學(xué)生手冊(cè)：偽距測量

1、偽距測量【目的、要求】1、理解GPS定位的實(shí)質(zhì)；2、理解偽距定位法的基本原理；3、掌握偽距的含義；4、載波相位測量的原理?！窘虒W(xué)內(nèi)容】一、GPS衛(wèi)星定位原理概述1GPS定位原理GPS的定位原理就是利用空間分布的衛(wèi)星以及衛(wèi)星與地面點(diǎn)的距離交會(huì)得出地面點(diǎn)位置。簡言之，GPS定位原理是一種空間的距離交會(huì)原理。2GPS定位方法分類利用GPS進(jìn)行定位的方法有很多種。若按照參考點(diǎn)的位置不同，則定位方法可分為（1）絕對(duì)定位。即在協(xié)議地球坐標(biāo)系中，利用一臺(tái)接收機(jī)來測定該點(diǎn)相對(duì)于協(xié)議地球質(zhì)心的位置，也叫單點(diǎn)定位。這里可認(rèn)為參考點(diǎn)與協(xié)議地球質(zhì)心相重合。GPS定位所采用的協(xié)議地球坐標(biāo)系為WGS-84坐標(biāo)系。因此絕對(duì)

2、定位的坐標(biāo)最初成果為WGS-84坐標(biāo)。（2）相對(duì)定位。即在協(xié)議地球坐標(biāo)系中，利用兩臺(tái)以上的接收機(jī)測定觀測點(diǎn)至某一地面參考點(diǎn)（已知點(diǎn)）之間的相對(duì)位置。也就是測定地面參考點(diǎn)到未知點(diǎn)的坐標(biāo)增量。按用戶接收機(jī)在作業(yè)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，則定位方法可分為（1）靜態(tài)定位。即在定位過程中，將接收機(jī)安置在測站點(diǎn)上并固定不動(dòng)。嚴(yán)格說來，這種靜止?fàn)顟B(tài)只是相對(duì)的，通常指接收機(jī)相對(duì)與其周圍點(diǎn)位沒有發(fā)生變化。（2）動(dòng)態(tài)定位。即在定位過程中，接收機(jī)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。GPS絕對(duì)定位和相對(duì)定位中，又都包含靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方式。即動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位、靜態(tài)絕對(duì)定位、動(dòng)態(tài)相對(duì)定位和靜態(tài)相對(duì)定位。若依照測距的原理不同，又可分為測碼偽距法定位、測相偽

3、距法定位、差分定位等。3GPS測量的基本觀測量由于衛(wèi)星信號(hào)含有多種定位信息，根據(jù)不同的要求和方法，可獲得不同的觀測量：測碼偽距觀測量（碼相位觀測量）；測相偽距觀測量（載波相位觀測量）；多普勒積分計(jì)數(shù)偽距差；干涉法測量時(shí)間延遲；目前，在GPS定位測量中，廣泛采用的觀測量為前兩種，即碼相位觀測量和載波相位觀測量。二、測碼偽距測量21碼相位測量測碼偽距測量是通過測量GPS衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號(hào)到達(dá)用戶接收機(jī)的傳播時(shí)間，從而計(jì)算出接收機(jī)至衛(wèi)星的距離，即（3-2）式中：傳播時(shí)間；光速22測碼偽距觀測方程及其線性化GPS采用單程測距原理，要準(zhǔn)確地測定站星之間的距離，必須使衛(wèi)星鐘與用戶接收機(jī)鐘保持嚴(yán)格同步，同

4、時(shí)考慮大氣層對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的影響。三、測相偽距測量31載波相位測量載波相位測量是通過測量GPS衛(wèi)星發(fā)射的載波信號(hào)從GPS衛(wèi)星發(fā)射到GPS接收機(jī)的傳播路程上的相位變化，從而確定傳播距離。因而又稱為測相偽距測量。32載波信號(hào)的傳播時(shí)間衛(wèi)星信號(hào)的實(shí)際傳播時(shí)間表示為：（3-26）33測相偽距觀測方程及其線性化四、整周未知數(shù)的確定4.1平差待定參數(shù)法4.2快速解算法（FARA）4.3動(dòng)態(tài)法5周跳的探測分析與修復(fù)周跳就是由于GPS接收機(jī)對(duì)于衛(wèi)星信號(hào)的失鎖，而導(dǎo)致GPS接收機(jī)中載波相位觀測值中的整周計(jì)數(shù)所發(fā)生的突變。產(chǎn)生周跳的主要原因是衛(wèi)星信號(hào)失鎖，例如衛(wèi)星信號(hào)被障礙物遮擋而暫時(shí)中斷，或受到無線電信號(hào)干擾而造成失鎖等。這些原因都會(huì)使計(jì)數(shù)器的整周數(shù)發(fā)生錯(cuò)誤，由于載波相位觀測量為瞬時(shí)觀測值，因此不足一周的小數(shù)部分總能保持正確?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】1、理解GPS定位的實(shí)質(zhì)；2、理解偽距定位法的基本原理；3、掌握偽距的含義；4、載波相位測量的原理?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】1、理解GPS定位的實(shí)質(zhì)；2、理解偽距定位法的基本原理；3