GPS相對(duì)定位與絕對(duì)定位

1、海洋海洋111 111 戴德鑫戴德鑫 2011122769 2011122769 什么是相對(duì)定位？什么是相對(duì)定位？ 相對(duì)定位相對(duì)定位是利用兩臺(tái)是利用兩臺(tái)GPSGPS接收機(jī)，分別安置在接收機(jī)，分別安置在基線的兩端，同步觀測(cè)相同的基線的兩端，同步觀測(cè)相同的GPSGPS衛(wèi)星，以確定基衛(wèi)星，以確定基線在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的相對(duì)位置和基線向量。相線在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的相對(duì)位置和基線向量。相對(duì)定位方法一般可推廣到多臺(tái)接收機(jī)安置在若干條對(duì)定位方法一般可推廣到多臺(tái)接收機(jī)安置在若干條基線的端點(diǎn)，通過同步觀測(cè)基線的端點(diǎn)，通過同步觀測(cè)GPSGPS衛(wèi)星，以確定多條衛(wèi)星，以確定多條基線向量。基線向量。T1T2s1s2s3

2、s4相對(duì)定位的分類相對(duì)定位的分類靜態(tài)相對(duì)定位靜態(tài)相對(duì)定位 1.定義定義 用兩臺(tái)接接收機(jī)分別安置在基線的兩個(gè)端點(diǎn)，用兩臺(tái)接接收機(jī)分別安置在基線的兩個(gè)端點(diǎn)，其位置靜止不動(dòng)，同步觀測(cè)相同的其位置靜止不動(dòng)，同步觀測(cè)相同的4顆以上衛(wèi)星，確顆以上衛(wèi)星，確定兩個(gè)端點(diǎn)在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的相對(duì)位置，這就定兩個(gè)端點(diǎn)在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的相對(duì)位置，這就叫做靜態(tài)相對(duì)定位。叫做靜態(tài)相對(duì)定位。 2.定位原理定位原理 在一個(gè)范圍不大的區(qū)域內(nèi)，同步觀測(cè)相同的衛(wèi)在一個(gè)范圍不大的區(qū)域內(nèi)，同步觀測(cè)相同的衛(wèi)星，衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘鐘差、接收機(jī)鐘差以星，衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘鐘差、接收機(jī)鐘差以及電離層和對(duì)流層的折射誤差等，對(duì)觀測(cè)量的影

3、響及電離層和對(duì)流層的折射誤差等，對(duì)觀測(cè)量的影響具有一定的相關(guān)性，利用觀測(cè)量的不同線性組合，具有一定的相關(guān)性，利用觀測(cè)量的不同線性組合，進(jìn)行相對(duì)定位，就可以有效地減弱上述誤差對(duì)定位進(jìn)行相對(duì)定位，就可以有效地減弱上述誤差對(duì)定位的影響。的影響。3.定位精度定位精度 5mm+1ppmD 廣播星歷廣播星歷 10-6-10-7 精密星歷精密星歷 10-8-10-94.定位特點(diǎn)定位特點(diǎn) 在觀測(cè)過程中，接收機(jī)固定不動(dòng)，這樣可以通過連續(xù)觀在觀測(cè)過程中，接收機(jī)固定不動(dòng)，這樣可以通過連續(xù)觀測(cè)取得足夠多的多余觀測(cè)數(shù)據(jù)，提高定位精度。測(cè)取得足夠多的多余觀測(cè)數(shù)據(jù)，提高定位精度。 一般采用載波相位觀測(cè)值作為基本觀測(cè)量。載波

4、頻率大、一般采用載波相位觀測(cè)值作為基本觀測(cè)量。載波頻率大、波長(zhǎng)短，測(cè)量精度遠(yuǎn)高于測(cè)碼偽距測(cè)量。波長(zhǎng)短，測(cè)量精度遠(yuǎn)高于測(cè)碼偽距測(cè)量。 為提高精度，一般將觀測(cè)值進(jìn)行求差，形成新的觀測(cè)值為提高精度，一般將觀測(cè)值進(jìn)行求差，形成新的觀測(cè)值（虛擬觀測(cè)值），以此消除衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘鐘差、（虛擬觀測(cè)值），以此消除衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘鐘差、接收機(jī)鐘差以及電離層和對(duì)流層的折射誤差等的影響。接收機(jī)鐘差以及電離層和對(duì)流層的折射誤差等的影響。5.優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)消除或減弱一些具有系統(tǒng)性誤差的影響，消除或減弱一些具有系統(tǒng)性誤差的影響，如衛(wèi)星軌道誤差、鐘差和大氣折射誤差等。如衛(wèi)星軌道誤差、鐘差和大氣折射誤差等。減少平差計(jì)算

5、中未知數(shù)的個(gè)數(shù)。減少平差計(jì)算中未知數(shù)的個(gè)數(shù)。6.缺點(diǎn)缺點(diǎn) 靜態(tài)相對(duì)定位的觀測(cè)每個(gè)點(diǎn)需要靜態(tài)相對(duì)定位的觀測(cè)每個(gè)點(diǎn)需要30分分鐘以上，而且數(shù)據(jù)需要測(cè)后處理，因此無鐘以上，而且數(shù)據(jù)需要測(cè)后處理，因此無法進(jìn)行導(dǎo)航。法進(jìn)行導(dǎo)航。1、定義：用一臺(tái)接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上固定不動(dòng)，另一臺(tái)接收機(jī)安置在運(yùn)、定義：用一臺(tái)接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上固定不動(dòng)，另一臺(tái)接收機(jī)安置在運(yùn) 動(dòng)載體上，兩臺(tái)接收機(jī)同時(shí)觀測(cè)相同衛(wèi)星，以確定運(yùn)動(dòng)點(diǎn)相對(duì)與動(dòng)載體上，兩臺(tái)接收機(jī)同時(shí)觀測(cè)相同衛(wèi)星，以確定運(yùn)動(dòng)點(diǎn)相對(duì)與基基 準(zhǔn)站的實(shí)時(shí)位置。準(zhǔn)站的實(shí)時(shí)位置。2、分類：動(dòng)態(tài)相對(duì)定位根據(jù)觀測(cè)量的不同，分為以、分類：動(dòng)態(tài)相對(duì)定位根據(jù)觀測(cè)量的不同，分為以測(cè)碼偽距測(cè)

6、碼偽距為觀測(cè)量的動(dòng)為觀測(cè)量的動(dòng) 態(tài)相對(duì)定位，以態(tài)相對(duì)定位，以測(cè)相偽距測(cè)相偽距為觀測(cè)量的動(dòng)態(tài)相對(duì)定位為觀測(cè)量的動(dòng)態(tài)相對(duì)定位。測(cè)碼偽距動(dòng)態(tài)相對(duì)定位：測(cè)碼偽距動(dòng)態(tài)相對(duì)定位：目前實(shí)時(shí)定位精度為米級(jí)。以相對(duì)定位原理為基礎(chǔ)目前實(shí)時(shí)定位精度為米級(jí)。以相對(duì)定位原理為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)差分的實(shí)時(shí)差分GPS可有效減弱衛(wèi)星誤差、鐘差、大氣折射誤差以及可有效減弱衛(wèi)星誤差、鐘差、大氣折射誤差以及SA政策影政策影響，定位精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于測(cè)碼偽距動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位。響，定位精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于測(cè)碼偽距動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位。測(cè)相偽距動(dòng)態(tài)相對(duì)定位：測(cè)相偽距動(dòng)態(tài)相對(duì)定位：是預(yù)先初始化或動(dòng)態(tài)解算載波相位鄭整周未知數(shù)為是預(yù)先初始化或動(dòng)態(tài)解算載波相位鄭整周未知數(shù)為基礎(chǔ)

7、的一種高精度動(dòng)態(tài)相對(duì)定位法，目前較小范圍內(nèi)（小于基礎(chǔ)的一種高精度動(dòng)態(tài)相對(duì)定位法，目前較小范圍內(nèi)（小于20km）,定位定位精度達(dá)精度達(dá)1-2cm。動(dòng)態(tài)相對(duì)定位動(dòng)態(tài)相對(duì)定位3、定位原理、定位原理1）設(shè)置基準(zhǔn)站設(shè)置基準(zhǔn)站-在測(cè)區(qū)內(nèi)部設(shè)在測(cè)區(qū)內(nèi)部設(shè)置基準(zhǔn)站，安置接收機(jī)連續(xù)跟置基準(zhǔn)站，安置接收機(jī)連續(xù)跟蹤觀測(cè)蹤觀測(cè) 4 顆衛(wèi)星；顆衛(wèi)星；2) 設(shè)置流動(dòng)站設(shè)置流動(dòng)站-在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置接收機(jī)；設(shè)置接收機(jī)；目前普遍采用的差分組合目前普遍采用的差分組合單差（單差（Single-DifferenceSD）:在不同觀測(cè)站，同步在不同觀測(cè)站，同步觀測(cè)相同衛(wèi)星所得觀測(cè)量之差。表示為觀測(cè)相同衛(wèi)星所得觀測(cè)量之差。表

8、示為：)()()(12tttjjj單差單差雙差（雙差（Double-DifferenceDD）：在不同觀測(cè)站）：在不同觀測(cè)站，同同步觀測(cè)同一組衛(wèi)星，所得單差之差。符號(hào)表示為步觀測(cè)同一組衛(wèi)星，所得單差之差。符號(hào)表示為：)()()()()()()(1212tttttttjjkkjkk雙差雙差三差（三差（Triple-DifferenceTD）：于不同歷元，同步）：于不同歷元，同步觀測(cè)同一組衛(wèi)星，所得觀測(cè)量的雙差之差。表達(dá)式為：觀測(cè)同一組衛(wèi)星，所得觀測(cè)量的雙差之差。表達(dá)式為：)()()()()()()()()()()(111211122122212212tttttttttttjjkkjjkkkkk三

9、差三差所以，上述式子主要是為了消除以下影響：所以，上述式子主要是為了消除以下影響：?jiǎn)尾罘匠淌絾尾罘匠淌剑合l(wèi)星鐘差的影響消除衛(wèi)星鐘差的影響雙差方程式：雙差方程式：消除了接收機(jī)鐘差的影響消除了接收機(jī)鐘差的影響三差方程式：三差方程式：方程右端的未知數(shù)只有觀測(cè)站方程右端的未知數(shù)只有觀測(cè)站T2 的的坐標(biāo)坐標(biāo)，消除了整周未知數(shù)的影響消除了整周未知數(shù)的影響絕對(duì)定位簡(jiǎn)介絕對(duì)定位簡(jiǎn)介GPS絕對(duì)定位原理：絕對(duì)定位原理： GPS絕對(duì)定位也叫單點(diǎn)定位，即利用絕對(duì)定位也叫單點(diǎn)定位，即利用GPS衛(wèi)星和用衛(wèi)星和用戶接收機(jī)之間的距離觀測(cè)值直接確定用戶接收機(jī)天線在戶接收機(jī)之間的距離觀測(cè)值直接確定用戶接收機(jī)天線在WGS-84

10、坐標(biāo)系中相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)坐標(biāo)系中相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)地球質(zhì)心的絕對(duì)地球質(zhì)心的絕對(duì)位置。絕對(duì)定位又分為靜態(tài)絕對(duì)定位和動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位。位置。絕對(duì)定位又分為靜態(tài)絕對(duì)定位和動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位。絕對(duì)定位的特點(diǎn)：絕對(duì)定位的特點(diǎn)：1、定位精度受衛(wèi)星軌道誤差、鐘差和信號(hào)傳播誤差等、定位精度受衛(wèi)星軌道誤差、鐘差和信號(hào)傳播誤差等因素的影響。盡管可以通過一定的模型進(jìn)行削弱，但是因素的影響。盡管可以通過一定的模型進(jìn)行削弱，但是殘差仍不可忽視，因此精度低，遠(yuǎn)不能滿足精密大地測(cè)殘差仍不可忽視，因此精度低，遠(yuǎn)不能滿足精密大地測(cè)量的求；量的求；2、只需一臺(tái)接收機(jī)觀測(cè)衛(wèi)星進(jìn)行定位，定位原理、設(shè)、只需一臺(tái)接收機(jī)觀測(cè)衛(wèi)星進(jìn)行定位，定位原理、設(shè)備和操作過程簡(jiǎn)單、方便。常用于精度要求不高的運(yùn)動(dòng)備和操作過程簡(jiǎn)單、方便。常用于精度要求不高的運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航。載體的導(dǎo)航。 相對(duì)定位可以消除或減弱一些具有系統(tǒng)性誤差相對(duì)定位可以消除或減弱一些具有系統(tǒng)性誤差的影響，如衛(wèi)星軌道誤差、鐘差和大氣折射誤差等，的影響，如衛(wèi)星軌道誤差、鐘差和大氣折射誤差等，而絕對(duì)而絕對(duì)定位受衛(wèi)星軌道誤差，鐘同步誤差及信號(hào)傳定位受衛(wèi)星軌道誤差，鐘同步誤差及信號(hào)傳播誤差等因素的影響，精度只能達(dá)到米級(jí)