，只要保持對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的連續(xù)跟蹤，相位模糊度不變。周跳：載波相位觀測(cè)值中整周計(jì)數(shù)發(fā)生錯(cuò)誤周跳的大小為載波波長的整數(shù)倍障礙物遮擋、接收機(jī)天線運(yùn)動(dòng)、信號(hào)信噪比低、接收機(jī)質(zhì)量或衛(wèi)星故障等第二十四頁第二十五頁，共87頁。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與信號(hào)單擊編輯標(biāo)題組合觀測(cè)值:衛(wèi)星間求一次差接收機(jī)間求一次差接收機(jī)和衛(wèi)星間求二次差接收機(jī)、衛(wèi)星、歷元間三次差第二十五頁第二十六頁，共87頁。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與信號(hào)單擊編輯標(biāo)題消電離層組合無幾何距離組合寬巷組合窄巷組合第二十六頁第二十七頁，共87頁。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與信號(hào)單擊編輯標(biāo)題無幾何距離組合：?jiǎn)为?dú)利用一臺(tái)接收機(jī)的偽距觀測(cè)值確定待定點(diǎn)絕對(duì)位置的方法采用廣播星歷，結(jié)果為WGS84坐標(biāo)采用IGS精密星歷，結(jié)果為ITRF坐標(biāo)優(yōu)點(diǎn)：原理簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性好單臺(tái)接收機(jī)的偽距觀測(cè)值即可定位缺點(diǎn)：偽距精度低第二十七頁第二十八頁，共87頁。衛(wèi)星定位原理與方法單擊編輯標(biāo)題原始偽距基本觀測(cè)方程為對(duì)幾何距離線性化第二十八頁第二十九頁，共87頁。衛(wèi)星定位原理與方法單擊編輯標(biāo)題單歷元觀測(cè)S顆衛(wèi)星，并寫成矩陣形式第二十九頁第三十頁，共87頁。衛(wèi)星定位原理與方法單擊編輯標(biāo)題精度衰減因子：空間位置精度因子PDOP時(shí)鐘差精度因子TDOP定位幾何精度因子GDOP平面位置精度因子HDOP垂直精度因子VDOP第三十頁第三十一頁，共87頁。衛(wèi)星定位原理與方法單擊編輯標(biāo)題載波相對(duì)定位方法優(yōu)點(diǎn)精度高短基線省去多項(xiàng)誤差改正缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)處理復(fù)雜實(shí)時(shí)性差第三十一頁第三十二頁，共87頁。衛(wèi)星定位原理與方法單擊編輯標(biāo)題原始載波基本觀測(cè)方程為:站間單差觀測(cè)方程第三十二頁第三十三頁，共87頁。衛(wèi)星定位原理與方法單擊編輯標(biāo)題精密單點(diǎn)定位特點(diǎn)單臺(tái)接收機(jī)作業(yè)機(jī)動(dòng)靈活單點(diǎn)精密定位，節(jié)約成本、提高效率不需參考站，定位不受作用距離限制精度：厘米級(jí)用途：全球高精度測(cè)量、衛(wèi)星定軌、對(duì)流層建模與衛(wèi)星有關(guān)的誤差:衛(wèi)星星歷、鐘差：采用IGS發(fā)布的精密星歷文件和鐘差文件。衛(wèi)星天線相位中心偏差：利用IGS公布的相位中心偏差文件進(jìn)行改正。相對(duì)論效應(yīng)：采用模型改正地球自轉(zhuǎn)改正：采用IGS公布的地球自轉(zhuǎn)參數(shù)第三十三頁第三十四頁，共87頁。衛(wèi)星定位原理與方法單擊編輯標(biāo)題偽距觀測(cè)方程相位觀測(cè)方程PPP觀測(cè)方程第三十四頁第三十五頁，共87頁。衛(wèi)星定位原理與方法單擊編輯標(biāo)題RTK：是一種利用載波相位觀測(cè)值在流動(dòng)站和基準(zhǔn)站之間進(jìn)行的一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位技術(shù)。雙差相位觀測(cè)值：在一定距離內(nèi)，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間有較好的誤差相關(guān)性，從而可以利用基準(zhǔn)站載波相位或求得的載波相位改正（差分法、改正法）提高流動(dòng)站的定位精度，RTK的定位精度可達(dá)到厘米級(jí)。第三十五頁第三十六頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題單擊編輯標(biāo)題衛(wèi)星有關(guān)的誤差衛(wèi)星軌道誤差衛(wèi)星鐘差相對(duì)論效應(yīng)傳播途徑有關(guān)的誤差傳播途徑有關(guān)的誤差電離層延遲對(duì)流層延遲多路徑效應(yīng)接收設(shè)備有關(guān)的誤差接收機(jī)天線相位中心的偏移和變化接收機(jī)鐘差接收機(jī)內(nèi)部噪聲第三十六頁第三十七頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題模型改正法原理：利用模型計(jì)算出誤差影響的大小，直接對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行修正所針對(duì)的誤差源:相對(duì)論效應(yīng)電離層延遲對(duì)流層延遲衛(wèi)星鐘差第三十七頁第三十八頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題求差法：原理：通過觀測(cè)值間一定方式的相互求差，消去或消弱求差觀測(cè)值中所包含的相同或相似的誤差影響；所針對(duì)的誤差源:電離層延遲對(duì)流層延遲衛(wèi)星軌道誤差第三十八頁第三十九頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題參數(shù)法：采用參數(shù)估計(jì)的方法，將系統(tǒng)性偏差求定出來適用情況：幾乎適用于任何的情況第三十九頁第四十頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題衛(wèi)星鐘差：衛(wèi)星上雖使用了高精度的原子鐘，但仍存在著誤差，既含系統(tǒng)性的誤差（由頻偏、頻漂等產(chǎn)生的誤差），也含隨機(jī)誤差。系統(tǒng)誤差遠(yuǎn)比隨機(jī)誤差大，但前者可以通過模型加以改正。模型改正，采用鐘差改正多項(xiàng)式：a0為toc時(shí)刻的時(shí)鐘偏差（鐘偏）；a1為鐘速的偏差（鐘漂）；a2為鐘速的漂移（鐘漂率）；TGD衛(wèi)星群延遲。Toc為衛(wèi)星時(shí)鐘修正參數(shù)的參考時(shí)間。第四十頁第四十一頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題電離層延遲對(duì)流層troposphere（~8/18公里）；–平流層stratosphere（8/18~55/60公里）；–電離層ionosphere（55/60~1000公里）；–中間層和散逸層mesosphere；–再上面為星際空間。實(shí)質(zhì)：大氣對(duì)電磁波的折射效應(yīng)第四十一頁第四十二頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題大氣折射效應(yīng)信號(hào)在穿過大氣時(shí)，速度將發(fā)生變化，傳播路徑也將發(fā)生彎曲。對(duì)GPS信號(hào)來說，電離層是色散介質(zhì)，對(duì)流層是非色散介質(zhì)電子密度：?jiǎn)挝惑w積中所包含的電子數(shù)?？傠娮雍浚旱酌娣e為一個(gè)單位面積時(shí)沿信號(hào)傳播路徑貫穿整個(gè)電離層的一個(gè)柱體內(nèi)所含的電子總數(shù)。第四十二頁第四十三頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題電離層延遲特點(diǎn)：–電離層延遲與信號(hào)頻率的平方成反比電離層對(duì)載波和測(cè)距碼的影響，大小相等，符號(hào)相反電離層延遲應(yīng)對(duì)方法：–模型改正–單層電離層模型；–差分處理；–雙頻改正。第四十三頁第四十四頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題對(duì)流層延遲同電離層影響相比，對(duì)流層的影響小一個(gè)量級(jí)主要有兩類經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑴y(cè)站位置和氣象要素：測(cè)站緯度、高程等干溫、濕溫、氣壓等第四十四頁第四十五頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單輯標(biāo)題多路徑誤差在GPS測(cè)量中，用戶附近的物體所反射的衛(wèi)星信號(hào)被接收機(jī)天線所接收，與直接來自衛(wèi)星的信號(hào)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”。應(yīng)對(duì)方法：布站：選擇合適的測(cè)站避開易產(chǎn)生多路徑的環(huán)境硬件：采用抗多路徑誤差的設(shè)備抗多路徑的天線：帶抑徑板或抑徑圈的天線，極化天線抗多路徑的接收機(jī)：窄相關(guān)技術(shù)第四十五頁第四十六頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題地球自轉(zhuǎn)改正：GNSS信號(hào)自衛(wèi)星到地面測(cè)站，需要一段傳播時(shí)間，如果以用戶為標(biāo)準(zhǔn)，衛(wèi)星坐標(biāo)發(fā)生的變化量，這必然引起衛(wèi)星到測(cè)站的幾何距離發(fā)生變化，設(shè)變化量可由微分公式可算出：第四十六頁第四十七頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題接收機(jī)天線相位中心誤差:接收機(jī)天線的相位中心相對(duì)測(cè)站標(biāo)石中心位置的偏差應(yīng)對(duì)方法：正確對(duì)中整平或采用強(qiáng)制對(duì)中裝置接收機(jī)天線相位中心變化的改正GNSS測(cè)量和定位時(shí)是以接收機(jī)天線的相位中心位置為準(zhǔn)，天線的相位中心與其幾何中心理論上應(yīng)保持一致。GNSS信號(hào)是來自四面八方，隨著GPS信號(hào)方位和高度角的變化，接收機(jī)天線的相位中心的位置也在發(fā)生變化第四十七頁第四十八頁，共87頁。衛(wèi)星控制測(cè)量實(shí)施單擊編輯標(biāo)題GNSS控制網(wǎng)：采用GNSS定位技術(shù)所建立的測(cè)量控制網(wǎng)，由GNSS站點(diǎn)和基線向量構(gòu)成。優(yōu)點(diǎn)：精度高/選點(diǎn)靈活/全天候作業(yè)/三維坐標(biāo)缺點(diǎn)：對(duì)空通視/短距離測(cè)量精度受限第四十八頁第四十九頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題GNSS控制網(wǎng)分類框架基準(zhǔn)網(wǎng)大地測(cè)量控制網(wǎng)工程控制網(wǎng)測(cè)圖控制網(wǎng)觀測(cè)時(shí)段定義?從測(cè)站上開始接收衛(wèi)星信號(hào)至記錄停止的連續(xù)觀測(cè)的時(shí)間間隔，即時(shí)段長度。特點(diǎn)?GNSS控制測(cè)量的基本時(shí)間單位?不同等級(jí)對(duì)時(shí)段數(shù)和時(shí)段長度有不同的要求第四十九頁第五十頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題同步觀測(cè)–定義：兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的接收機(jī)對(duì)同一組衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行的觀測(cè)–特點(diǎn)：某時(shí)段共有N臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行了同步觀測(cè)，則共可得到JN=N(N-1)/2條同步觀測(cè)基線；當(dāng)N>2時(shí)，可以構(gòu)成不同邊數(shù)的同步環(huán)?；€向量利用兩臺(tái)接收機(jī)同步觀測(cè)所得的站間三維坐標(biāo)差即為基線向量，簡(jiǎn)稱基線必要基線n個(gè)測(cè)站的GNSS網(wǎng)的必要基線數(shù)為Jn=n-1多余基線：J獨(dú)-J必非獨(dú)立基線：J總-J獨(dú)第五十頁第五十一頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題獨(dú)立基線定義：?線性無關(guān)（相互函數(shù)獨(dú)立）的一組基線向量某時(shí)段N臺(tái)GPS接收機(jī)構(gòu)成的同步觀測(cè)環(huán)，有JN條同步觀測(cè)基線，其中獨(dú)立基線數(shù)JD=N一1。閉合環(huán)–由多條基線向量首尾相連所構(gòu)成的閉合圖形閉合差–組成閉合環(huán)的基線向量按同一方向的矢量和同步觀測(cè)環(huán)（同步環(huán)）–三臺(tái)或三臺(tái)以上的接收機(jī)同步觀測(cè)所獲得的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)，簡(jiǎn)稱同步環(huán)。第五十一頁第五十二頁，共87頁。衛(wèi)星誤差分析單擊編輯標(biāo)題異步觀測(cè)環(huán)（異步環(huán)）–異步觀測(cè)環(huán)：在構(gòu)成多邊形環(huán)路的所有基線向量中，只要有非同步觀測(cè)基線向量，則該多邊形環(huán)路叫異步觀側(cè)環(huán)，簡(jiǎn)稱異步環(huán)。獨(dú)立觀測(cè)環(huán)（獨(dú)立環(huán)）–獨(dú)立觀測(cè)環(huán)：由獨(dú)立觀測(cè)所獲得的基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)，簡(jiǎn)稱獨(dú)立環(huán)。閉合差檢驗(yàn)–同步環(huán)：閉合差理論為零、實(shí)踐不為零但通常很小。–異步環(huán)：閉合差理論不為零、也不一定為微小值。第五十二頁第五十三頁，共87頁。衛(wèi)星誤差分析單擊編輯標(biāo)題設(shè)計(jì)準(zhǔn)備項(xiàng)目規(guī)劃資料搜集整理技術(shù)設(shè)計(jì)儀器檢驗(yàn)和檢定踏勘、選點(diǎn)和埋石第五十三頁第五十四頁，共87頁。衛(wèi)星誤差分析單擊編輯標(biāo)題外業(yè)施測(cè)實(shí)地了解測(cè)區(qū)情況：衛(wèi)星狀況預(yù)報(bào)確定作業(yè)方案外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸備份基線解算及其質(zhì)量控制第五十四頁第五十五頁，共87頁。衛(wèi)星誤差分析單擊編輯標(biāo)題數(shù)據(jù)處理網(wǎng)平差及其質(zhì)量控制技術(shù)總結(jié)成果驗(yàn)收技術(shù)設(shè)計(jì)第五十五頁第五十六頁，共87頁。衛(wèi)星誤差分析單擊編輯標(biāo)題設(shè)計(jì)目標(biāo)質(zhì)量精度觀測(cè)值間相互符合的程度觀測(cè)值與已知值間符合的程度可靠性發(fā)現(xiàn)粗差的能力抵御粗差的能力效率理論最少觀測(cè)時(shí)段數(shù)與設(shè)計(jì)時(shí)段數(shù)的比值第五十六頁第五十七頁，共87頁。衛(wèi)星誤差分析單擊編輯標(biāo)題基準(zhǔn)設(shè)計(jì)位置基準(zhǔn)無固定（無聯(lián)測(cè)）。自由網(wǎng)平差（最小范數(shù)、假定基準(zhǔn)、重心基準(zhǔn)、擬穩(wěn)基準(zhǔn)），也稱無約束平差，對(duì)網(wǎng)的方向和尺度無影響。固定網(wǎng)中一點(diǎn)的坐標(biāo)。最小約束平差，也稱無約束平差，對(duì)網(wǎng)的方向和尺度無影響。固定網(wǎng)中多點(diǎn)的坐標(biāo)。約束平差，對(duì)網(wǎng)的方向和尺度有影響。第五十七頁第五十八頁，共87頁。衛(wèi)星誤差分析單擊編輯標(biāo)題圖形設(shè)計(jì)三角形網(wǎng)：優(yōu)點(diǎn)：幾何強(qiáng)度高、抗粗差能力強(qiáng)缺點(diǎn)：工作量大多邊形網(wǎng)：效率高，工作量較小圖形強(qiáng)度不如三角形網(wǎng)附合導(dǎo)線網(wǎng)：效率高，工作量較小圖形強(qiáng)度不如三角形網(wǎng)和多邊形網(wǎng)星形網(wǎng)：作業(yè)速度快，抗粗差能力差第五十八頁第五十九頁，共87頁。衛(wèi)星誤差分析單擊編輯標(biāo)題觀測(cè)時(shí)段數(shù)計(jì)算公式（理論值）：總基線數(shù)：J總=C·N·(N-1)/2必要基線數(shù)：J必=n-1

獨(dú)立基線數(shù)：J獨(dú)=C·(N-1)

多余基線數(shù)：J多=C·(N-1)–(n-1)

非獨(dú)立基線數(shù)：J非獨(dú)=C·N·(N-1)/2–C·(N-1)第五十九頁第六十頁，共87頁。衛(wèi)星測(cè)量數(shù)據(jù)處理單擊編輯標(biāo)題基線向量：利用由兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的接收機(jī)同步觀測(cè)所得的站間三維坐標(biāo)差空間直角坐標(biāo)與大地坐標(biāo)第六十頁第六十一頁，共87頁。衛(wèi)星測(cè)量數(shù)據(jù)處理單擊編輯標(biāo)題空間直角坐標(biāo)與站心直角坐標(biāo)第六十一頁第六十二頁，共87頁。衛(wèi)星測(cè)量數(shù)據(jù)處理單擊編輯標(biāo)題單基線解/基線模式解算方法一次僅同時(shí)提取兩臺(tái)GNSS接收機(jī)的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行基線解算。特點(diǎn)?模型簡(jiǎn)單，參數(shù)較少，計(jì)算量小，最為常用?解算結(jié)果無法反映同步觀測(cè)基線間的誤差相關(guān)性?無法充分利用觀測(cè)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性第六十二頁第六十三頁，共87頁。衛(wèi)星測(cè)量數(shù)據(jù)處理單擊編輯標(biāo)題解算方法一次提取一個(gè)觀測(cè)時(shí)段中所有進(jìn)行同步觀測(cè)的n臺(tái)接收機(jī)所采集的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，在單一解算過程求出所有n-1條相互函數(shù)獨(dú)立的基線。特點(diǎn)?數(shù)學(xué)模型嚴(yán)密，并能反映同步觀測(cè)基線間的誤差相關(guān)性?數(shù)學(xué)模型和解算過程復(fù)雜，計(jì)算量大多基線解/時(shí)段模式第六十三頁第六十四頁，共87頁。衛(wèi)星測(cè)量數(shù)據(jù)處理單擊編輯標(biāo)題整體解/戰(zhàn)役模式解算方法?一次提取整個(gè)觀測(cè)過程中所有觀測(cè)數(shù)據(jù)，在一個(gè)單一解算過程中同時(shí)處理，得出所有獨(dú)立基線。特點(diǎn)?數(shù)學(xué)模型嚴(yán)密，能反映出同步基線間的相關(guān)性?避免了結(jié)果在幾何上的不一致性和閉合差不為零?將基線解算與網(wǎng)平差融為一體?數(shù)學(xué)模型和解算過程復(fù)雜，計(jì)算量大第六十四頁第六十五頁，共87頁。衛(wèi)星測(cè)量數(shù)據(jù)處理單擊編輯標(biāo)題GNSS網(wǎng)外業(yè)施測(cè)的主要內(nèi)容①測(cè)繪資料收集整理②儀器檢驗(yàn)、檢定③踏勘、選點(diǎn)、埋石④作業(yè)隊(duì)進(jìn)駐⑤衛(wèi)星狀態(tài)預(yù)報(bào)⑥觀測(cè)計(jì)劃制定⑦作業(yè)調(diào)度及外業(yè)觀測(cè)⑧數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)儲(chǔ)、備份⑨基線解算及質(zhì)量控制⑩重測(cè)和補(bǔ)測(cè)第六十五頁第六十六頁，共87頁。衛(wèi)星測(cè)量數(shù)據(jù)處理單擊編輯標(biāo)題測(cè)量任務(wù)完成后，應(yīng)上交下列資料：①測(cè)量任務(wù)書和技術(shù)設(shè)計(jì)書。②點(diǎn)之記、環(huán)視圖、測(cè)量標(biāo)志委托保管書。③衛(wèi)星可見預(yù)報(bào)表和觀測(cè)計(jì)劃表。④外業(yè)觀測(cè)記錄、儀器檢測(cè)資料及氣象資料。⑤外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量分析和野外檢和計(jì)算資料。⑥各種磁盤、原始觀測(cè)資料和成果表。⑦GNSS網(wǎng)展點(diǎn)圖。⑧技術(shù)總結(jié)、成果驗(yàn)收?qǐng)?bào)告。第六十六頁第六十七頁，共87頁。衛(wèi)星誤差分析單擊編輯標(biāo)題矩陣形式第六十七頁第六十八頁，共87頁。衛(wèi)星誤差分析單擊編輯標(biāo)題參數(shù)估計(jì)精度評(píng)定第六十八頁第六十九頁，共87頁。衛(wèi)星誤差分析單擊編輯標(biāo)題基線解算的基本流程第六十九頁第七十頁，共87頁。衛(wèi)星誤差分析單擊編輯標(biāo)題基線解算的質(zhì)量控制質(zhì)量評(píng)定?通過一系列的指標(biāo)，對(duì)基線向量結(jié)果的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量差（不合格）的基線質(zhì)量改善?通過數(shù)據(jù)處理手段（基線精化處理），提高基線向量結(jié)果的質(zhì)量第七十頁第七十一頁，共87頁。衛(wèi)星誤差分析單擊編輯標(biāo)題基線解算質(zhì)量評(píng)定的指標(biāo)基于測(cè)量規(guī)范的控制指標(biāo)?數(shù)據(jù)剔除率，同步環(huán)閉合差，異步環(huán)閉合差，復(fù)測(cè)基線長度較差基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理的參考指標(biāo)?單位權(quán)方差（參考方差），觀測(cè)值殘差的RMS，RATIO值，RDOP值數(shù)據(jù)刪除率?定義在基線解算時(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。粗差數(shù)量與觀測(cè)值的總數(shù)的比值，稱為數(shù)據(jù)刪除率?作用數(shù)據(jù)刪除率從某一方面反映出了GNSS原始觀測(cè)值的質(zhì)量。數(shù)據(jù)刪除率越高，通常表明觀測(cè)值的質(zhì)量越差。?要求根據(jù)GB/T18314-2009同一時(shí)段觀測(cè)值的數(shù)據(jù)剔除率宜小于10%第七十一頁第七十二頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題同步環(huán)閉合差異步環(huán)閉合差復(fù)測(cè)基線互差第七十二頁第七十三頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題單位權(quán)方差觀測(cè)值殘差RATIORDOP第七十三頁第七十四頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題基線解算的質(zhì)量控制—影響因素少數(shù)衛(wèi)星的觀測(cè)時(shí)間太短個(gè)別衛(wèi)星或個(gè)別時(shí)段周跳太多，使周跳修復(fù)不完善多路徑效應(yīng)比較嚴(yán)重，觀測(cè)值的改正數(shù)普遍較大對(duì)流層折射影響或電離層折射影響較大刪除該衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)，不讓其參與基線在發(fā)生周跳處增加新的模糊度參數(shù)刪除周跳嚴(yán)重的時(shí)間段的方法縮小編輯因子的方法來剔除殘差較大的觀測(cè)值刪除多路徑誤差嚴(yán)重的時(shí)間段或衛(wèi)星的數(shù)據(jù)提高截止高度角，剔除易受對(duì)流層或電離層影響的低高度角觀測(cè)數(shù)據(jù)采用模型對(duì)對(duì)流層和電離層延遲進(jìn)行改正如果GNSS觀測(cè)值是雙頻觀測(cè)值，則可采用無電離層觀測(cè)值（Iono-free）來進(jìn)行基線解算第七十四頁第七十五頁，共87頁。衛(wèi)星定位誤差分析單擊編輯標(biāo)題網(wǎng)平差的目的及意義消除由觀測(cè)量和已知條件中存在的誤差所引起的GNSS網(wǎng)在幾何上的不一致改善GNSS網(wǎng)的質(zhì)量，評(píng)定GNSS網(wǎng)的