《GNSS測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用》 課件匯 張福榮 項(xiàng)目1-3 GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的認(rèn)知- GNSS測(cè)量誤差分析

第一章

GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的認(rèn)知1.1衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng)（NNSS）01全球定位系統(tǒng)（GPS）02全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）03目錄CONTENTE1.1衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展人類(lèi)最初的導(dǎo)航，只能通過(guò)石頭，樹(shù)，山脈等作為參照物，漸漸發(fā)展到天文觀測(cè)法，即通過(guò)天上的太陽(yáng)，月亮和星星來(lái)判斷位置。我國(guó)四大發(fā)明之一的指南針是人類(lèi)導(dǎo)航領(lǐng)域的一個(gè)里程碑。無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航的發(fā)明，使導(dǎo)航系統(tǒng)成為航行中真正可以依賴(lài)的工具，因此具有劃時(shí)代的意義。無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航是利用無(wú)線(xiàn)電技術(shù)對(duì)飛機(jī)、船舶或其他運(yùn)動(dòng)載體進(jìn)行導(dǎo)航和定位的系統(tǒng)。它具有獨(dú)立、封閉、全天候等特點(diǎn)，對(duì)外界環(huán)境依賴(lài)性很小。現(xiàn)在，無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航仍然在飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)著陸、區(qū)域性定位中發(fā)揮著重要作用。無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航是通過(guò)測(cè)量到兩個(gè)已知點(diǎn)的精確距離，就可以精密地確定出載體所在的平面位置。..PQ我的位置應(yīng)該在P點(diǎn)或Q點(diǎn)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是以衛(wèi)星為空間基準(zhǔn)點(diǎn)，用戶(hù)利用接收設(shè)備測(cè)定至衛(wèi)星的距離來(lái)確定其三維位置、三維速度和時(shí)間的系統(tǒng)。01子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng)（NNSS）01子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng)（NNSS）衛(wèi)星大地測(cè)量——利用人造地球衛(wèi)星為大地測(cè)量服務(wù)的一門(mén)技術(shù)，它的主要內(nèi)容是在地面上觀測(cè)人造地球衛(wèi)星，通過(guò)測(cè)定衛(wèi)星位置的方法，來(lái)解決大地測(cè)量任務(wù)。1957年10月4日，原蘇聯(lián)成功發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，開(kāi)創(chuàng)了空間技術(shù)造福人類(lèi)的新時(shí)代。01子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng)（NNSS）1958年，美國(guó)海軍研制了子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng)，又稱(chēng)為“海軍衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”（NNSS），是全球首個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，通過(guò)播發(fā)無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航信號(hào)，為美國(guó)各類(lèi)潛艇和海面艦船等提供非連續(xù)的二維導(dǎo)航定位服務(wù)。01子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng)（NNSS）優(yōu)點(diǎn)：具有精度均勻、不受時(shí)間和天氣限制等優(yōu)點(diǎn)，只要系統(tǒng)的衛(wèi)星在視界內(nèi)，就可在地球表面任何地方進(jìn)行單點(diǎn)定位或聯(lián)測(cè)定位，從而獲得觀測(cè)點(diǎn)的三維地心坐標(biāo)。不足：衛(wèi)星數(shù)目較少（5～6顆），運(yùn)行高度較低（平均約為1000Km），從地面觀測(cè)到衛(wèi)星的時(shí)間間隔較長(zhǎng)（平均1.5小時(shí)），因而無(wú)法連續(xù)地提供實(shí)時(shí)三維定位信息，難以充分滿(mǎn)足軍事用戶(hù)和某些民事用戶(hù)的定位要求。02全球定位系統(tǒng)（GPS）研制與試驗(yàn)階段論證與設(shè)計(jì)階段實(shí)用組網(wǎng)階段GPS實(shí)施計(jì)劃03全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）GNSS——GlobalNavigationSatelliteSystem的縮寫(xiě)。GNSS泛指所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括全球的、區(qū)域的和增強(qiáng)的，如美國(guó)的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，以及相關(guān)的增強(qiáng)系統(tǒng)，如美國(guó)的WAAS（廣域增強(qiáng)系統(tǒng)）、歐洲的EGNOS（歐洲靜地導(dǎo)航重疊系統(tǒng)）和日本的MSAS（多功能運(yùn)輸衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)）等，還涵蓋在建和以后要建設(shè)的其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。國(guó)際GNSS系統(tǒng)是個(gè)多系統(tǒng)、多層面、多模式的復(fù)雜組合系統(tǒng)。03全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）GNSS——GlobalNavigationSatelliteSystem的縮寫(xiě)。北斗BDSGPSGalileoGLONASS全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用學(xué)而時(shí)習(xí)之，不亦說(shuō)乎第一章

GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的認(rèn)知1.2全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS的組成田倩GNSS是GlobalNavigationSatelliteSystem的縮寫(xiě)，稱(chēng)為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。美國(guó)GPS歐盟伽利略俄羅斯GLONASS中國(guó)北斗空間衛(wèi)星部分用戶(hù)接收部分

地面監(jiān)控部分全球定位系統(tǒng)（GPS）01全球定位系統(tǒng)（GPS）GPS衛(wèi)星工作星座衛(wèi)星：24顆軌道：面6個(gè)長(zhǎng)半軸：26609km偏心率：0.01軌道面相對(duì)赤道面的傾角：55°衛(wèi)星高度：20200km02格洛納斯系統(tǒng)（GLONASS）

蘇聯(lián)1976年啟動(dòng)建設(shè)，使用24顆衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)全球定位服務(wù)，可提供高精度的三維空間和速度信息，也提供授時(shí)服務(wù)。

02格洛納斯系統(tǒng)（GLONASS）系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座地面監(jiān)測(cè)控制站用戶(hù)設(shè)備衛(wèi)星參數(shù)衛(wèi)星：24顆軌道面：3個(gè)高度：19100km傾角：64.8°GLONASS1982-2007GLONASS-M2003-2013GLONASS-K2007-2022GLONASS-KM2015-…02格洛納斯系統(tǒng)（GLONASS）向中國(guó)提供服務(wù)向亞太地區(qū)提供服務(wù)向全球提供服務(wù)2000年2020年2012年北斗一代北斗三代北斗二代02北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）02北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）24顆中圓地球軌道衛(wèi)星（MEO）3顆地球靜止軌道衛(wèi)星（GEO）3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星（IGSO）北斗三號(hào)系統(tǒng)星座02伽利略系統(tǒng)（Galileo）伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Galileo），是由歐盟研制和建立的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，該計(jì)劃于1999年2月由歐洲委員會(huì)公布，歐洲委員會(huì)和歐空局共同負(fù)責(zé)。衛(wèi)星數(shù)量：30顆（27+3顆）軌道面：3個(gè)軌道高度：23616公里軌道傾角：56°衛(wèi)星壽命：12年以上02伽利略系統(tǒng)（Galileo）GNSS測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用學(xué)而時(shí)習(xí)之，不亦說(shuō)乎第一章

GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的認(rèn)知1.3全球定位系統(tǒng)GPS田倩全球定位系統(tǒng)GPS的組成01GPS的現(xiàn)代化02目錄CONTENTE1.3全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)是美國(guó)國(guó)防部于1994年建成的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)為GPS?？上蛉蛴脩?hù)提供連續(xù)、實(shí)時(shí)、高精度的三維位置，三維速度和時(shí)間信息。01全球定位系統(tǒng)GPS的組成空間衛(wèi)星部分地面監(jiān)控部分用戶(hù)接收部分空間衛(wèi)星部分用戶(hù)接收部分地面控制部分這三個(gè)部分既相互獨(dú)立又相互協(xié)調(diào)，它們主要通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波聯(lián)系的。01GPS的組成——空中衛(wèi)星部分衛(wèi)星：24顆（21+3顆）軌道：面6個(gè)長(zhǎng)半軸：26609km偏心率：0.01軌道面相對(duì)赤道面的傾角：55°各軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)相差：60°相鄰軌道衛(wèi)星升交距角相差：30°衛(wèi)星高度：20200km衛(wèi)星運(yùn)行周期：12恒星時(shí)衛(wèi)星鐘標(biāo)準(zhǔn)頻率：10.23MHzL1載波頻率：1575.42MHzL2載波頻率：1227.60MHz原子鐘計(jì)算機(jī)太陽(yáng)能電池板無(wú)線(xiàn)電收發(fā)兩用機(jī)導(dǎo)航荷載（接收數(shù)據(jù)，發(fā)射測(cè)距和導(dǎo)航數(shù)據(jù)）姿態(tài)控制和太陽(yáng)能板指向系統(tǒng)01GPS的組成——空中衛(wèi)星部分01GPS的組成——地面監(jiān)控部分主控站1監(jiān)測(cè)站5注入站301GPS的組成——地面監(jiān)控部分作用主控站監(jiān)控站監(jiān)控站注入站/監(jiān)控站注入站/監(jiān)控站注入站/監(jiān)控站夏威夷卡瓦加蘭狄哥

伽西亞阿松森島科羅拉多主控站注入站監(jiān)測(cè)站監(jiān)控衛(wèi)星的運(yùn)行確定GPS時(shí)間跟蹤并預(yù)報(bào)衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星狀態(tài)向每顆衛(wèi)星的存儲(chǔ)器注入導(dǎo)航信號(hào)01GPS的組成——地面監(jiān)控部分

主控站位于美國(guó)本土科羅拉多斯普林斯的聯(lián)合空間執(zhí)行中心。它的任務(wù)包括：采集數(shù)據(jù)、推算編制導(dǎo)航電文；給定全球定位系統(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)；負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和管理所有地面監(jiān)測(cè)站和注入站系統(tǒng)；調(diào)整衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，啟動(dòng)備用衛(wèi)星。01GPS的組成——地面監(jiān)控部分監(jiān)測(cè)站共有5個(gè)，分布在不同的位置。監(jiān)測(cè)站的主要任務(wù)是為主控站編算導(dǎo)航電文提供觀測(cè)數(shù)據(jù)。01GPS的組成——地面監(jiān)控部分注入站共有3個(gè)。注入站的主要任務(wù)是在主控站的控制下，將由主控站推算和編制的衛(wèi)星星歷、鐘差、導(dǎo)航電文和其他控制指令等注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲(chǔ)系統(tǒng)，并監(jiān)測(cè)注入信息的正確性。01GPS的組成——用戶(hù)接收部分TRIMBLEASHTECHLEICA導(dǎo)航型測(cè)地型授時(shí)型01GPS的組成——用戶(hù)接收部分單頻機(jī)、雙頻機(jī)、三頻機(jī)GPS用戶(hù)部分的主要作用是捕獲待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)所接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理，以便測(cè)量出GPS信號(hào)并從衛(wèi)星到接收機(jī)天線(xiàn)的傳播時(shí)間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)的計(jì)算出測(cè)站的三維位置，三維速度和時(shí)間。02GPS的現(xiàn)代化GPS是出現(xiàn)最早，目前發(fā)展最為成熟的一個(gè)GNSS定位系統(tǒng)，在發(fā)展的同時(shí)，GPS系統(tǒng)也在不斷地與時(shí)俱進(jìn)。02GPS的現(xiàn)代化GPS是出現(xiàn)最早，目前發(fā)展最為成熟的一個(gè)GNSS定位系統(tǒng)，在發(fā)展的同時(shí)，GPS系統(tǒng)也在不斷地與時(shí)俱進(jìn)。02GPS的現(xiàn)代化提高GPS衛(wèi)星的發(fā)射強(qiáng)度，增強(qiáng)抗干擾能力；更新GPS信號(hào)結(jié)構(gòu)，增加具有更好保密性和抗干擾能力的軍用碼M碼；在L2載波上調(diào)制C/A碼，增發(fā)第三民用信號(hào)L5，該信號(hào)的頻率為1176.45MHz；使用新技術(shù)以阻止或干擾敵對(duì)方使用GPS；取消SA政策，提高民用定位精度；研發(fā)抗干擾能力更強(qiáng)初始化速度更快的接收設(shè)備。GNSS測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用學(xué)而時(shí)習(xí)之，不亦說(shuō)乎第一章

GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的認(rèn)知任務(wù)1.4中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)田倩北斗系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展01北斗系統(tǒng)的組成02北斗系統(tǒng)的定位原理03目錄CONTENTE1.4中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)北斗系統(tǒng)的應(yīng)用04中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（英文名稱(chēng)：BeiDouNavigationSatelliteSystem，簡(jiǎn)稱(chēng)BDS）是我國(guó)自主研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，也是繼GPS、GLONASS之后的第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可在全球范圍內(nèi)為各類(lèi)用戶(hù)提供高精度、高可靠性定位導(dǎo)航授時(shí)服務(wù)，并具備短報(bào)文通信功能。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)BDS和美國(guó)GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO，是聯(lián)合國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航委員會(huì)已認(rèn)定的供應(yīng)商。陳芳允院士雙星定位北斗一號(hào)（2003年）北斗二號(hào)（2012年）北斗三號(hào)（2020年）5顆試驗(yàn)星，區(qū)域有源14顆星，區(qū)域無(wú)源30顆星，全球無(wú)源北斗一號(hào)衛(wèi)星2000年10月31日140E2000年12月21日80E2003年5月25日110.5E2007年4月14日MEO衛(wèi)星2009年4月15日GEO衛(wèi)星2010年1月17日GEO衛(wèi)星衛(wèi)星運(yùn)載火箭北斗二號(hào)衛(wèi)星北斗三號(hào)衛(wèi)星北斗系統(tǒng)組成空間段地面段用戶(hù)段1.地球靜止軌道衛(wèi)星（GEO）共有3顆軌道高度35786公里軌道傾角為0度空間段2.傾斜地球同步軌道衛(wèi)星（IGSO）共有3顆軌道高度35786公里軌道傾角為55度空間段2.中圓地球軌道衛(wèi)星（MEO）共有24顆軌道高度21528公里空間段

地面段包括主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站等若干地面站，以及星間鏈路運(yùn)行管理設(shè)施。地面段

用戶(hù)段由北斗用戶(hù)終端以及與其他GNSS兼容的終端組成。北斗系統(tǒng)的用戶(hù)終端用戶(hù)段北斗衛(wèi)星

北斗衛(wèi)星用戶(hù)位置中心控制系統(tǒng)標(biāo)校站標(biāo)校站標(biāo)校站標(biāo)校站工作原理北斗一號(hào)北斗二號(hào)定位原理北斗系統(tǒng)的應(yīng)用水文監(jiān)測(cè)電力氣象預(yù)報(bào)測(cè)繪地理信息災(zāi)害救援農(nóng)田監(jiān)測(cè)漁業(yè)……GNSS測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用學(xué)而時(shí)習(xí)之，不亦說(shuō)乎第一章

GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的認(rèn)知任務(wù)1.5GNSS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)田倩天球坐標(biāo)系和地球坐標(biāo)系0102目錄CONTENTE1.5GNSS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)WGS-84坐標(biāo)系03我國(guó)的參心大地坐標(biāo)系04CGCS2000國(guó)家大地坐標(biāo)系05地方獨(dú)立坐標(biāo)系01天球坐標(biāo)系和地球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系——描述衛(wèi)星的位置M天球PNPS天軸天球赤道面黃道北黃極KN

KS南黃極春分點(diǎn)天球空間直角坐標(biāo)系天球球面坐標(biāo)系01天球坐標(biāo)系和地球坐標(biāo)系天球空間直角坐標(biāo)系天球赤道面春分點(diǎn)MSPNXYZZXYS（X，Y，Z）起始子午面01天球坐標(biāo)系和地球坐標(biāo)系天球球面坐標(biāo)系天球赤道面春分點(diǎn)MSαδγ起始子午面PNPSS（α，δ，γ）01天球坐標(biāo)系和地球坐標(biāo)系對(duì)同一空間點(diǎn)兩種表達(dá)方式可通過(guò)下面的式子進(jìn)行轉(zhuǎn)換球面→三維三維→球面01天球坐標(biāo)系和地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系——確定地面點(diǎn)的位置P（x，y，z）P（B，L，H）01天球坐標(biāo)系和地球坐標(biāo)系式中，e為子午橢圓第一偏心率；N為卯酉圓曲率半徑這兩種坐標(biāo)系的換算關(guān)系為02WGS-84坐標(biāo)系極移——地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)于地球體的位置不是固定的，因而地極點(diǎn)在地球表面的位置是隨時(shí)間而變化的，這種現(xiàn)象稱(chēng)為極移。WGS-84坐標(biāo)系的定義：原點(diǎn)——地球的質(zhì)心Z軸——指向BIH1984.0定義的CTP（協(xié)議地球極）方向X軸——指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交點(diǎn)Y軸——和Z,X構(gòu)成右手系02WGS-84坐標(biāo)系WGS-84橢球（國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)第17屆年會(huì)）長(zhǎng)半軸

a=6378137m扁率f=1/298.25703我國(guó)的參心大地坐標(biāo)系北京54坐標(biāo)系西安80坐標(biāo)系03我國(guó)的參心大地坐標(biāo)系北京54坐標(biāo)系長(zhǎng)半軸

a=6378245m扁率f=1/298.3克拉索夫斯基橢球03我國(guó)的參心大地坐標(biāo)系IAG75橢球西安80坐標(biāo)系長(zhǎng)半軸

a=6378140m扁率f=1/298.25704地方獨(dú)立坐標(biāo)系地方獨(dú)立坐標(biāo)系的建立，實(shí)際上就是通過(guò)一些元素的確定來(lái)決定地方參考橢球與投影面。地方參考橢球一般選擇與當(dāng)?shù)仄骄叱滔鄬?duì)應(yīng)的參考橢球，其橢球的中心、軸向和扁率與國(guó)家參考橢球相同。地方投影面的確定，一般選取過(guò)測(cè)區(qū)中心的經(jīng)線(xiàn)或某個(gè)起算點(diǎn)的經(jīng)線(xiàn)作為獨(dú)立的中央子午線(xiàn)，以某個(gè)特定方便使用的點(diǎn)和方位為地方獨(dú)立坐標(biāo)系的起算原點(diǎn)和方位，并選取當(dāng)?shù)仄骄叱堂鏋橥队懊妗?5CGCS2000國(guó)家大地坐標(biāo)系7805CGCS2000國(guó)家大地坐標(biāo)系CGCS2000國(guó)家大地坐標(biāo)系ChinaGeodeticCoordinateSystem2000XZY地球質(zhì)心IERSIRMIERSIRP高精度地心三維符合IERS協(xié)議05CGCS2000國(guó)家大地坐標(biāo)系長(zhǎng)半軸

a=6378137m扁率f=1/298.257222101WGS-84橢球參數(shù)CGCS2000橢球參數(shù)長(zhǎng)半軸

a=6378137m扁率f=1/298.257GNSS測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用學(xué)而時(shí)習(xí)之，不亦說(shuō)乎第一章

GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的認(rèn)知任務(wù)1.5GNSS定位的時(shí)間系統(tǒng)田倩時(shí)間系統(tǒng)的概念01世界協(xié)調(diào)時(shí)（UTC）02目錄CONTENTE1.5GNSS定位的時(shí)間系統(tǒng)GPS時(shí)間（GPST）03北斗時(shí)間（BDT）0401時(shí)間系統(tǒng)的概念衛(wèi)星位置的精度和時(shí)刻的精度密切相關(guān)當(dāng)要求衛(wèi)星的位置誤差小于1cm時(shí)，則相應(yīng)的時(shí)刻誤差應(yīng)小于2.6微秒。星地之間距離的測(cè)量精度與時(shí)間的精度密切相關(guān)當(dāng)要求星地之間距離誤差小于1m，則時(shí)間精度應(yīng)小于3×10-8秒。01時(shí)間系統(tǒng)的概念時(shí)間間隔——指發(fā)生某一現(xiàn)象所經(jīng)歷的過(guò)程，是這一過(guò)程始末的時(shí)間差。時(shí)刻——指發(fā)生某一現(xiàn)象的瞬間。在衛(wèi)星定位中，與所獲取數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻我們也稱(chēng)為歷元。01時(shí)間系統(tǒng)的概念原點(diǎn)（起算點(diǎn)）尺度（單位長(zhǎng)度）時(shí)間系統(tǒng)符合下列要求的任何一個(gè)可觀察的周期運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，都可用作確定時(shí)間的基準(zhǔn)：運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的、周期性的；運(yùn)動(dòng)周期充分穩(wěn)定；運(yùn)動(dòng)的周期有復(fù)現(xiàn)性。01時(shí)間系統(tǒng)的概念人們?nèi)粘Ｊ褂幂^多的是世界時(shí)系統(tǒng)，根據(jù)其參考點(diǎn)選擇的不同，世界時(shí)系統(tǒng)又分為恒星時(shí)和太陽(yáng)時(shí)。恒星時(shí)——以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)太陽(yáng)時(shí)——以太陽(yáng)為參考點(diǎn)用以測(cè)量時(shí)間的周期性運(yùn)動(dòng)有3種，實(shí)踐中，在實(shí)踐中，因所選擇的周期運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象不同，便產(chǎn)生了不同的時(shí)間系統(tǒng)。轉(zhuǎn)動(dòng)體的自由旋轉(zhuǎn)。如地球的自轉(zhuǎn)——世界時(shí)系統(tǒng)開(kāi)普勒運(yùn)動(dòng)。如地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)——力學(xué)時(shí)系統(tǒng)諧波震蕩。如原子鐘的震蕩——原子時(shí)系統(tǒng)01時(shí)間系統(tǒng)的概念（1）恒星時(shí)（ST）——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)間稱(chēng)為恒星時(shí)。春分點(diǎn)連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)本地子午圈的時(shí)間間隔為一恒星日，一恒星日分為24個(gè)恒星時(shí)。恒星時(shí)具有地方性。（2）平太陽(yáng)時(shí)（MT）——以平太陽(yáng)為參考點(diǎn)，以平太陽(yáng)的周日視運(yùn)動(dòng)所確定的時(shí)間周期就是平太陽(yáng)時(shí)。假定有一個(gè)平太陽(yáng)在天赤道上作等速運(yùn)行，其速度等于真太陽(yáng)的平均速度，這個(gè)假想的太陽(yáng)連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔，叫做一個(gè)平太陽(yáng)日，平太陽(yáng)日的1/24就是1平太陽(yáng)時(shí)。01時(shí)間系統(tǒng)的概念（3）世界時(shí)（UT）——以平子夜為零時(shí)起算的格林尼治平太陽(yáng)時(shí)定義為世界時(shí)。世界時(shí)與平太陽(yáng)時(shí)尺度相同，但時(shí)間原點(diǎn)不同。平太陽(yáng)時(shí)的時(shí)間原點(diǎn)是正午，而世界時(shí)的時(shí)間原點(diǎn)是平子夜。（4）原子時(shí)（TAI）——以平子夜為零時(shí)起算的格林尼治平太陽(yáng)時(shí)定義為世界時(shí)。位于海平面上的銫原子基態(tài)兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)，在零磁場(chǎng)中躍遷輻射震蕩9192631770周所持續(xù)的時(shí)間，為1原子時(shí)秒。原子時(shí)的原點(diǎn)為1958年1月1日零時(shí)。原子時(shí)也具有地方性，國(guó)際推算出統(tǒng)一的原子時(shí)系統(tǒng)，稱(chēng)為國(guó)際原子時(shí)IAT。02協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）——以格林尼治平子夜為時(shí)間原點(diǎn)0時(shí)，以原子時(shí)作為秒長(zhǎng)。世界時(shí)協(xié)調(diào)世界時(shí)跳秒保持時(shí)間尺度的均勻性能近似地反映地球自轉(zhuǎn)的變化03GPS時(shí)間系統(tǒng)（GPST）GPS時(shí)間系統(tǒng)（GPST）——采用原子時(shí)秒長(zhǎng)作為時(shí)間尺度，GPS時(shí)間的原點(diǎn)也就是起算點(diǎn)在1980年1月6日UTC零時(shí)，啟動(dòng)以后不跳秒，保持時(shí)間的連續(xù)性。GPST由主控站原子鐘控制。TAT－TGPST=19″04北斗時(shí)間系統(tǒng)（BDT）北斗時(shí)間系統(tǒng)（BDT）——采用原子時(shí)秒長(zhǎng)作為時(shí)間尺度，北斗時(shí)間的原點(diǎn)也就是起算點(diǎn)在2006年年1月1日UTC零時(shí)，啟動(dòng)以后不跳秒，保持時(shí)間的連續(xù)性。BDT由國(guó)家授時(shí)中心進(jìn)行時(shí)間監(jiān)控和維持。北斗時(shí)間與GPS時(shí)間秒長(zhǎng)相同，但時(shí)間原點(diǎn)不同。93四種時(shí)間轉(zhuǎn)換關(guān)系IATBDTGPSTGSTGLONASST+33S+(IAT-UTC)-3h+19S+19S04北斗時(shí)間系統(tǒng)（BDT）GNSS測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用學(xué)而時(shí)習(xí)之，不亦說(shuō)乎第一章

GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的認(rèn)知任務(wù)1.7衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)與衛(wèi)星星歷田倩衛(wèi)星的無(wú)攝運(yùn)動(dòng)01衛(wèi)星的受攝運(yùn)動(dòng)02目錄CONTENTE1.7衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)與衛(wèi)星星歷廣播星歷03精密星歷0401衛(wèi)星的無(wú)攝運(yùn)動(dòng)地球?qū)πl(wèi)星的引力太陽(yáng)、月亮對(duì)衛(wèi)星的引力大氣阻力太陽(yáng)光壓地球潮汐力確定衛(wèi)星軌道橢圓的形狀、大小確定衛(wèi)星在其橢圓軌道上的位置確定衛(wèi)星軌道與地球的相對(duì)位置關(guān)系01衛(wèi)星的無(wú)攝運(yùn)動(dòng)只考慮地球質(zhì)心引力作用的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為衛(wèi)星的無(wú)攝運(yùn)動(dòng)。開(kāi)普勒軌道參數(shù)as：軌道橢圓的長(zhǎng)半徑es：軌道橢圓的偏心率fs：真近點(diǎn)角

i：軌道面的傾角Ω：升交點(diǎn)的赤經(jīng)ωs：近地點(diǎn)角距01衛(wèi)星的無(wú)攝運(yùn)動(dòng)02衛(wèi)星的受攝運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星在地球質(zhì)心引力和各種攝動(dòng)力綜合影響下的軌道運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為衛(wèi)星的受攝運(yùn)動(dòng)。fnc——即地球的非質(zhì)心引力fs——太陽(yáng)的引力fm——月球的引力fr——太陽(yáng)的光輻射壓力fa——大氣阻力fp——地球潮汐作用力02衛(wèi)星的受攝運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星在攝動(dòng)力的作用下，會(huì)產(chǎn)生攝動(dòng)改正。as，es，fs，i

，Ω，ωs

（六參數(shù)的變化率）t0時(shí)刻：（as，es，fs，i

，Ω，ωs

）均已知t時(shí)刻：（

as，es，fs，i

，Ω，ωs

）待求。在受攝力的作用下，軌道參數(shù)是時(shí)間的一個(gè)變量函數(shù)。在二體問(wèn)題下，加上各項(xiàng)攝動(dòng)改正，就可得到任一時(shí)刻比較精確的軌道參數(shù)。03廣播星歷衛(wèi)星星歷：描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道的信息（一組對(duì)應(yīng)某一時(shí)刻的軌道參數(shù)及其變化率）。利用GNSS定位，就是根據(jù)已知的衛(wèi)星軌道信息和用戶(hù)的觀測(cè)資料，通過(guò)數(shù)據(jù)處理來(lái)確定接收機(jī)的位置和速度。所以，精確的描述軌道的星歷，是實(shí)現(xiàn)精確定位與導(dǎo)航的基礎(chǔ)。衛(wèi)星星歷的分類(lèi)

廣播星歷（預(yù)報(bào)星歷）

精密星歷（后處理星歷）03廣播星歷廣播星歷（預(yù)報(bào)星歷）：通過(guò)衛(wèi)星發(fā)射的含有軌道信息的導(dǎo)航電文傳遞給用戶(hù)的，用戶(hù)接收機(jī)接收到這些信號(hào)，經(jīng)過(guò)解碼器便可獲得所需要的衛(wèi)星星歷（通常包括相對(duì)某一參考?xì)v元的開(kāi)普勒軌道參數(shù)和必要的軌道攝動(dòng)改正項(xiàng)參數(shù)，它是根據(jù)監(jiān)測(cè)站約一周的觀測(cè)資料推算的）。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)。缺點(diǎn)：精度較低，一般約20-40m。預(yù)報(bào)星歷的內(nèi)容包括：

參考?xì)v元瞬間的開(kāi)普勒6個(gè)參數(shù)，

反映攝動(dòng)力影響的9個(gè)參數(shù)，

以及參考時(shí)刻和星歷數(shù)據(jù)齡期，

共計(jì)17個(gè)星歷參數(shù)。03廣播星歷廣播星歷的編制和傳送過(guò)程：監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的運(yùn)行狀態(tài)編制衛(wèi)星星歷將衛(wèi)星星歷注入衛(wèi)星衛(wèi)星向用戶(hù)發(fā)送衛(wèi)星星歷用戶(hù)接收機(jī)接收衛(wèi)星星歷周期1小時(shí)循環(huán)閉合的過(guò)程10504精密星歷精密星歷（后處理星歷）：根據(jù)地面跟蹤站所獲得的精密觀測(cè)資料計(jì)算而得到的星歷，是一種不包含外推誤差的實(shí)測(cè)星歷。監(jiān)測(cè)站例如：在我國(guó)領(lǐng)土內(nèi)，有一些高精度坐標(biāo)的地面控制點(diǎn)，用地面點(diǎn)交會(huì)出t時(shí)刻衛(wèi)星的精確位置。這種星歷不是通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航電文向用戶(hù)傳遞，而是利用磁帶或通過(guò)電視、電傳、衛(wèi)星通訊等方式有償?shù)臑樗枰挠脩?hù)服務(wù)。04精密星歷優(yōu)點(diǎn)：軌道參數(shù)非常準(zhǔn)確，也稱(chēng)精密星歷。缺點(diǎn)：不能做到實(shí)時(shí)。后處理星歷的編制和傳送過(guò)程建立衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)，隨時(shí)監(jiān)測(cè)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)狀態(tài)計(jì)算衛(wèi)星星歷向用戶(hù)提供以往觀測(cè)時(shí)刻的星歷。星歷類(lèi)型獲取方法精度時(shí)間間隔衛(wèi)星位置計(jì)算方法廣播星歷由導(dǎo)航電文實(shí)時(shí)地得到低1h用軌道參數(shù)來(lái)計(jì)算精密星歷事后由第三方提供高15min插值04精密星歷項(xiàng)目二

GNSS測(cè)量定位方法任務(wù)2.1GNSS定位原理與方法GNSS定位原理01GNSS定位方法02目錄CONTENTE2.1GNSS定位原理與方法知識(shí)引入GNSS定位原理一個(gè)站星距離測(cè)站位于以衛(wèi)星為球心站星距離為半徑的球面上兩個(gè)站星距離作兩個(gè)球面兩個(gè)球面相交為圓測(cè)站位于圓圈上GNSS衛(wèi)星定位的原理是：利用空間分布的衛(wèi)星（已知點(diǎn)）以及衛(wèi)星到接收機(jī)測(cè)得的距離（觀測(cè)值），按空間距離交會(huì)的方法計(jì)算出接收機(jī)的位置（待定點(diǎn)）。01GNSS定位原理三個(gè)站星距離作三個(gè)球面三個(gè)球面兩兩相交于兩點(diǎn)測(cè)站位于其中一點(diǎn)地球+=一點(diǎn)01GNSS定位原理GNSS衛(wèi)星定位的實(shí)質(zhì)是把衛(wèi)星視為“動(dòng)態(tài)”的控制點(diǎn)，在已知其瞬時(shí)坐標(biāo)的條件下，以GNSS衛(wèi)星和用戶(hù)接收機(jī)天線(xiàn)之間的距離（或距離差）為觀測(cè)量，進(jìn)行空間距離后方交會(huì)，從而確定用戶(hù)接收機(jī)天線(xiàn)所處的位置。ρ1ρ2ρ301GNSS定位原理ρ1ρ2ρ3ρ4

GNSS定位至少需要觀測(cè)4顆衛(wèi)星。存在接收機(jī)鐘誤差，將其作為獨(dú)立的未知數(shù)：01GNSS定位原理觀測(cè)瞬間衛(wèi)星的位置觀測(cè)瞬間測(cè)站點(diǎn)與衛(wèi)星之間的距離

GNSS定位需解決的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星星歷衛(wèi)星信號(hào)傳播時(shí)間01GNSS定位方法靜態(tài)定位GNSS定位方法

根據(jù)參考點(diǎn)的不同位置分類(lèi)根據(jù)接收機(jī)天線(xiàn)的狀態(tài)分類(lèi)動(dòng)態(tài)定位絕對(duì)定位相對(duì)定位衛(wèi)星射電干涉測(cè)量多普勒定位法偽距測(cè)量法載波相位測(cè)量根據(jù)GNSS信號(hào)的不同觀測(cè)量分類(lèi)02GNSS定位方法根據(jù)接收機(jī)天線(xiàn)的狀態(tài)分類(lèi)：在定位過(guò)程中，用戶(hù)接收機(jī)天線(xiàn)處于靜止?fàn)顟B(tài)，嚴(yán)格地說(shuō)，接收機(jī)天線(xiàn)相對(duì)其周?chē)墓潭c(diǎn)天線(xiàn)位置沒(méi)有可察覺(jué)的變化，或者變化非常緩慢，以致在觀測(cè)期內(nèi)察覺(jué)不出而可以忽略。是精度最高的作業(yè)模式。主要用于大地測(cè)量、控制測(cè)量、變形測(cè)量、工程測(cè)量。精度可達(dá)到（5mm+1ppm）動(dòng)態(tài)定位靜態(tài)定位在定位過(guò)程中，用戶(hù)接收機(jī)天線(xiàn)處在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，待定點(diǎn)位置隨著時(shí)間變化。適用于精度要求不高的碎部測(cè)量，也可用于確定車(chē)輛、船艦、飛機(jī)和航天器的實(shí)時(shí)位置。精度可達(dá)到（10～20mm+1ppm）。02GNSS定位方法根據(jù)參考點(diǎn)的不同位置分類(lèi)：絕對(duì)定位是以地球質(zhì)心為參考點(diǎn)，測(cè)定接收機(jī)天線(xiàn)（即待定點(diǎn)）在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的絕對(duì)位置，由于定位作業(yè)僅需一臺(tái)接收機(jī)，所以又稱(chēng)為單點(diǎn)定位。簡(jiǎn)單，但定位精度較低。適用于低精度測(cè)量領(lǐng)域，如船只、飛機(jī)的導(dǎo)航、海洋捕魚(yú)、地質(zhì)調(diào)查等。相對(duì)定位絕對(duì)定位如果選擇地面某個(gè)固定點(diǎn)為參考點(diǎn)，確定接收機(jī)天線(xiàn)相位中心相對(duì)參考點(diǎn)的位置，稱(chēng)為相對(duì)定位。精度較高，是精密定位的基本模式。在大地測(cè)量、工程測(cè)量、地殼形變監(jiān)測(cè)等精密定位領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。02GNSS定位方法根據(jù)GNSS信號(hào)的不同觀測(cè)量分類(lèi)：1234衛(wèi)星射電干涉測(cè)量利用GPS衛(wèi)星射電信號(hào)具有白噪聲的特性，由兩個(gè)測(cè)站同時(shí)觀測(cè)一顆GPS衛(wèi)星，通過(guò)測(cè)量這顆衛(wèi)星的射電信號(hào)到達(dá)兩個(gè)測(cè)站的時(shí)間差，可以求得測(cè)站間距離。多普勒定位法根據(jù)多普勒效應(yīng)原理，利用GNSS衛(wèi)星較高的射電頻率，由積分多普勒計(jì)數(shù)得出偽距差。載波相位測(cè)量將載波作為量測(cè)信號(hào)，對(duì)載波進(jìn)行相位測(cè)量可以達(dá)到很高的精度。通過(guò)測(cè)量載波的相位而求得接收機(jī)到GNSS衛(wèi)星的距離。偽距測(cè)量法是利用GNSS進(jìn)行導(dǎo)航定位的最基本的方法。其原理是：在某一瞬間，利用GNSS接收機(jī)同時(shí)測(cè)定至少4顆衛(wèi)星的偽距，根據(jù)已知的衛(wèi)星位置和偽距觀測(cè)值，采用距離交會(huì)法求出接收機(jī)的三維坐標(biāo)和時(shí)鐘改正數(shù)。02項(xiàng)目二

GNSS測(cè)量定位方法任務(wù)2.2偽距測(cè)量原理測(cè)距碼及其特性01測(cè)碼偽距測(cè)量原理02測(cè)碼偽距測(cè)量特點(diǎn)03目錄CONTENTE2.2偽距測(cè)量原理知識(shí)引入GNSS衛(wèi)星定位的原理是：利用空間分布的衛(wèi)星以及衛(wèi)星到接收機(jī)測(cè)得的距離，按空間距離后方交會(huì)的方法計(jì)算出接收機(jī)的位置。觀測(cè)瞬間衛(wèi)星的位置觀測(cè)瞬間測(cè)站點(diǎn)與衛(wèi)星之間的距離導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星星歷？

GNSS定位需解決的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：C/A碼P碼周期1ms碼長(zhǎng)1023bit2.35x1014bit(6.19X1012bit)碼元寬度0.97752μs(293.05m)0.097752μs(29.3m)數(shù)碼率1.023Mbit/s10.23Mbit/s特性①碼長(zhǎng)短、易捕獲；②碼元寬度較大、測(cè)距精度較低（2.93m）；③結(jié)構(gòu)公開(kāi)、民用。①碼長(zhǎng)特長(zhǎng)、不易捕獲；②碼元寬度為C/A碼的1/10、測(cè)距精度較高（0.293m）。01測(cè)距碼及其特性測(cè)距碼是用于測(cè)定從衛(wèi)星到地面測(cè)站（接收機(jī)）間距離的一種二進(jìn)制碼序列。GNSS衛(wèi)星中所采用的測(cè)距碼從性質(zhì)上講屬于偽隨機(jī)噪聲碼。根據(jù)性質(zhì)和用途不同，GPS測(cè)距碼可分為粗碼（C/A碼）和精碼（P碼）。02測(cè)碼偽距測(cè)量

x

公里？

Δt秒？??

測(cè)碼偽距測(cè)量的原理02測(cè)碼偽距測(cè)量原理如何判斷兩組信號(hào)是否對(duì)齊？答：根據(jù)這兩組信號(hào)的相關(guān)系數(shù)R是否為1來(lái)加以判斷的。兩組信號(hào)對(duì)齊時(shí)R=1兩組信號(hào)未對(duì)齊時(shí)R＜102測(cè)碼偽距測(cè)量原理

接收機(jī)接收到測(cè)距碼后，通過(guò)不斷延遲時(shí)間τ，最終可與自身復(fù)制的碼對(duì)齊（R=1）。理論值實(shí)際值（兩組信號(hào)完全對(duì)齊）（所有碼總體上對(duì)得最齊）原因①衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘存在誤差，引起兩組信號(hào)的碼寬度與理論值并不完全相同；②衛(wèi)星信號(hào)在長(zhǎng)距離傳播過(guò)程中可能產(chǎn)生變形。R復(fù)制碼測(cè)距碼02測(cè)碼偽距測(cè)量原理1.存在衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘誤差。2.存在電離層、對(duì)流層延遲誤差。3.衛(wèi)星信號(hào)在大氣中傳播速度不等于光速c。GPS衛(wèi)星軌道電離層對(duì)流層50100020200kmkmkm偽距

4.復(fù)制碼與測(cè)距碼未完全對(duì)齊。03測(cè)碼偽距測(cè)量的觀測(cè)方程偽距測(cè)量的觀測(cè)方程為：設(shè)第i顆衛(wèi)星觀測(cè)瞬間在空間的位置為（xi，yi，zi），接收機(jī)觀測(cè)瞬間在空間的位置為（X，Y，Z），則真實(shí)的站星距離為：顧及上述誤差后，可得：04測(cè)碼偽距測(cè)量特點(diǎn)測(cè)距碼的獨(dú)特結(jié)構(gòu)01易于捕獲微弱的衛(wèi)星信號(hào)衛(wèi)星信號(hào)20W衛(wèi)地距20000km干擾信號(hào)kW離用戶(hù)距離數(shù)km~數(shù)百km測(cè)碼偽距測(cè)量的特點(diǎn)所有碼分別測(cè)距取平均02可提高測(cè)距精度04測(cè)碼偽距測(cè)量特點(diǎn)04測(cè)碼偽距測(cè)量特點(diǎn)特定的偽隨機(jī)噪聲碼03便于用碼分多址技術(shù)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行識(shí)別和處理1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)123451234504測(cè)碼偽距測(cè)量特點(diǎn)公開(kāi)公開(kāi)或加密碼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)SPS精密定位服務(wù)PPSC/A碼

P(Y)碼密04便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理GNSS測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用項(xiàng)目二

GNSS測(cè)量定位方法任務(wù)2.3載波相位測(cè)量概論01載波相位測(cè)量原理02載波相位測(cè)量的觀測(cè)方程03目錄CONTENTE2.3載波相位測(cè)量概論測(cè)距信號(hào)C/APL1L2碼元寬度293m29.3m19cm24cm測(cè)距精度2.93m0.293m1.9mm2.4mm對(duì)載波進(jìn)行相位測(cè)量，能得到較高的測(cè)量定位精度。為什么采用載波相位測(cè)量？概論在進(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)距碼和導(dǎo)航電文去掉，重新獲取載波，這一工作稱(chēng)為重建載波。方法：將所接收到的調(diào)制信號(hào)（衛(wèi)星信號(hào)）與接收機(jī)產(chǎn)生的復(fù)制碼相乘。優(yōu)點(diǎn)：可同時(shí)提取測(cè)距信號(hào)和導(dǎo)航電文，可獲得全波長(zhǎng)的載波，信號(hào)質(zhì)量好（信噪比高）。缺點(diǎn)：必須知道測(cè)距碼的結(jié)構(gòu)。平方法碼相關(guān)法方法：將所接收到的調(diào)制信號(hào)（衛(wèi)星信號(hào)）自乘。優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需了解碼的結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)：無(wú)法獲得測(cè)距碼和導(dǎo)航電文，所獲載波波長(zhǎng)為原來(lái)波長(zhǎng)的一半，信號(hào)質(zhì)量較差（信噪比低）。載波相位測(cè)量原理將測(cè)距碼和數(shù)據(jù)碼調(diào)制到載波上由衛(wèi)星發(fā)射機(jī)將調(diào)制信號(hào)發(fā)出接收機(jī)解調(diào)出純凈的載波信號(hào)接收機(jī)產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)載波信號(hào)和基準(zhǔn)信號(hào)求相位差

載波相位測(cè)量的觀測(cè)值是GNSS接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星載波信號(hào)與接收機(jī)本振參考信號(hào)的相位差。載波相位測(cè)量原理140t0:首次進(jìn)行載波相位測(cè)量時(shí)刻ti:后續(xù)各次觀測(cè)時(shí)刻首次觀測(cè)：其余各次觀測(cè)：完整的載波相位通常表示為0i0i整周模糊度整周計(jì)數(shù)

載波相位測(cè)量的觀測(cè)方程

載波相位測(cè)量的基本觀測(cè)方程：

載波相位測(cè)量的基本觀測(cè)方程線(xiàn)性化：GNSS測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用項(xiàng)目二

GNSS測(cè)量定位方法任務(wù)2.4GNSS差分定位

——偽距差分定位差分GNSS概述01偽距差分原理02偽距差分特點(diǎn)03目錄CONTENTE2.4.1偽距差分定位知識(shí)引入差分GNSS概述絕對(duì)定位GNSS定位測(cè)量

相對(duì)定位靜態(tài)定位動(dòng)態(tài)定位根據(jù)參考點(diǎn)的不同位置分類(lèi)根據(jù)接收機(jī)天線(xiàn)的狀態(tài)分類(lèi)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位差分定位01差分GNSS概述21美國(guó)的GPS政策對(duì)GPS絕對(duì)定位精度的影響。SA關(guān)閉前后GPS絕對(duì)定位精度的變化差分GNSS差分GNSS產(chǎn)生的誘因絕對(duì)定位的精度受多種誤差因素的影響，難以滿(mǎn)足某些應(yīng)用領(lǐng)域的要求。0101差分GNSS概述差分GNSS是利用安置在已知精確坐標(biāo)的基準(zhǔn)站上的GNSS接收機(jī)，測(cè)定GNSS測(cè)量定位誤差，再將差分改正信息實(shí)時(shí)或事后發(fā)送給流動(dòng)站（用戶(hù)），用以提高在一定范圍內(nèi)流動(dòng)站定位精度的方法。什么是差分GNSS？基準(zhǔn)站差分改正信息電臺(tái)流動(dòng)站01差分GNSS概述為什么差分GNSS能提高精度？01差分GNSS概述差分GNSS分類(lèi)根據(jù)用戶(hù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的時(shí)間不同（時(shí)效性），可分為實(shí)時(shí)差分和事后差分。根據(jù)工作原理及數(shù)學(xué)模型分類(lèi)：?jiǎn)位静罘諫NSS廣域差分GNSS差分GNSS多基站局域差分GNSS01差分GNSS概述差分GNSS分類(lèi)根據(jù)基準(zhǔn)站發(fā)送的信息方式分類(lèi)：差分GNSS偽距差分位置差分載波相位差分應(yīng)用最廣泛計(jì)算最簡(jiǎn)單精度最高02偽距差分原理偽距差分是將一臺(tái)接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上進(jìn)行觀測(cè)，根據(jù)基準(zhǔn)站已知精密坐標(biāo)，計(jì)算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離改正信息，并由基準(zhǔn)站將此改正信息發(fā)送給用戶(hù)，用戶(hù)利用接收到的改正數(shù)對(duì)其偽距觀測(cè)值進(jìn)行改正，進(jìn)而利用改正后的偽距進(jìn)行單點(diǎn)定位?；鶞?zhǔn)站數(shù)據(jù)通訊鏈流動(dòng)站（用戶(hù)）距離改正數(shù)02偽距差分原理基準(zhǔn)站流動(dòng)站

相距不太遠(yuǎn)的兩個(gè)測(cè)站同時(shí)觀測(cè)相同衛(wèi)星，兩測(cè)站觀測(cè)值中的誤差存在時(shí)空相關(guān)性；在一定時(shí)間內(nèi)，同一衛(wèi)星相鄰歷元觀測(cè)量中的誤差及影響大體相同。影響絕對(duì)定位精度的主要誤差有哪些？多路徑效應(yīng)衛(wèi)星星歷誤差衛(wèi)星鐘鐘差大氣延遲誤差02偽距差分原理基準(zhǔn)站(i)流動(dòng)站(k)電臺(tái)

02偽距差分原理基準(zhǔn)站(i)流動(dòng)站(k)基準(zhǔn)站偽距觀測(cè)值電臺(tái)發(fā)射

02偽距差分原理基準(zhǔn)站(i)流動(dòng)站(k)電臺(tái)發(fā)射3.流動(dòng)站根據(jù)接收到的改正信息來(lái)改正同步觀測(cè)的相應(yīng)偽距觀測(cè)量；接收

流動(dòng)站偽距觀測(cè)值

02偽距差分原理基準(zhǔn)站(i)流動(dòng)站(k)電臺(tái)發(fā)射4.流動(dòng)站根據(jù)經(jīng)過(guò)差分改正的偽距進(jìn)行單點(diǎn)定位，可以得到精度較高的用戶(hù)位置。接收單點(diǎn)定位improved03偽距差分特點(diǎn)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)公共誤差抵消的程度決定了定位精度的高低。隨著基準(zhǔn)站與流動(dòng)站的距離增加，差分精度降低基準(zhǔn)站、流動(dòng)站無(wú)需觀測(cè)完全相同的衛(wèi)星偽距改正數(shù)無(wú)需變換為當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)，定位精度高且使用方便。可選星，改善空間幾何分布，提高精度偽距差分是目前應(yīng)用最廣泛的差分定位技術(shù)之一。GNSS測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用項(xiàng)目二

GNSS測(cè)量定位方法任務(wù)2.4GNSS差分定位

——載波相位差分定位差分GPS概述01偽距差分原理02偽距差分特點(diǎn)03目錄CONTENTE2.4.2載波相位差分定位知識(shí)回顧根據(jù)基準(zhǔn)站發(fā)送的信息方式，差分GNSS可分為：差分GNSS偽距差分位置差分載波相位差分應(yīng)用最廣泛計(jì)算最簡(jiǎn)單精度最高載波相位差分定位的概念載波相位觀測(cè)差分定位模式載波相位差分載波相位測(cè)量的觀測(cè)量是GNSS接收機(jī)所接收的衛(wèi)星載波信號(hào)與接收機(jī)本振參考信號(hào)的相位差。差分定位，是根據(jù)基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定二者之間的相對(duì)位置的方法。載波相位差分定位的概念載波相位差分定位是以載波相位觀測(cè)為根據(jù)的差分GNSS測(cè)量技術(shù)。01載波相位差分定位原理02載波相位差分有兩種定位方法：一種與偽距差分相似，基準(zhǔn)站將載波相位的修正量發(fā)送給用戶(hù)站，以對(duì)用戶(hù)站的載波相位進(jìn)行改正實(shí)現(xiàn)定位，該方法稱(chēng)為修正法。另一種是將基準(zhǔn)站的載波相位的觀測(cè)值發(fā)送給用戶(hù)站，并由用戶(hù)站將觀測(cè)值求差進(jìn)行坐標(biāo)解算，這種方法稱(chēng)為求差法。單差雙差三差載波相位差分定位原理02單差單差可消去衛(wèi)星鐘差參數(shù)雙差雙差可消去兩測(cè)站接收機(jī)鐘差改正數(shù)求差法載波相位差分定位原理02三差三差可消去初始整周未知數(shù)項(xiàng)N0求差法動(dòng)態(tài)相對(duì)定位的定位程序03定位解算的一般流程為：

(1)用戶(hù)站在保持不動(dòng)的情況下，靜態(tài)觀測(cè)若干歷元，并將基準(zhǔn)站上的觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈傳送給用戶(hù)站，按靜態(tài)相對(duì)定位法求出整周未知數(shù)，這一過(guò)程稱(chēng)為初始化階段。

(2)將求出的整周未知數(shù)代入雙差模型，此時(shí)雙差只包括三個(gè)坐標(biāo)增量，只要4顆以上衛(wèi)星的一個(gè)歷元的觀測(cè)值，就可實(shí)時(shí)地求解出三個(gè)位置分量。

(3)將求出的坐標(biāo)增量加入已知的基準(zhǔn)站坐標(biāo)即可得到用戶(hù)站的空間位置。第三章

GNSS測(cè)量誤差分析3.1GNSS測(cè)量誤差來(lái)源GNSS測(cè)量誤差來(lái)源01GNSS測(cè)量誤差的分類(lèi)02目錄CONTENTE3.1GNSS測(cè)量誤差來(lái)源01GNSS測(cè)量誤差來(lái)源無(wú)論多么精密的儀器無(wú)論多么熟練的操作技術(shù).無(wú)論多么準(zhǔn)確的測(cè)量方法多次平行測(cè)量，結(jié)果不會(huì)安全一致！？01傳統(tǒng)測(cè)量誤差來(lái)源BAC觀測(cè)者引起的誤差測(cè)量?jī)x器引起的誤差外界環(huán)境引起的誤差01GNSS測(cè)量的誤差來(lái)源

其它與衛(wèi)星有關(guān)

與路徑有關(guān)

與測(cè)站有關(guān)02GNSS測(cè)量誤差的分類(lèi)1.與衛(wèi)星有關(guān)衛(wèi)星星歷誤差衛(wèi)星鐘差相對(duì)論效應(yīng)電離層誤差對(duì)流層誤差多路徑效應(yīng)2.與路徑有關(guān)1、首先我們來(lái)看與衛(wèi)星有關(guān)的誤差。包括衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘差、相對(duì)論效應(yīng)；2、與傳播路徑有關(guān)的誤差。包括電離層誤差、對(duì)流層誤差、多路徑效應(yīng)誤差；02GNSS測(cè)量誤差的分類(lèi)3.與測(cè)站有關(guān)接收機(jī)鐘差天線(xiàn)相位中心偏差接收機(jī)安置誤差固體潮、極潮誤差海水負(fù)荷誤差數(shù)據(jù)處理軟件誤差4.其它3、與測(cè)站有關(guān)的誤差有：接收機(jī)鐘差、接收機(jī)內(nèi)部噪聲、天線(xiàn)相位中心偏差。4、其他誤差，包括固體潮、極潮誤差、海水負(fù)荷誤差、數(shù)據(jù)處理軟件誤差等。02GNSS測(cè)量誤差的分類(lèi)為了便于理解，通常均把各種誤差的影響投影到站星距離上，以相應(yīng)的距離誤差表示，稱(chēng)為等效距離誤差02GNSS測(cè)量誤差的分類(lèi)誤差來(lái)源對(duì)距離測(cè)量的影響(m）與衛(wèi)星有關(guān)星歷誤差、鐘誤差、相對(duì)論效應(yīng)1.5-15與路徑有關(guān)電離層、對(duì)流層、多路徑效應(yīng)1.5-15與測(cè)站有關(guān)鐘誤差、位置誤差、天線(xiàn)誤差1.5-5.0其它影響固體潮、極潮誤差、負(fù)荷潮等1.002GNSS測(cè)量誤差的分類(lèi)如果按照誤差性質(zhì)分類(lèi)：GNSS誤差來(lái)源系統(tǒng)誤差非系統(tǒng)非偶然誤差偶然誤差系統(tǒng)誤差改正后的殘差衛(wèi)星星歷誤差衛(wèi)星鐘差相對(duì)論效應(yīng)接收機(jī)內(nèi)部噪聲天線(xiàn)相位中心偏差修復(fù)周跳時(shí)的半周誤差與測(cè)站有關(guān)誤差圖形強(qiáng)度的影響PDOP電離層誤差對(duì)流層誤差多路徑效應(yīng)與衛(wèi)星有關(guān)道的誤差與信號(hào)傳播有關(guān)道的誤差觀測(cè)和數(shù)據(jù)處理中引起的一些偶然誤差觀測(cè)值得取舍不合理測(cè)站時(shí)鐘誤差測(cè)站本身坐標(biāo)誤差第三章

GNSS測(cè)量誤差分析3.2GNSS與衛(wèi)星有關(guān)的誤差衛(wèi)星星歷（軌道）誤差01衛(wèi)星鐘差02相對(duì)論效應(yīng)03目錄3.1GNSS測(cè)量與衛(wèi)星有關(guān)的誤差01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(chēng)為衛(wèi)星星歷誤差。

衛(wèi)星軌道的確定給出的衛(wèi)星位置及運(yùn)動(dòng)速度廣播星歷精密星歷衛(wèi)星星歷實(shí)際的衛(wèi)星位置及運(yùn)動(dòng)速度衛(wèi)星星歷誤差跟蹤站、觀測(cè)值、定軌模型與軟件01衛(wèi)星星歷誤差衛(wèi)星星歷誤差嚴(yán)重影響單點(diǎn)定位的精度，一般可達(dá)數(shù)米，甚至數(shù)十米。并且對(duì)于相對(duì)定位也是一個(gè)重要的誤差來(lái)源。所以不容忽視。

01衛(wèi)星星歷誤差式中：

B為基線(xiàn)長(zhǎng)度；

dB表示由于星歷誤差引起的基線(xiàn)誤差；dr為星歷誤差；ρ為衛(wèi)星至測(cè)站的距離；基線(xiàn)的相對(duì)誤差，約為星歷相對(duì)誤差的1/4.01衛(wèi)星星歷誤差星歷誤差對(duì)基線(xiàn)長(zhǎng)度及相對(duì)定位精度的影響衛(wèi)星廣播星歷，一般能保證1-2個(gè)ppm的精度，也就是說(shuō)廣播星歷只能用于基線(xiàn)不是很長(zhǎng)，定位精度要求不是很高的相對(duì)定位，可以滿(mǎn)足一般工程測(cè)量的精度要求。01衛(wèi)星星歷誤差廣播星歷

1）由GNSS系統(tǒng)的地面控制部分所確定和提供，經(jīng)GNSS衛(wèi)星向全球用戶(hù)公開(kāi)播發(fā)的一種預(yù)報(bào)星歷；

2）用參考時(shí)刻的衛(wèi)星軌道根數(shù)及其變化率來(lái)描述衛(wèi)星軌道；

3）通過(guò)GNSS導(dǎo)航電文以一組參數(shù)的形式發(fā)送給用戶(hù)，一般每2小時(shí)更新一次，一般按照與觀測(cè)時(shí)刻最近的一組廣播星歷數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算衛(wèi)星位置；

4）提供的衛(wèi)星軌道精度較差，目前約為~1m。01衛(wèi)星星歷誤差精密星歷

1）主要由IGS（InternationalGNSSService）提供；

2）以一定的時(shí)間間隔給出衛(wèi)星在空間的三維坐標(biāo)及其運(yùn)動(dòng)速度，由用戶(hù)進(jìn)行內(nèi)插后求得觀測(cè)時(shí)刻衛(wèi)星在空間的位置及運(yùn)動(dòng)速度；精密星歷類(lèi)型精度延遲更新間隔超快（預(yù)報(bào)）~5cm實(shí)時(shí)03,09,15,21UTC15min超快（觀測(cè)）~3cm3~9hours03,09,15,21UTC15min快速~2.5cm17~41hours17UTCdaily15min最終~2.5cm12~18dayseveryThursday15minIGS精密星歷產(chǎn)品01衛(wèi)星星歷誤差數(shù)小時(shí)觀測(cè)利用衛(wèi)星星歷誤差之間的強(qiáng)相關(guān)性來(lái)進(jìn)行求差，如此可消除共同部分的影響。一般經(jīng)過(guò)1-2小時(shí)的連續(xù)觀測(cè)，可以達(dá)到1-2個(gè)ppm的相對(duì)精度。01衛(wèi)星星歷誤差建立GNSS衛(wèi)星獨(dú)立的測(cè)軌系統(tǒng)，直接獲取精密星歷，而且不受SA政策的影響，可以為長(zhǎng)距離相對(duì)定位提供可靠的保障。建立區(qū)域性衛(wèi)星測(cè)軌網(wǎng)01衛(wèi)星星歷誤差目前我國(guó)已在北京、上海、武漢、西安、拉薩、烏魯木齊等地建立了GNSS跟蹤站，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)GNSS衛(wèi)星信號(hào)，精密星歷的精度可達(dá)到0.25米，從而滿(mǎn)足1000公里基線(xiàn)相對(duì)定位達(dá)到1x10的負(fù)8次方的精度要求。建立區(qū)域性衛(wèi)星測(cè)軌網(wǎng)01衛(wèi)星星歷誤差主要思路是在平差模型中，把衛(wèi)星星歷提供的衛(wèi)星軌道作為初始值，將其改正數(shù)作為未知數(shù)，在平差的同時(shí)求得測(cè)站位置以及衛(wèi)星軌道改正數(shù)。軌道松弛法01衛(wèi)星星歷誤差半短弧法：根據(jù)攝動(dòng)力對(duì)軌道參數(shù)的不同影響，只對(duì)其中影響較大的參數(shù)，引入相應(yīng)的改正數(shù)作為待估參數(shù)。據(jù)分析，目前該法修正的軌道偏差不超過(guò)10m，而計(jì)算量明顯減小。短弧法：引入全部6個(gè)軌道偏差改正，作為待估參數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中與其它待估參數(shù)一并求解?？擅黠@減弱軌道偏差影響，但計(jì)算工作量大。軌道松弛法01衛(wèi)星星歷誤差注意：軌道松弛法也存在一定的局限性，只能作為無(wú)法獲取精密星歷的情況下，所采取的一種補(bǔ)救措施或特殊情況下采取的措施。軌道松弛法衛(wèi)星鐘誤差

1）信號(hào)衛(wèi)星離開(kāi)衛(wèi)星時(shí)，衛(wèi)星鐘相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)GNSS時(shí)的鐘差；

2）衛(wèi)星上盡管采用的是高精度的原子鐘（銫鐘、銣鐘），但這些鐘與GNSS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)之間仍會(huì)有偏差和漂移。隨著時(shí)間的推移，這些偏差和漂移還會(huì)發(fā)生變化；

3）導(dǎo)航電文:精度~5ns，IGS最終精密鐘差:~75ps--鐘差--鐘數(shù)--鐘數(shù)變化率度隨機(jī)項(xiàng)02衛(wèi)星鐘差02衛(wèi)星鐘差導(dǎo)航電文IGS精密鐘差類(lèi)型精度延遲更新間隔超快（預(yù)報(bào)）~3ns實(shí)時(shí)03,09,15,21UTC15min超快（觀測(cè)）~150ps3~9hours03,09,15,21UTC15min快速~75ps17~41hours17UTCdaily15min最終~75ps12~18dayseveryThursday15min02衛(wèi)星鐘差衛(wèi)星鐘差改正根據(jù)鐘差改正數(shù)進(jìn)行衛(wèi)星鐘差改正相抵定位通過(guò)在接收機(jī)之間求一次差進(jìn)一步地消除衛(wèi)星鐘差改正后的殘余03相對(duì)論效應(yīng)相對(duì)論效應(yīng)相對(duì)論效應(yīng)是由于衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘所處的狀態(tài)（速度和重力位）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。03相對(duì)論效應(yīng)根據(jù)狹義相對(duì)論，在慣性參考系中，以一定速度運(yùn)行的時(shí)鐘，相對(duì)于同一類(lèi)型的靜止的時(shí)鐘，存在著頻率之差，值為：衛(wèi)星時(shí)鐘頻率同類(lèi)靜止的鐘的頻率衛(wèi)星運(yùn)行速度經(jīng)計(jì)算，表明衛(wèi)星鐘比在地球上靜止的鐘走的慢03相對(duì)論效應(yīng)根據(jù)廣義相對(duì)論，在空間強(qiáng)引力場(chǎng)中的振蕩信號(hào)，其波長(zhǎng)大于在地球上用同一方式所產(chǎn)生的振蕩信號(hào)波長(zhǎng)，二者的差值為：

可見(jiàn)，衛(wèi)星時(shí)鐘頻率比放置在地面上時(shí)增大（即變快）03相對(duì)論效應(yīng)總的相對(duì)論效應(yīng)

結(jié)論，衛(wèi)星時(shí)鐘頻率比放置在地面上時(shí)增大（即變快）03相對(duì)論效應(yīng)解決相對(duì)論效應(yīng)的辦法制造衛(wèi)星時(shí)鐘時(shí)預(yù)先把頻率降低衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)頻率為10.23MHz，所以頻率應(yīng)降為：10.23MHz(1-4.44910-10)=10.22999999545MHz對(duì)于地球自轉(zhuǎn)，引起的衛(wèi)星坐標(biāo)誤差影響，一般較小，對(duì)于工程測(cè)量來(lái)講，我們不用考慮。GNSS與衛(wèi)星有關(guān)的誤差謝謝大家！第三章GNSS測(cè)量誤差分析3.3GNSS與傳播路徑有關(guān)的誤差電離層折射誤差01對(duì)流層折射誤差02多路徑效應(yīng)誤差03目錄01電離層折射誤差

GNSS的電磁波信號(hào)傳播實(shí)際是在大氣介質(zhì)中，在到達(dá)地面接收機(jī)前要穿過(guò)性質(zhì)、狀態(tài)各異且不穩(wěn)定的若干大氣層，這些因素可能改變電磁波傳播的方向、速度和強(qiáng)度。大氣折射對(duì)GNSS觀測(cè)結(jié)果的影響，超過(guò)了GNSS精密定位所容許的精度范圍。大氣的結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)

對(duì)流層0～40km各種氣體元素、水蒸氣和塵埃等非彌散介質(zhì)（電磁波的傳播速度與頻率無(wú)關(guān)）電離層約70km以上帶電粒子彌散介質(zhì)（電磁波的傳播速度與頻率有關(guān)）電離層折射誤差1、概念——距地面50km-1000km范圍的大氣層為電離層。由于受到太陽(yáng)等天體的各種射線(xiàn)幅射，電離層中的氣體分子發(fā)生電離，形成大量的自由電子和正離子。當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)通過(guò)電離層時(shí)，信號(hào)的路徑會(huì)發(fā)生彎曲，傳播速度也會(huì)發(fā)生變化。使得信號(hào)的傳播時(shí)間與真空中光速的乘積并不等于衛(wèi)星至接收機(jī)的幾何距離，該偏差稱(chēng)為電離層折射誤差。

2、產(chǎn)生因素——電離層折射與信號(hào)頻率、觀測(cè)時(shí)間及地點(diǎn)（反映了信號(hào)傳播路徑上的電子含量）等因素密切相關(guān)。其中衛(wèi)星頻率對(duì)測(cè)距的影響一般在50-100m內(nèi)變化。因此必須認(rèn)真加以改正，否則會(huì)嚴(yán)重影響觀測(cè)成果的精度。

即電離層折射率與單位面積的電子密度正比，與頻率的平方成反比。3、解決對(duì)策（1）雙頻觀測(cè)即利用兩個(gè)頻率的相位觀測(cè)值求出免受電離層折射影響的相位觀測(cè)值。適合于雙頻接收機(jī)。（2）模型改正對(duì)單頻接收機(jī)，一般采用導(dǎo)航電文中提供的電離層折射改正模型加以改正?，F(xiàn)有的改正模型還僅僅是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)估算公式，與實(shí)際情況之間存在差異。實(shí)驗(yàn)表明，能消除電離層折射的75%左右。（3）相對(duì)定位對(duì)距離較短（小于20km）的兩測(cè)站，當(dāng)兩接收機(jī)同時(shí)跟蹤同一顆衛(wèi)星時(shí)，可采用接收機(jī)間求一次差的辦法來(lái)很好地削弱電離層的影響。對(duì)流層折射誤差1、影響特點(diǎn)——靠近地面40km范圍內(nèi)的大氣底層為對(duì)流層，其大氣密度比電離層大，大氣狀態(tài)也更為復(fù)雜。由此對(duì)GPS信號(hào)產(chǎn)生的對(duì)流層折射影響比電離層折射影響更為嚴(yán)重，即使雙頻觀測(cè)也不能解決它的影響。2、解決對(duì)策（1）模型改正目前較好的辦法就是建立近地的大氣模型，通過(guò)測(cè)量信號(hào)傳播路徑上的氣溫、氣壓及水汽分壓等氣象數(shù)據(jù)，用計(jì)算的辦法加以改正。應(yīng)當(dāng)指出：模型精度及氣象元素的測(cè)量誤差限制了對(duì)流層折射改正的精度。

模型改正，最常用的對(duì)流層折射改正模型有Hopfield模型和Saatamoinen模型。理論與實(shí)踐表明，模型改正可以減少90%以上的折射影響。（2）直接測(cè)定目前較有效的辦法是應(yīng)用水汽輻射計(jì)來(lái)實(shí)測(cè)衛(wèi)星信號(hào)傳播路徑上水汽對(duì)信號(hào)的直接影響，并用公式計(jì)算濕分量數(shù)值。不過(guò)該儀器十分昂貴，也笨重，外業(yè)不便應(yīng)用。（3）參數(shù)求解引入描述對(duì)流層影響的附加待估參數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中一并求解。（4）相對(duì)定位當(dāng)兩測(cè)站距離較近﹙＜10km﹚時(shí)，對(duì)流層殘余影響可通過(guò)接收機(jī)間一次差分的辦法大部分予以消除。當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，地方大氣狀態(tài)不再相關(guān)，一次差分效果不大。因此對(duì)流層折射效應(yīng)是限制GPS高精度定位的最大障礙。多路徑效應(yīng)誤差1、概念——多路徑效應(yīng)是指除衛(wèi)星的直接信號(hào)外，還有測(cè)站周?chē)姆瓷湫盘?hào)到達(dá)接收機(jī)。多路徑信號(hào)和直接信號(hào)混合后產(chǎn)生干涉，從而使觀測(cè)值偏離真值產(chǎn)生相位誤差，這種誤差稱(chēng)為多路徑效應(yīng)誤差。2、特點(diǎn)——多路徑效應(yīng)是GPS測(cè)量的重要誤差源，嚴(yán)重?fù)p害GPS測(cè)量的精度，研究表明多路徑效應(yīng)對(duì)載波相位測(cè)量的影響可達(dá)cm級(jí)，嚴(yán)重時(shí)還將影響衛(wèi)星信號(hào)的失鎖。3、對(duì)策（1）選擇合適的站址。——測(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離大面積的水面、高大建筑物等容易產(chǎn)生多路徑效應(yīng)的物體；——測(cè)站不宜選擇在山坡、山谷和盆地中，以避免反射信號(hào)從天線(xiàn)抑徑板上方進(jìn)入天線(xiàn)，產(chǎn)生多路徑效應(yīng)誤差。3、對(duì)策（2）應(yīng)選用屏蔽天線(xiàn)。——在天線(xiàn)中設(shè)置抑徑板、底面及周?chē)捎梦针姴ǖ牟牧弦砸种贫嗦窂椒瓷湫盘?hào)等。GNSS與傳播路徑有關(guān)的誤差謝謝大家！第三章GNSS測(cè)量誤差分析3.4GNSS與接收機(jī)有關(guān)的誤差接收機(jī)鐘差01天線(xiàn)相位中心偏差02接收機(jī)安置誤差03目錄3.4GNSS與傳播路徑有關(guān)的誤差01接收機(jī)鐘差

1、概念為了降低接收機(jī)制造成本，于是儀器內(nèi)部的時(shí)鐘一般采用石英晶體振蕩器，它的穩(wěn)定性、精確度和可靠性遠(yuǎn)不及衛(wèi)星時(shí)鐘。因此產(chǎn)生了接收機(jī)鐘誤差。該項(xiàng)誤差主要取決于接收機(jī)鐘質(zhì)量，它對(duì)測(cè)碼偽距觀測(cè)和載波相位觀測(cè)值得影響是相同的。01接收機(jī)鐘差

2、影響接收機(jī)鐘與衛(wèi)星鐘之間的同步差為1us，那么引起的等效距離誤差約為300m。這是一個(gè)非常巨大的偏差，所以我們必須要對(duì)此高度重視。01接收機(jī)鐘差

3、主要對(duì)策（1）參數(shù)解算。在單點(diǎn)定位中將接收機(jī)鐘差作為獨(dú)立未知數(shù)連同測(cè)站位置參數(shù)（X、Y、Z）一并求解；（2）相對(duì)定位。通過(guò)在不同衛(wèi)星間求差以消除接收機(jī)的鐘差；（3）多項(xiàng)式求解。認(rèn)為各觀測(cè)時(shí)刻的接收機(jī)鐘差間是相關(guān)的，將其表示為時(shí)間多項(xiàng)式，并引入平差模型中一并求解多項(xiàng)式的02天線(xiàn)相位中心偏差

在GPS測(cè)量中，偽距和載波相位觀測(cè)值都是以接收機(jī)天線(xiàn)的相位中心為準(zhǔn)的，而天線(xiàn)對(duì)中是以天線(xiàn)的幾何中心為準(zhǔn)的。理論上，接收機(jī)天線(xiàn)的相位中心應(yīng)與其幾何中心完全一致，但實(shí)際上天線(xiàn)的瞬時(shí)相位中心隨信號(hào)輸入的強(qiáng)度和方位不同而有所變化，往往偏離天線(xiàn)的幾何中心，這項(xiàng)誤差稱(chēng)為天線(xiàn)相位中心偏移誤差。02天線(xiàn)相位中心偏差

1、概念——天線(xiàn)相位中心隨著衛(wèi)星信號(hào)輸入的強(qiáng)度和方向不同而變化，即觀測(cè)時(shí)相位中心的瞬時(shí)位置（一般稱(chēng)相位中心）與理論上的相位中心位置將不一致，這種偏差稱(chēng)為天線(xiàn)相位中心偏移?？煞譃樗狡詈痛怪逼睢Ｔ谒酱怪钡钠钸h(yuǎn)大于水平方向偏差。而且隨著天線(xiàn)的型號(hào)不同而不同，經(jīng)研究表明，天線(xiàn)相位中心，在垂直方向的偏差與廠家標(biāo)稱(chēng)精度最多可達(dá)厘米級(jí)。所以對(duì)于高精度的測(cè)量，比如變形監(jiān)測(cè)等，是比可忽視的，必須檢測(cè)GNSS接收機(jī)垂直方向的偏差，并對(duì)該誤差進(jìn)行改正。02天線(xiàn)相位中心偏差

2、特點(diǎn)——天線(xiàn)相位中心偏差的影響可達(dá)mm-cm級(jí)，是接收機(jī)固定誤差的主要部分,也是天線(xiàn)設(shè)計(jì)必須考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。3、對(duì)策——采用同一類(lèi)型的天線(xiàn)并進(jìn)行觀測(cè)值的求差；高精度觀測(cè)時(shí)各測(cè)站的天線(xiàn)須按附有的方位標(biāo)志進(jìn)行定向安置。（大致指北，允許3至5度）03接收機(jī)安置誤差

接收機(jī)安置誤差1、概念——接收機(jī)天線(xiàn)相位中心相對(duì)于測(cè)站標(biāo)石中心的位置偏差稱(chēng)為接收機(jī)安置誤差。2、特點(diǎn)——該項(xiàng)誤差包括天線(xiàn)的對(duì)中誤差、整平誤差以及天線(xiàn)高的量測(cè)誤差。這些誤差直接影響GPS觀測(cè)精度。3、對(duì)策——加強(qiáng)操作人員責(zé)任心、盡可能采用強(qiáng)制對(duì)中裝置。03接收機(jī)安置誤差

3、對(duì)策——加強(qiáng)操作人員責(zé)任心、盡可能采用強(qiáng)制對(duì)中裝置。采取的對(duì)策是，從態(tài)度上加強(qiáng)責(zé)任心，認(rèn)真做好本職工作，在對(duì)中整平、量高操作過(guò)程中，仔細(xì)檢查認(rèn)真核對(duì)、確保正確無(wú)誤。觀測(cè)中也要保護(hù)好儀器，防治其他無(wú)關(guān)人員碰撞或晃動(dòng)儀器。于此同時(shí)，也應(yīng)該盡量采用強(qiáng)制對(duì)中裝置，以避免對(duì)中誤差。涉及到覘標(biāo)觀測(cè)是，要認(rèn)真做好標(biāo)石中心向基板的投影操作，必須偏心觀測(cè)時(shí)，要認(rèn)真測(cè)定偏心元素，保證其測(cè)量精度。GNSS與接收機(jī)有關(guān)的誤差謝謝大家！第三章GNSS測(cè)量誤差分析3.5整周跳變與整周未知數(shù)的確定整周跳變概念01整周未知數(shù)的確定03目錄3.5整周跳變與整周未知數(shù)的確定整周跳變的檢驗(yàn)和修正0201整周跳變的概念

1、周跳，在觀測(cè)過(guò)程中，由于某些原因，如衛(wèi)星信號(hào)被障礙物阻擋而暫時(shí)中斷，受無(wú)線(xiàn)電信號(hào)干擾造成失鎖，使計(jì)數(shù)器無(wú)法連續(xù)計(jì)數(shù)，因此，當(dāng)信號(hào)被重新跟蹤后，整周記數(shù)就不正確，但是不到一個(gè)整周的相位觀測(cè)值仍然是正確的，這種現(xiàn)象叫做周跳。2、整周跳變，在GNSS接收機(jī)接受信號(hào)時(shí)，由于種種原因，接收機(jī)整波計(jì)數(shù)器在一定時(shí)間內(nèi)記錄下來(lái)的周數(shù)突然發(fā)生了變化，也就是錯(cuò)誤地記錄了周數(shù)，這種突變叫做整周跳變。01整周跳變的概念

3.整周跳變的發(fā)生

如果我們能夠檢測(cè)出在何時(shí)發(fā)生了整周跳變，并能求出丟失的整周數(shù)，就可以對(duì)中斷后的整周計(jì)數(shù)進(jìn)行修正，恢復(fù)其正確計(jì)數(shù)。發(fā)生整周跳變后的整周計(jì)數(shù)可以從中斷處繼續(xù)向后計(jì)數(shù)，也可以歸零后重新計(jì)數(shù)，或者從任意一個(gè)整周數(shù)從新開(kāi)始計(jì)數(shù)，他們?nèi)Q于接收機(jī)的類(lèi)型及產(chǎn)生周跳的具體情況。02整周跳變的檢驗(yàn)和修正

衛(wèi)星和接收機(jī)之間的距離在隨時(shí)間而不斷變化，其徑向速度最大可達(dá)0.9km/s，相應(yīng)的載波相位觀測(cè)值亦應(yīng)隨之變化，不過(guò)這種變化應(yīng)該是循序漸變，有一定的規(guī)律性。例如下表所示，接收機(jī)在不同時(shí)間對(duì)同一顆衛(wèi)星進(jìn)行相位觀測(cè)，每15秒輸出一個(gè)觀測(cè)值，相鄰觀測(cè)值的變化可達(dá)數(shù)萬(wàn)周，難以發(fā)現(xiàn)幾十周的跳變。02整周跳變的檢驗(yàn)和修正

歷元1次差2次差3次差4次差t1475833.225311608.7531t2487441.9784399.841012008.56712.5072t3499450.5455402.3212－0.579512410.88831.9277t4511861.4338404.24890.963912815.13722.8916t5524746.5710407.1405－0.272113222.27772.6195t6537898.8487409.7600－0.421913632.03772.1976t7551530.8864411.957614043.9953t8565574.8