第4章GPS衛(wèi)星定位基本原理

1、測繪工程系主講：劉輝主要內(nèi)容主要內(nèi)容4.1 GPS4.1 GPS定位的方法與基本觀測量定位的方法與基本觀測量4.2 GPS4.2 GPS定位的基本觀測方程定位的基本觀測方程 4.3 4.3 載波相位差分觀測方程載波相位差分觀測方程 4.4 GPS4.4 GPS偽距絕對定位偽距絕對定位4.5 GPS4.5 GPS載波相位相對定位載波相位相對定位4.6 GPS4.6 GPS事后偽距差分定位事后偽距差分定位4.7 CORS4.7 CORS系統(tǒng)簡介系統(tǒng)簡介 GPSGPS的觀測量，是用戶利用的觀測量，是用戶利用GPSGPS進行導(dǎo)航和進行導(dǎo)航和定位的重要依據(jù)之一。這一章將在前幾章預(yù)定位的重要依據(jù)之一。這一

2、章將在前幾章預(yù)備知識的基礎(chǔ)上，介紹利用備知識的基礎(chǔ)上，介紹利用GPSGPS進行定位的基進行定位的基本方法和觀測量的類型，并著重闡述與測碼本方法和觀測量的類型，并著重闡述與測碼偽距和載波相位觀測量相應(yīng)的觀測方程及其偽距和載波相位觀測量相應(yīng)的觀測方程及其線性化形式，最后介紹載波相位觀測值的線線性化形式，最后介紹載波相位觀測值的線性組合及幾種定位方法的定位原理，為下一性組合及幾種定位方法的定位原理，為下一章分析章分析GPSGPS測量的誤差來源打基礎(chǔ)。測量的誤差來源打基礎(chǔ)。4.1 GPS4.1 GPS定位的方法與觀測量定位的方法與觀測量4.1.1 4.1.1 定位方法的分類定位方法的分類 利用利用GP

3、SGPS進行定位的方法有多種，進行定位的方法有多種，若按參考點的不同位置則可分為若按參考點的不同位置則可分為 絕對定位絕對定位( (或單點定位或單點定位) )。即在即在地球協(xié)議坐標系統(tǒng)中，確定觀測站地球協(xié)議坐標系統(tǒng)中，確定觀測站相對地球質(zhì)心的位置。這時，可認相對地球質(zhì)心的位置。這時，可認為參考點與地球質(zhì)心相重合。為參考點與地球質(zhì)心相重合。 1) 1)單點定位的結(jié)果也屬該坐標系統(tǒng)。單點定位的結(jié)果也屬該坐標系統(tǒng)。2)2)優(yōu)點優(yōu)點: :一臺接收機即可獨一臺接收機即可獨立定位，但定位精度較差。立定位，但定位精度較差。3) 3) 在船舶、飛機的導(dǎo)航，地質(zhì)礦產(chǎn)勘在船舶、飛機的導(dǎo)航，地質(zhì)礦產(chǎn)勘探，暗礁定位，

4、建立浮標，海洋捕魚及低精度測量領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。探，暗礁定位，建立浮標，海洋捕魚及低精度測量領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。 相對定位相對定位。確定同步跟蹤相同的確定同步跟蹤相同的GPSGPS信號的若干信號的若干臺接收機之間的相對位置的方法?？梢韵S多相同臺接收機之間的相對位置的方法。可以消除許多相同或相近的誤差，定位精度較高。但其缺點是外業(yè)組織或相近的誤差，定位精度較高。但其缺點是外業(yè)組織實施較為困難，數(shù)據(jù)處理更為煩瑣。在大地測量、工實施較為困難，數(shù)據(jù)處理更為煩瑣。在大地測量、工程測量、地殼形變監(jiān)測等精密定位領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的程測量、地殼形變監(jiān)測等精密定位領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用。 在絕對定位和相對定位中，在絕

5、對定位和相對定位中，又都包含靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩又都包含靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩種方式。為縮短觀測時間，提供種方式。為縮短觀測時間，提供作業(yè)效率，近年來發(fā)展了一些快作業(yè)效率，近年來發(fā)展了一些快速定位方法，如準動態(tài)相對定位速定位方法，如準動態(tài)相對定位法和快速靜態(tài)相對定位法等。法和快速靜態(tài)相對定位法等。 靜態(tài)定位靜態(tài)定位 在定位過程中，接收機天在定位過程中，接收機天線的位置是固定的，處于靜線的位置是固定的，處于靜止狀態(tài)。不過，嚴格說來，止狀態(tài)。不過，嚴格說來，靜止狀態(tài)只是相對的。在衛(wèi)靜止狀態(tài)只是相對的。在衛(wèi)星大地測量學(xué)中，所謂靜止星大地測量學(xué)中，所謂靜止狀態(tài)，通常是指待定點的位狀態(tài)，通常是指待定點的位

6、置相對其周圍的點位沒有發(fā)置相對其周圍的點位沒有發(fā)生變化，或變化極其緩慢以生變化，或變化極其緩慢以致在觀測期內(nèi)致在觀測期內(nèi)( (例如數(shù)天或例如數(shù)天或數(shù)星期數(shù)星期) )可以忽略?？梢院雎?。動態(tài)定位動態(tài)定位 即在定位過程中，接收機天線處于運動狀態(tài)。即在定位過程中，接收機天線處于運動狀態(tài)。GPSGPS定定位位實實質(zhì)：質(zhì)：空空間間距距離離后后方方交交會會 4.1.2 4.1.2 觀測量的基本概念觀測量的基本概念 利用利用GPSGPS定位，無論取何種方定位，無論取何種方法都是通過觀測法都是通過觀測GPSGPS衛(wèi)星而獲得的衛(wèi)星而獲得的某種觀測量來實現(xiàn)的。某種觀測量來實現(xiàn)的。RINEXRINEX GPSGPS

7、衛(wèi)星信號中含有多衛(wèi)星信號中含有多種定位信息，根據(jù)不同的種定位信息，根據(jù)不同的要求可以從中獲得不同的要求可以從中獲得不同的觀測量，目前廣泛采用的觀測量，目前廣泛采用的基本觀測量主要有兩種，基本觀測量主要有兩種，即即碼相位觀測量碼相位觀測量和和載波相載波相位觀測量位觀測量。根據(jù)碼相位觀測得出的偽距根據(jù)碼相位觀測得出的偽距 所謂碼相位觀測，即測量所謂碼相位觀測，即測量GPSGPS衛(wèi)星發(fā)射的測距衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號碼信號(C/A(C/A碼或碼或P P碼碼) )到達用戶接收機天線到達用戶接收機天線( (觀測觀測站站) )的傳播時間，因此這種觀測方法也稱為的傳播時間，因此這種觀測方法也稱為時間時間延遲測量

8、延遲測量。 偽距測量和碼相位測量是以測距碼為量測信號偽距測量和碼相位測量是以測距碼為量測信號的。量測精度是一個碼元長度的百分之一。對的。量測精度是一個碼元長度的百分之一。對C/AC/A碼來說，由于其碼元寬度約為碼來說，由于其碼元寬度約為293m293m，所以其觀測，所以其觀測精度約為精度約為2.9m2.9m；而；而P碼的碼元寬度為碼的碼元寬度為29.3m29.3m，所以，所以其觀測精度約為其觀測精度約為0.3m0.3m，比，比C/AC/A碼的觀測精度約高碼的觀測精度約高1010倍倍 在衛(wèi)星鐘與接收機鐘完全同步并且忽略大氣折在衛(wèi)星鐘與接收機鐘完全同步并且忽略大氣折射影響的情況下，所得到的時間延遲

9、乘以光速便射影響的情況下，所得到的時間延遲乘以光速便為所測衛(wèi)星的信號發(fā)射天線至用戶接收機天線之為所測衛(wèi)星的信號發(fā)射天線至用戶接收機天線之間的幾何距離，通常簡稱為所測衛(wèi)星至觀測站之間的幾何距離，通常簡稱為所測衛(wèi)星至觀測站之間的間的幾何距離幾何距離。 載波相位觀測值載波相位觀測值：測量接收機接收到的、具有多：測量接收機接收到的、具有多普勒頻移的載波信號，與接收機產(chǎn)生的參考載波信號普勒頻移的載波信號，與接收機產(chǎn)生的參考載波信號之間的相位差。之間的相位差。根據(jù)載波相位觀測觀測得出的偽距根據(jù)載波相位觀測觀測得出的偽距 載波的波長遠小于碼的波載波的波長遠小于碼的波長，在分辨率相同長，在分辨率相同(1%)(

10、1%)的情況的情況下，載波相位的觀測精度遠較下，載波相位的觀測精度遠較碼相位的觀測精度為高。對于碼相位的觀測精度為高。對于L1L1和和L2L2載波，其波長分別為載波，其波長分別為0.19m0.19m和和0.24m0.24m，則相應(yīng)的觀測，則相應(yīng)的觀測精度為精度為1.9mm1.9mm和和2.4mm2.4mm。 以以GPSGPS標準時為準，衛(wèi)星標準時為準，衛(wèi)星i在歷元在歷元T i發(fā)射的載波信號發(fā)射的載波信號相位為相位為i(T i)，而而測站測站p1的的接收機在歷元接收機在歷元Tp1的參考載波的參考載波信號相位為信號相位為p1(T p1)，則相位差為則相位差為)()()(111iippipTTT 另

11、外，在接收機跟蹤另外，在接收機跟蹤GPSGPS衛(wèi)星進行觀測的過程中，常常衛(wèi)星進行觀測的過程中，常常由于多種原因，例如接收機天線被阻擋、外界噪聲信號的由于多種原因，例如接收機天線被阻擋、外界噪聲信號的干擾等，還可能產(chǎn)生干擾等，還可能產(chǎn)生整周變跳整周變跳現(xiàn)象。雖然這些有關(guān)載波相現(xiàn)象。雖然這些有關(guān)載波相位整周的不確定性問題通?？梢酝ㄟ^數(shù)據(jù)的事后處理來解位整周的不確定性問題通?？梢酝ㄟ^數(shù)據(jù)的事后處理來解決，但是，這樣一來將使數(shù)據(jù)處理變得復(fù)雜。決，但是，這樣一來將使數(shù)據(jù)處理變得復(fù)雜。 載波相位觀測的主要載波相位觀測的主要問題問題是，它無法直接測是，它無法直接測定衛(wèi)星載波信號在傳播定衛(wèi)星載波信號在傳播路線

12、上相位變化的整周路線上相位變化的整周數(shù)，因而存在整周不定數(shù)，因而存在整周不定性問題。性問題。 同樣，在衛(wèi)星鐘與接收機鐘嚴格同步并忽略大氣折射影響的情況同樣，在衛(wèi)星鐘與接收機鐘嚴格同步并忽略大氣折射影響的情況下，如果載波的整周數(shù)已確定，則上述載波相位差乘以相應(yīng)的載波下，如果載波的整周數(shù)已確定，則上述載波相位差乘以相應(yīng)的載波波長，也可確定觀測站至所測衛(wèi)星之間的幾何距離。波長，也可確定觀測站至所測衛(wèi)星之間的幾何距離。 由于全球定位系統(tǒng)采用了由于全球定位系統(tǒng)采用了單程測距原理單程測距原理，所以要準確地測定衛(wèi)，所以要準確地測定衛(wèi)星至觀測站的距離，就必須使衛(wèi)星鐘與用戶接收機鐘保持嚴格同步。星至觀測站的距離

13、，就必須使衛(wèi)星鐘與用戶接收機鐘保持嚴格同步。但在實踐中這是難以實現(xiàn)的。因此，實際上通過上述碼相位觀測和但在實踐中這是難以實現(xiàn)的。因此，實際上通過上述碼相位觀測和載波相位觀測所確定的衛(wèi)星至觀測站的距離，都不可避免地含有衛(wèi)載波相位觀測所確定的衛(wèi)星至觀測站的距離，都不可避免地含有衛(wèi)星鐘和接收機鐘非同步誤差的影響。為了與上述的幾何距離相區(qū)別，星鐘和接收機鐘非同步誤差的影響。為了與上述的幾何距離相區(qū)別，這種這種含有鐘差影響的距離通常均稱為含有鐘差影響的距離通常均稱為“偽距偽距”，并把它視為，并把它視為GPSGPS測測量的基本觀測量。量的基本觀測量。 為了敘述的方便，我們將由碼相位觀測所確定的偽距簡稱為測

14、為了敘述的方便，我們將由碼相位觀測所確定的偽距簡稱為測碼偽距，而由載波相位觀測確定的偽距簡稱為測相偽距。碼偽距，而由載波相位觀測確定的偽距簡稱為測相偽距。4.2 GPS4.2 GPS定位的基本觀測方程定位的基本觀測方程4.2.1 4.2.1 偽距測量的基本觀測方程偽距測量的基本觀測方程 碼相位偽距觀測值是由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼到接收機天碼相位偽距觀測值是由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼到接收機天線的傳播時間（時間延遲）乘以光速所得出的距離。線的傳播時間（時間延遲）乘以光速所得出的距離。由于由于衛(wèi)星鐘和接收機鐘的誤差及無線電信號經(jīng)過電離層和對流衛(wèi)星鐘和接收機鐘的誤差及無線電信號經(jīng)過電離層和對流層的延遲，實際測得的

15、距離與衛(wèi)星到接收機天線的真正距層的延遲，實際測得的距離與衛(wèi)星到接收機天線的真正距離有誤差，因此一般稱測得的距離為偽距。在建立偽距觀離有誤差，因此一般稱測得的距離為偽距。在建立偽距觀測方程時，需考慮衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差及大氣折射的影測方程時，需考慮衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差及大氣折射的影響。響。 時間延遲實際為信號的接收時刻與發(fā)射時刻之差時間延遲實際為信號的接收時刻與發(fā)射時刻之差，即使不考慮大氣折射延遲，為得出衛(wèi)星至測站間的正即使不考慮大氣折射延遲，為得出衛(wèi)星至測站間的正確距離，要求接收機鐘與衛(wèi)星鐘嚴格同步，且保持頻確距離，要求接收機鐘與衛(wèi)星鐘嚴格同步，且保持頻標穩(wěn)定。實際上，這是難以做到的，在任一時

16、刻，無標穩(wěn)定。實際上，這是難以做到的，在任一時刻，無論是接收機鐘還是衛(wèi)星鐘，相對于論是接收機鐘還是衛(wèi)星鐘，相對于GPSGPS時間系統(tǒng)下的標時間系統(tǒng)下的標準時（以下簡稱準時（以下簡稱GPSGPS標準時）都存在著標準時）都存在著GPSGPS鐘差，即鐘差，即鐘鐘面時面時與與GPSGPS標準時之差。標準時之差。 ) 1 . 2 . 4(111pppTtt 設(shè)接收機設(shè)接收機p1在某一歷元接收到衛(wèi)星信號的鐘面時為在某一歷元接收到衛(wèi)星信號的鐘面時為tp1，與此相應(yīng)的標準時為與此相應(yīng)的標準時為Tp1，則接收機鐘鐘差為則接收機鐘鐘差為)2 .2 .4(iiiTtt) 3 . 2 . 4()(111ipipipc

17、TTc若該歷元第若該歷元第i顆衛(wèi)星信號發(fā)射的鐘面時為顆衛(wèi)星信號發(fā)射的鐘面時為t i，相應(yīng)的相應(yīng)的GPSGPS標標準時為準時為T i，則衛(wèi)星鐘鐘差為則衛(wèi)星鐘鐘差為若忽略大氣折射的影響，并將衛(wèi)星信號的發(fā)射時刻和接收若忽略大氣折射的影響，并將衛(wèi)星信號的發(fā)射時刻和接收時刻均化算到時刻均化算到GPSGPS標準時，則在該歷元衛(wèi)星標準時，則在該歷元衛(wèi)星i到測站到測站p1的幾的幾何傳播距離可表示為何傳播距離可表示為式（式（4.2.34.2.3）中的）中的為相應(yīng)的時間延遲。顧及到對流為相應(yīng)的時間延遲。顧及到對流層和電離層引起的附加信號延遲層和電離層引起的附加信號延遲trop和和ion，則，則正確的衛(wèi)地距為正確的

18、衛(wèi)地距為)4 . 2 . 4()(11iontropipipc由式（由式（4.2.14.2.1）、（）、（4.2.24.2.2）和式（）和式（4.2.34.2.3）可得）可得 )5 . 2 . 4()()(111iontropipipipttcttc式（式（4.2.54.2.5）中左端的衛(wèi)地距中含有測站）中左端的衛(wèi)地距中含有測站p1 1的位置信息的位置信息，右端的第一項實際上為偽距觀測值，因此可將偽距，右端的第一項實際上為偽距觀測值，因此可將偽距觀測值表示為觀測值表示為 )6.2.4(111iontropipipiptctc式（式（4.2.64.2.6）中）中, ,trop和和ion分別為對流

19、層和電離層的分別為對流層和電離層的折射改正。設(shè)測站折射改正。設(shè)測站p1的近似坐標為的近似坐標為（X 0p1 Y 0p1 Z 0p1）, ,其改正數(shù)為其改正數(shù)為 (Xp1 Yp1 Zp1)，利用近似坐標將式利用近似坐標將式（4.24.2.6.6）線性化可得偽距觀測方程線性化可得偽距觀測方程 )7 . 2 . 4(0)sin(1110, 1110, 10110, 10110, 101ippiontropiipipppipippipippipiphtctcZZZYYYXXX式（式（4.2.74.2.7）中）中, ,（X i, ,Y i, ,Z i）為衛(wèi)星為衛(wèi)星i的瞬時坐標，而的瞬時坐標，而 )8 .

20、 2 . 4()()()(2012012010, 1pipipiipZZYYXX為由測站近似坐標和衛(wèi)星坐標計算得的偽距；為由測站近似坐標和衛(wèi)星坐標計算得的偽距；h為天線高，為天線高，為為測站測站p1到衛(wèi)星到衛(wèi)星i的高度角的高度角，hsin為將衛(wèi)星到天線相位中心的距離為將衛(wèi)星到天線相位中心的距離改正到至測站標石中心距離的改正項。改正到至測站標石中心距離的改正項。 4.2.2 4.2.2 載波相位測量的基本觀測方程載波相位測量的基本觀測方程 )9 . 2 . 4()()()(111iippipTTT 以以GPSGPS標準時為準，衛(wèi)星標準時為準，衛(wèi)星i在歷元在歷元T i發(fā)射的載波信號相位發(fā)射的載波信

21、號相位為為i(T i)，而而測站測站p1的的接收機在歷元接收機在歷元Tp1的參考載波信號相的參考載波信號相位為位為p1(T p1)，則相位差為則相位差為對于一個穩(wěn)定性良好的振蕩器來說，相位與頻率之間有關(guān)對于一個穩(wěn)定性良好的振蕩器來說，相位與頻率之間有關(guān)系系)10. 2 . 4()()(tfttt式中，式中，f為信號頻率，為信號頻率，t為一微小時間間隔。則有為一微小時間間隔。則有 )()()(ipiippTTfTT 111于是由式（于是由式（4.2.94.2.9）可得）可得 )11. 2 . 4()()()()(11111ipipiippipfTTfTTT式（式（4.2.114.2.11）中的）

22、中的是在衛(wèi)星鐘和接收機鐘同步是在衛(wèi)星鐘和接收機鐘同步的情況下，衛(wèi)星信號的傳播時間。由于衛(wèi)星信號的情況下，衛(wèi)星信號的傳播時間。由于衛(wèi)星信號的發(fā)射歷元是未知的，因此需要根據(jù)已知的觀測的發(fā)射歷元是未知的，因此需要根據(jù)已知的觀測歷元歷元tp1（顧及對流層和電離層延遲改正）按下式計（顧及對流層和電離層延遲改正）按下式計算信號的傳播時間：算信號的傳播時間： )12. 2 . 4()(11)11 (111111iontroppipipipipctccc 其中其中為衛(wèi)星與測站間的幾何距離，為衛(wèi)星與測站間的幾何距離，(dot)為衛(wèi)為衛(wèi)地距變率。地距變率。 由于衛(wèi)星鐘和接收機鐘都不可避免地含有鐘差的影響由于衛(wèi)星鐘

23、和接收機鐘都不可避免地含有鐘差的影響，在處理多測站多歷元對不同衛(wèi)星的同步觀測結(jié)果時，必，在處理多測站多歷元對不同衛(wèi)星的同步觀測結(jié)果時，必須統(tǒng)一時間標準。由式（須統(tǒng)一時間標準。由式（4.2.14.2.1）、（）、（4.2.24.2.2）、（）、（4.2.104.2.10）及相位差的定義，可得衛(wèi)星）及相位差的定義，可得衛(wèi)星i在歷元在歷元t i發(fā)射的載波信號相發(fā)射的載波信號相位位 i (t i )，與測站與測站p1的在接收歷元的在接收歷元tp1的參考載波信號相位的參考載波信號相位p1(t p1)之間的相位差為之間的相位差為 )13. 2 . 4()()()(1111ipippipttfTt考慮到式（

24、考慮到式（4.2.114.2.11）有）有 )14. 2 . 4()()(1111ipippipttfft將式將式(4.2.12)(4.2.12)代入式代入式(4.2.14)(4.2.14)得以觀測歷元為基礎(chǔ)的載波得以觀測歷元為基礎(chǔ)的載波相位差相位差 )15. 2 . 4()()11 ()11 ()(111111iontropipipipippipcftftcfccft 因為通過測量接收機振蕩器所產(chǎn)生的參考載波信號與因為通過測量接收機振蕩器所產(chǎn)生的參考載波信號與接收到的衛(wèi)星載波信號之間的相位差，只能測定其接收到的衛(wèi)星載波信號之間的相位差，只能測定其不足一不足一整周的小數(shù)部分整周的小數(shù)部分。若假

25、設(shè)。若假設(shè)ip1(t 0)、N ip1(t 0)為起始歷元為起始歷元t0時相位差的小數(shù)部分及整周數(shù)，則起始歷元時相位差的小數(shù)部分及整周數(shù)，則起始歷元t0時的總相位時的總相位差為差為)16. 2 . 4()()()(010101tNttipipip 當衛(wèi)星于歷元當衛(wèi)星于歷元t0被鎖定以后，載波相位變化的整周被鎖定以后，載波相位變化的整周數(shù)便被自動計數(shù)，所以對其后任一歷元數(shù)便被自動計數(shù)，所以對其后任一歷元tp1的總相位差為的總相位差為 )17. 2 . 4()()()()(010111111tNttNttippippippip式式(4.2.17)(4.2.17)右端的第二項由接收機自動連續(xù)計數(shù)確定

26、右端的第二項由接收機自動連續(xù)計數(shù)確定，為已知量。，為已知量。記記 )18. 2 . 4 ()()()(0111111ttNttpippippip則式（則式（4.2.174.2.17）可改寫成）可改寫成 )19. 2 . 4()()()(011111tNttippippipip1(t p1)實際上是在觀測歷元實際上是在觀測歷元tp1接收機接收機p1對對衛(wèi)星衛(wèi)星i的載波相的載波相位觀測值。將式（位觀測值。將式（4.2.154.2.15）代入式（）代入式（4.2.194.2.19）即得載波相）即得載波相位的觀測方程為位的觀測方程為)20.2 .4()()()11 ()11 ()(01111111io

27、ntropipipipipippipcftNtftcfccft式中，式中，N ip1(t 0)稱為整周未知數(shù)或整周模糊度。對于稱為整周未知數(shù)或整周模糊度。對于GPSGPS載波頻率而言，一個整周的誤差將引起載波頻率而言，一個整周的誤差將引起19cm19cm（L1L1載載波）波）24cm24cm（L2L2載波）的誤差。載波）的誤差。 周跳周跳: :在觀測過程中，如果衛(wèi)星信號被阻擋或受到干在觀測過程中，如果衛(wèi)星信號被阻擋或受到干擾，則接收機對衛(wèi)星的跟蹤便可能中斷（失鎖），而當擾，則接收機對衛(wèi)星的跟蹤便可能中斷（失鎖），而當衛(wèi)星被重新鎖定后，載波相位的小數(shù)部分是連續(xù)正確的，衛(wèi)星被重新鎖定后，載波相位的

28、小數(shù)部分是連續(xù)正確的，而這時整周數(shù)卻不正確，這種現(xiàn)象稱為周跳。因此如何而這時整周數(shù)卻不正確，這種現(xiàn)象稱為周跳。因此如何準確地確定整周模糊度及對周跳進行探測和修復(fù)，便成準確地確定整周模糊度及對周跳進行探測和修復(fù)，便成為利用載波相位觀測值進行精密定位的關(guān)鍵問題。為利用載波相位觀測值進行精密定位的關(guān)鍵問題。 在式在式(4.2.20)(4.2.20)中，考慮中，考慮= =c/ /f，則可得測相偽距的觀測方程為則可得測相偽距的觀測方程為 )21. 2 . 4()()11 ()11 ()(01111111iontropipipipipippiptNtctccct4.3 4.3 載波相位差分觀測方程載波相位

29、差分觀測方程 若將若將(4.2.21)(4.2.21)式與式與(4.2.6) (4.2.6) 相比較可見，相比較可見，(4.2.21)(4.2.21)式除增加了式除增加了一項與載波相位整周待定值有關(guān)的項之外，其形式完全與測碼偽距一項與載波相位整周待定值有關(guān)的項之外，其形式完全與測碼偽距的基本觀測方程相似。的基本觀測方程相似。 載波相位測量的基本方程中包含了兩種不同類型的未知參數(shù)：載波相位測量的基本方程中包含了兩種不同類型的未知參數(shù)：一種是一種是必要參數(shù)必要參數(shù) 如測站坐標如測站坐標( (X，Y，Z) )等等 ；另一種是；另一種是多余參數(shù)多余參數(shù) 例如觀測瞬間接收機鐘的鐘差，觀測瞬間信號的電離層

30、延遲例如觀測瞬間接收機鐘的鐘差，觀測瞬間信號的電離層延遲( (單頻單頻資料資料) )等等 。必要參數(shù)和多余參數(shù)是相對的。必要參數(shù)和多余參數(shù)是相對的。 引入多余參數(shù)的目的是為了精化模型，以便求得精確的必要參引入多余參數(shù)的目的是為了精化模型，以便求得精確的必要參數(shù)。然而多余參數(shù)的數(shù)目往往是十分驚人的。以接收機鐘的信號為數(shù)。然而多余參數(shù)的數(shù)目往往是十分驚人的。以接收機鐘的信號為例，設(shè)采樣間隔為例，設(shè)采樣間隔為1515秒，共觀測秒，共觀測2 2小時。如果對這些鐘差不加任何小時。如果對這些鐘差不加任何限制，而認為觀測瞬間的鐘差是相互獨立的，那么將出現(xiàn)限制，而認為觀測瞬間的鐘差是相互獨立的，那么將出現(xiàn)48

31、0480個獨個獨立的鐘差未知數(shù)。立的鐘差未知數(shù)。 方法之一：方法之一：給這些多余參數(shù)的一定的約束，即在這些多余參數(shù)給這些多余參數(shù)的一定的約束，即在這些多余參數(shù)之間建立起一種函數(shù)關(guān)系。例如認為任一觀測瞬間的接收機鐘的鐘之間建立起一種函數(shù)關(guān)系。例如認為任一觀測瞬間的接收機鐘的鐘差均滿足下列關(guān)系式：差均滿足下列關(guān)系式：202010)()(ttattaati這樣鐘差未知數(shù)使可以從這樣鐘差未知數(shù)使可以從480480個減少為個減少為3 3個。然而如果接收機鐘的質(zhì)個。然而如果接收機鐘的質(zhì)量不夠好，觀測瞬間的鐘差并不完全遵循上述規(guī)律的話，進行這種量不夠好，觀測瞬間的鐘差并不完全遵循上述規(guī)律的話，進行這種取代后

32、就會降低必要參數(shù)的精度。取代后就會降低必要參數(shù)的精度。 方法之二：方法之二：通過求差來消除多余參數(shù)。仍以接收機鐘的鐘差為通過求差來消除多余參數(shù)。仍以接收機鐘的鐘差為例，如果每個觀測瞬間都進行求差，就可以消除這例，如果每個觀測瞬間都進行求差，就可以消除這480480個鐘差未知個鐘差未知數(shù)，而同時使觀測方程也減少數(shù)，而同時使觀測方程也減少480480個，實際上這就是解算聯(lián)立方程個，實際上這就是解算聯(lián)立方程組時經(jīng)常采用的組時經(jīng)常采用的“消去法消去法”。顯然消去法和對多余參數(shù)不加任何約顯然消去法和對多余參數(shù)不加任何約束而直接解算的方法從數(shù)學(xué)上講是等價的束而直接解算的方法從數(shù)學(xué)上講是等價的( (平差計算

33、時考慮到觀測平差計算時考慮到觀測值的相關(guān)性后也是等價的），求得的必要參數(shù)是相同的。但消去法值的相關(guān)性后也是等價的），求得的必要參數(shù)是相同的。但消去法可以大大減少未知數(shù)的個數(shù)，減少計算工作量?？梢源蟠鬁p少未知數(shù)的個數(shù)，減少計算工作量。 求差法和求差法和“對多余參數(shù)進行約束對多余參數(shù)進行約束”的方法相比，計算工作量相的方法相比，計算工作量相差不多。但由于我們對一些多余參數(shù)的誤差特性了解得還不夠充分，差不多。但由于我們對一些多余參數(shù)的誤差特性了解得還不夠充分，建立的約束條件不能精確反映客觀情況，從而將降低必要參數(shù)的精建立的約束條件不能精確反映客觀情況，從而將降低必要參數(shù)的精度，而且有些多余參數(shù)度，而

34、且有些多余參數(shù)( (如單頻資料的電離層延遲如單頻資料的電離層延遲) )和隨機誤差還難和隨機誤差還難以建立起約束條件。由于上述原因，以建立起約束條件。由于上述原因，求差法在實際工作中得到了廣求差法在實際工作中得到了廣泛的應(yīng)用。目前各種隨機軟件基本上都采取了求差法的模型。泛的應(yīng)用。目前各種隨機軟件基本上都采取了求差法的模型。 當然事物都是一分為二的，求差法和非差法相比也有當然事物都是一分為二的，求差法和非差法相比也有許多缺點，在許多場合下使用非差法更為適宜。許多缺點，在許多場合下使用非差法更為適宜。 載波相位差分觀測值載波相位差分觀測值可以按測站、衛(wèi)星和歷元可以按測站、衛(wèi)星和歷元等三要素來產(chǎn)生，根

35、據(jù)求等三要素來產(chǎn)生，根據(jù)求差次數(shù)的多寡可分為單差差次數(shù)的多寡可分為單差觀測值、雙差觀測值和三觀測值、雙差觀測值和三差觀測值差觀測值，這里僅討論常，這里僅討論常用的測站和衛(wèi)星間的單差用的測站和衛(wèi)星間的單差和雙差觀測值。和雙差觀測值。 4.3.1 4.3.1 載波相位單差觀測方程載波相位單差觀測方程 由式（由式（4.2.204.2.20），在觀測歷），在觀測歷元元t，測站，測站p1和和p3對衛(wèi)星對衛(wèi)星i的載波相的載波相位觀測值方程為位觀測值方程為 ) 1 . 3 . 4()()11 ()11 (, 1, 1111111iionpitroppipipipipipipcfNtftcfccf) 2 .

36、3 . 4()()11 ()11 (, 3, 3333333iionpitroppipipipipipipcfNtftcfccf則測站則測站p1、p3對衛(wèi)星對衛(wèi)星i的單差的單差觀測值方程為觀測值方程為 )3.3.4()1()1()(111333,3,1,3,13,13,13,1133,1pipippipipiionppitropppippppippipipipptctccfcfNtfcf式中式中 ) 4 . 3 . 4 (,133, 1133, 1133, 1ipipippipipippipipipptttNNN) 5 . 3 . 4(, 1, 3, 3, 1, 1, 3, 3, 1iionp

37、iionpiionppitroppitroppitroppp在式（在式（4.3.34.3.3）中，由于）中，由于 ，則最后一項可寫成，則最后一項可寫成 71041 .c ) 6 . 3 . 4)(104 . 1)1()1(3, 1137111333（ppipippipippipiptftctccf當測站距離較近，如小于當測站距離較近，如小于20km20km時，則時，則( (ip3-ip1) 2 210104 4m m，對于對于L1L1載波而言，于是有載波而言，于是有 ) 7 . 3 . 4(015. 0)(104 . 1137周ipip 對于對于L2L2載波而言載波而言, ,其值約為其值約為0

38、.0120.012周。因此周。因此, ,對于短距離對于短距離的相對定位而言，在單差觀測值中該項的影響可以忽略。的相對定位而言，在單差觀測值中該項的影響可以忽略。 式式(4.3.6)(4.3.6)中兩接收機的相對鐘差一般不會超過中兩接收機的相對鐘差一般不會超過1 11010-3-3s s，否則接收機鐘會通過跳秒方法來保持兩接收機，否則接收機鐘會通過跳秒方法來保持兩接收機鐘的同步觀測。對于鐘的同步觀測。對于L1L1載波而言，該項影響為載波而言，該項影響為 )8 . 3 . 422. 0104 . 13, 17（周pptf 對于對于L2L2載波而言，其值約為載波而言，其值約為0.170.17周。因此

39、，在單差觀周。因此，在單差觀測值中，該項的影響不可忽略。因此，測站測值中，該項的影響不可忽略。因此，測站p1、p3對衛(wèi)星對衛(wèi)星i的單差觀測值方程最終可表示為的單差觀測值方程最終可表示為 )9 . 3 . 4()()(1133, 3, 1, 3, 13, 13, 13, 1133, 1pippipiionppitropppippppippipipippttcfcfNtfcf 在單差觀測值中，已消除了衛(wèi)星鐘鐘差的影響，當測在單差觀測值中，已消除了衛(wèi)星鐘鐘差的影響，當測站距離較近時（站距離較近時（20km20km），電離層、對流層的影響及衛(wèi)星），電離層、對流層的影響及衛(wèi)星星歷誤差在很大程度上得到了削

40、弱。星歷誤差在很大程度上得到了削弱。 4.3.2 4.3.2 載波相位雙差觀測方程載波相位雙差觀測方程 設(shè)測站設(shè)測站p1和和p3在觀測歷元在觀測歷元t同時觀測到衛(wèi)星同時觀測到衛(wèi)星i和衛(wèi)星和衛(wèi)星j，由式（由式（4.3.94.3.9）類似可得測站）類似可得測站p1、p3對衛(wèi)星對衛(wèi)星j的單差觀測值的單差觀測值方程為方程為 )10.3 .4()()(1133,3, 1,3, 13, 13, 13, 1133, 1pjppjpjionppjtropppjppppjppjpjpjppttcfcfNtfcf則測站則測站p1、p3對衛(wèi)星對衛(wèi)星i和衛(wèi)星和衛(wèi)星j的的雙差觀測值雙差觀測值方程為方程為 )11. 3

41、. 4()()()(11331133, 3, 1, 3, 1,3, 1,3, 13, 13, 1,3, 1pippippjppjpjiionppjitropppjippjippippjppjippttttcfcfNcf)12. 3 . 4(,3, 13, 1,3, 13, 13, 1,3, 1ippjppjippippjppjippNNN式中式中 )13. 3 . 4(, 3, 1, 3, 1, 3, 1, 3, 1, 3, 1, 3, 1iionppjionppjiionppitropppjtropppjitroppp由式（由式（4.3.64.3.6）和式（）和式（4.3.84.3.8）知，

42、式（）知，式（4.3.114.3.11）中的最后）中的最后一項可以忽略不計，此時測站一項可以忽略不計，此時測站p1、p3對衛(wèi)星對衛(wèi)星i和衛(wèi)星和衛(wèi)星j的雙的雙差觀測方程為差觀測方程為)14. 3 . 4()(, 3, 1, 3, 1,3, 1,3, 13, 13, 1,3, 1jiionppjitropppjippjippippjppjippcfNcf 可見，對于短距離（可見，對于短距離（20km20km）的相對定位而言，在測）的相對定位而言，在測站和衛(wèi)星的雙差觀測值中，接收機鐘差、衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)地站和衛(wèi)星的雙差觀測值中，接收機鐘差、衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)地距變率的影響已基本消除，對流層和電離層的影響得到了

43、距變率的影響已基本消除，對流層和電離層的影響得到了進一步的削弱，其剩余殘差對雙差觀測值將不會產(chǎn)生顯著進一步的削弱，其剩余殘差對雙差觀測值將不會產(chǎn)生顯著性的影響。性的影響。 在非差法中接收機的鐘差是一個較難處理的問題。因在非差法中接收機的鐘差是一個較難處理的問題。因為接收機上通常采用石英鐘，其穩(wěn)定度較差，建立鐘的誤為接收機上通常采用石英鐘，其穩(wěn)定度較差，建立鐘的誤差模型較為困難。而如果不給任何約束，把每個觀測歷元差模型較為困難。而如果不給任何約束，把每個觀測歷元的接收機鐘差均當作一個未知數(shù)的話，又將使未知數(shù)的個的接收機鐘差均當作一個未知數(shù)的話，又將使未知數(shù)的個數(shù)大量增加。采用二次差時可消除接收機

44、的鐘差，既不涉數(shù)大量增加。采用二次差時可消除接收機的鐘差，既不涉及鐘的誤差模型，又可使未知數(shù)的個數(shù)大為減少，因而在及鐘的誤差模型，又可使未知數(shù)的個數(shù)大為減少，因而在生產(chǎn)實線中被廣泛采用。生產(chǎn)實線中被廣泛采用。 目前接收機廠家提供的基線處理軟件大多采用二次差目前接收機廠家提供的基線處理軟件大多采用二次差模型。在二次差模型中未知數(shù)的個數(shù)約為模型。在二次差模型中未知數(shù)的個數(shù)約為1010個左右個左右( (三個三個基線向量未知數(shù)和基線向量未知數(shù)和( (n-1)-1)個整周末知數(shù)，個整周末知數(shù)， n為該時段中觀為該時段中觀測的衛(wèi)星數(shù)測的衛(wèi)星數(shù)) )，用微機即可很方便地解算。，用微機即可很方便地解算。求差法

45、和非差法的比較求差法和非差法的比較 前面我們已經(jīng)比較詳細地介紹了求差法的優(yōu)點。但求前面我們已經(jīng)比較詳細地介紹了求差法的優(yōu)點。但求差法也存在一些缺點，主要是：差法也存在一些缺點，主要是： 數(shù)據(jù)利用率較低數(shù)據(jù)利用率較低，許多好的觀測值會因為與之配對，許多好的觀測值會因為與之配對的數(shù)據(jù)出了問題而無法被利用。求差的次數(shù)越多，丟失的的數(shù)據(jù)出了問題而無法被利用。求差的次數(shù)越多，丟失的觀測值也越多，數(shù)據(jù)利用率就越低。觀測值也越多，數(shù)據(jù)利用率就越低。 在接收機間求差后，會在接收機間求差后，會引進基線矢量引進基線矢量而不是原來的而不是原來的位置矢量位置矢量作為基本未知數(shù)，這是一個新的更為復(fù)雜的概念，作為基本未知

46、數(shù)，這是一個新的更為復(fù)雜的概念，特別是使用多臺接收機進行網(wǎng)定位時較難處理。特別是使用多臺接收機進行網(wǎng)定位時較難處理。 求差后會出現(xiàn)求差后會出現(xiàn)觀測值間的相關(guān)性觀測值間的相關(guān)性問題，增加了計算問題，增加了計算的工作量。的工作量。 在某些情況下難以求差在某些情況下難以求差，例如兩站的數(shù)據(jù)輸出率不相，例如兩站的數(shù)據(jù)輸出率不相同時。同時。 在求差過程中有效數(shù)字將迅速減少，計算中在求差過程中有效數(shù)字將迅速減少，計算中湊整誤差湊整誤差等影響將增大，從而影響最后結(jié)果的精度。等影響將增大，從而影響最后結(jié)果的精度。 求差法實質(zhì)上是未對多余參數(shù)作任何約束，即認為求差法實質(zhì)上是未對多余參數(shù)作任何約束，即認為各各多余

47、參數(shù)是相互獨立的多余參數(shù)是相互獨立的。在某些情況下使用非差法的誤。在某些情況下使用非差法的誤差模型是有效的，如使用高精度的原子鐘作外接頻標時，差模型是有效的，如使用高精度的原子鐘作外接頻標時，在小范圍內(nèi)進行相對定位時，精度要求不太高時在小范圍內(nèi)進行相對定位時，精度要求不太高時 采用求差法時采用求差法時多余參數(shù)已被消去多余參數(shù)已被消去，因此難以對這些，因此難以對這些參數(shù)作進一步研究參數(shù)作進一步研究( (當然也可以來用回代法求出，但需另當然也可以來用回代法求出，但需另增加工作量增加工作量) )。如果采用非差法并建立多余參數(shù)間的誤差。如果采用非差法并建立多余參數(shù)間的誤差模型，這些多余參數(shù)模型，這些多

48、余參數(shù)( (例如鐘的改正模型例如鐘的改正模型) )就可以作為副產(chǎn)就可以作為副產(chǎn)品同時求出。品同時求出。 例如比較不同時期的鐘的改正模型就能進一步了解這例如比較不同時期的鐘的改正模型就能進一步了解這臺鐘的參數(shù)臺鐘的參數(shù)( (鐘速鐘速a1，老化率老化率a2等等) )是多少，這些參數(shù)是否是多少，這些參數(shù)是否穩(wěn)定等。從殘差中也可以看出，建立的誤差模型的有效程穩(wěn)定等。從殘差中也可以看出，建立的誤差模型的有效程度有助于進一步改善這些誤差模型。度有助于進一步改善這些誤差模型。 ( (非差法非差法, ,精密單點定位）精密單點定位） 設(shè)在觀測歷元設(shè)在觀測歷元t，測站測站p1、p3同步觀測衛(wèi)星同步觀測衛(wèi)星i和衛(wèi)星

49、和衛(wèi)星j，為為便于以后的應(yīng)用，需對雙差觀測方程在便于以后的應(yīng)用，需對雙差觀測方程在WGS-84WGS-84空間直角坐空間直角坐標系中進行線性化。衛(wèi)星標系中進行線性化。衛(wèi)星i、j的瞬時坐標可由星歷和觀測的瞬時坐標可由星歷和觀測歷元按公式求得，以歷元按公式求得，以p1點坐標點坐標 ( X Y Z )p1為已知值，以衛(wèi)為已知值，以衛(wèi)星星i為參考衛(wèi)星。設(shè)為參考衛(wèi)星。設(shè)p3點近似坐標為點近似坐標為( X 0 Y 0 Z 0 )p3，其改其改正數(shù)為正數(shù)為 (X Y Z )p3，則雙差觀測方程式（則雙差觀測方程式（4.3.144.3.14）的線）的線性化形式為：性化形式為： 4.3.3 4.3.3 載波相位

50、雙差觀測方程的線性化載波相位雙差觀測方程的線性化)15. 3 . 4()()(, 3, 1, 3, 110 , 310 , 3,3, 1333,3,3,3,3, 1jiionppjitropppipipjpjpjipppppjipjipjipjippcfcfNZYXnmlcf式（式（4.3.154.3.15）中）中 )16.3.4(333333,3,3,3ipjpipjpipjpjipjipjipnnmmllnml而而l、m、n為由測站為由測站p3的近似坐標和衛(wèi)星坐標計算的測站的近似坐標和衛(wèi)星坐標計算的測站到衛(wèi)星的方向余弦。若以衛(wèi)星到衛(wèi)星的方向余弦。若以衛(wèi)星i為例，則有為例，則有 )17. 3

51、 . 4(,0 , 30330 , 30330 , 3033ippiipippiipippiipZZnYYmXXl)18. 3 . 4()()()(2032032030, 3pipipiipZZYYXX為測站為測站p3到衛(wèi)星到衛(wèi)星i的計算距離。按式的計算距離。按式(4.3.17)(4.3.17)和式和式(4.3.18)(4.3.18)的方法可的方法可得式得式(4.3.15)(4.3.15)中相應(yīng)量的結(jié)果。記中相應(yīng)量的結(jié)果。記)19. 3 . 4(10 , 310 , 3,3, 1ipipjpjpjipp并同時略去式（并同時略去式（4.3.154.3.15）中大氣延遲改正項，則可得簡化的線性化）

52、中大氣延遲改正項，則可得簡化的線性化雙差觀測方程雙差觀測方程)20. 3 . 4(,3, 1,3, 1333,3,3,3,3, 1jippjipppppjipjipjipjippcfNZYXnmlcf式（式（4.3.204.3.20）是采用載波相位觀測值進行相對定位的線性化雙差觀）是采用載波相位觀測值進行相對定位的線性化雙差觀測方程的基本模型。測方程的基本模型。 絕對定位，即利用絕對定位，即利用GPSGPS確定用戶接收機天線在確定用戶接收機天線在WGS84WGS84中中為絕對位置，為絕對位置，它廣泛地應(yīng)用于導(dǎo)航和大地測量中的單點定它廣泛地應(yīng)用于導(dǎo)航和大地測量中的單點定位工作。位工作。1 1）絕

53、對定位方法和相應(yīng)的定位模型；）絕對定位方法和相應(yīng)的定位模型；2 2）定位精）定位精度的評價方法，衛(wèi)星的幾何分布對定位精度的影響。度的評價方法，衛(wèi)星的幾何分布對定位精度的影響。4.4 GPS4.4 GPS偽距絕對定位偽距絕對定位 絕對定位也叫單點定位絕對定位也叫單點定位，通常是指在協(xié)議地球坐標系，通常是指在協(xié)議地球坐標系中，直接確定觀測站相對于坐標系原點中，直接確定觀測站相對于坐標系原點( (地球質(zhì)心地球質(zhì)心) )絕對坐絕對坐標的一種定位方法。標的一種定位方法?！敖^對絕對”一詞主要是為了區(qū)別以后將一詞主要是為了區(qū)別以后將要介紹的相對定位方法。絕對定位與相對定位在觀測方式、要介紹的相對定位方法。絕

54、對定位與相對定位在觀測方式、數(shù)據(jù)處理、定位精度以及應(yīng)用范圍等方面均有原則區(qū)別。數(shù)據(jù)處理、定位精度以及應(yīng)用范圍等方面均有原則區(qū)別。 GPSGPS絕對定位方法的絕對定位方法的實質(zhì)，即是空間距離后實質(zhì)，即是空間距離后方交會。方交會。為此，在為此，在1 1個觀個觀測站上，原則上有測站上，原則上有3 3個獨個獨立的距離觀測量便夠了，立的距離觀測量便夠了，這時觀測站應(yīng)位于以這時觀測站應(yīng)位于以3 3顆顆衛(wèi)星為球心，相應(yīng)距離衛(wèi)星為球心，相應(yīng)距離為半徑的球與地面交線為半徑的球與地面交線的交點。的交點。 利用利用GPSGPS進行定位的基本原理進行定位的基本原理，是以，是以GPSGPS衛(wèi)星和用戶接衛(wèi)星和用戶接收機天

55、線之間距離收機天線之間距離( (或距離差或距離差) )的觀測量為基礎(chǔ)，并根據(jù)已的觀測量為基礎(chǔ)，并根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時坐標，來確定用戶接收機天線所對應(yīng)的點位，知的衛(wèi)星瞬時坐標，來確定用戶接收機天線所對應(yīng)的點位，即觀測站的位置。即觀測站的位置。 關(guān)于衛(wèi)星鐘差我們可以應(yīng)用導(dǎo)航電文中所給出的有關(guān)關(guān)于衛(wèi)星鐘差我們可以應(yīng)用導(dǎo)航電文中所給出的有關(guān)鐘差參數(shù)加以修正，而接收機的鐘差一般準以預(yù)先準確的鐘差參數(shù)加以修正，而接收機的鐘差一般準以預(yù)先準確的確定，所以通常均把它作為一個未知參數(shù)，與觀測站的坐確定，所以通常均把它作為一個未知參數(shù)，與觀測站的坐標在數(shù)據(jù)處理中一并求解。因此，在標在數(shù)據(jù)處理中一并求解。因此，在1

56、1個觀測站上為了實個觀測站上為了實時求解時求解4 4個未知參數(shù)個未知參數(shù)(3(3個點位坐標分量和個點位坐標分量和1 1個鐘差系數(shù)個鐘差系數(shù)) )，至少需要至少需要4 4個同步偽距觀測值。也就是說，至少必須同時個同步偽距觀測值。也就是說，至少必須同時觀測觀測4 4顆衛(wèi)星。顆衛(wèi)星。 但是，由于但是，由于GPSGPS采用了單采用了單程測距原理，同時衛(wèi)星鐘與用程測距原理，同時衛(wèi)星鐘與用戶接收機鐘難以保持嚴格同步，戶接收機鐘難以保持嚴格同步，所以實際觀測的測站至衛(wèi)星之所以實際觀測的測站至衛(wèi)星之間的距離，均含有衛(wèi)星鐘與接間的距離，均含有衛(wèi)星鐘與接收機鐘同步差的影響收機鐘同步差的影響( (故習(xí)慣上故習(xí)慣上稱

57、之為偽距稱之為偽距) )。 應(yīng)用應(yīng)用GPSGPS進行絕進行絕對定位，根據(jù)用戶接對定位，根據(jù)用戶接收機天線所處的狀態(tài)，收機天線所處的狀態(tài)，又可分為又可分為動態(tài)絕對定動態(tài)絕對定位和靜態(tài)絕對定位位和靜態(tài)絕對定位。當用戶接收設(shè)備安置當用戶接收設(shè)備安置在運動的載體上而處在運動的載體上而處于動態(tài)的情況下，確于動態(tài)的情況下，確定載體瞬時絕對位置定載體瞬時絕對位置的定位方法，稱為動的定位方法，稱為動態(tài)絕對定位態(tài)絕對定位。 在接收機天線處于靜止狀在接收機天線處于靜止狀態(tài)的情況下，用以確定觀測站態(tài)的情況下，用以確定觀測站絕對坐標的方法稱為靜態(tài)絕對絕對坐標的方法稱為靜態(tài)絕對定位。這時由于可以連續(xù)地測定位。這時由于可

58、以連續(xù)地測定衛(wèi)星至觀測站的偽距，所以定衛(wèi)星至觀測站的偽距，所以可獲得充分的多余觀測量，以可獲得充分的多余觀測量，以便在以后通過數(shù)據(jù)處理提高定便在以后通過數(shù)據(jù)處理提高定位的精度。靜態(tài)絕對定位主要位的精度。靜態(tài)絕對定位主要用于大地測量，以精確測定觀用于大地測量，以精確測定觀測站在協(xié)議地球坐標系中的絕測站在協(xié)議地球坐標系中的絕對坐標。對坐標。 因為根據(jù)觀測方法的不同，偽距有測碼偽距和因為根據(jù)觀測方法的不同，偽距有測碼偽距和測相偽距之分。所以，絕對定位又可分為測碼偽距測相偽距之分。所以，絕對定位又可分為測碼偽距絕對定位和測相偽距絕對定位。絕對定位和測相偽距絕對定位。 我們在我們在4.2節(jié)中導(dǎo)出了測碼偽

59、距的線性化觀測方程：節(jié)中導(dǎo)出了測碼偽距的線性化觀測方程：) 1 . 4 . 4(0)sin(1110, 1110, 10110, 10110, 101ippiontropiipipppipippipippipiphtctcZZZYYYXXX) 2 . 4 . 4(,0 , 10310 , 10110 , 1011ipipipipipipipipipZZnYYmXXl記記4.4.1 測碼偽距絕對定位的原理測碼偽距絕對定位的原理式中式中l(wèi)、m、n為測站為測站p1到衛(wèi)星到衛(wèi)星i的方向余弦。將式（的方向余弦。將式（4-4-1）改寫成誤）改寫成誤差方程形式有差方程形式有其中其中) 4 . 4 . 4()

60、sin(1110 , 11ippiontropiipipiphtcL)3.4.4(1111111111ipppppipipipipLtcZYXnmlv)5.4.4(1111211111121212111111112111LspppXppppAspspspppppppVspppLLLtZYXnmlnmlnmlvvv當觀測到當觀測到s（s44）顆衛(wèi)星時，則可組成如下的誤差顆衛(wèi)星時，則可組成如下的誤差 將誤差方程寫成矩陣形式有將誤差方程寫成矩陣形式有即當衛(wèi)星高度角為即當衛(wèi)星高度角為4545時，其權(quán)為時，其權(quán)為1 1；當衛(wèi)星高度角為；當衛(wèi)星高度角為9090時，其時，其權(quán)為權(quán)為2 2。這樣，偽距觀測值的