單點(diǎn)定位與相對定位

GPS原理及其應(yīng)用

(十一)第四章距離測量與GPS定位§4.6 單點(diǎn)定位§4.7 相對定位§4.6 單點(diǎn)定位GPS測量定位方法分類定位模式絕對定位（單點(diǎn)定位）相對定位差分定位定位時(shí)接收機(jī)天線的運(yùn)動狀態(tài)靜態(tài)定位－天線相對于地固坐標(biāo)系靜止動態(tài)定位－天線相對于地固坐標(biāo)系運(yùn)動獲得定位結(jié)果的時(shí)效事后定位實(shí)時(shí)定位觀測值類型偽距測量載波相位測量距離測量與GPS定位>單點(diǎn)定位>GPS測量定位方法分類定位技術(shù)名稱精度(m)作用距離(km)響應(yīng)時(shí)間單點(diǎn)定位±10~±20m全球?qū)崟r(shí)局域差分±1.0~±5.0<150實(shí)時(shí)廣域差分/WAAS±1.0~±5.0<1500/全球?qū)崟r(shí)RTK±0.01~±0.20<15實(shí)時(shí)VRS±0.01~±0.20<70實(shí)時(shí)靜態(tài)定位±0.001~±0.050.01~10000半小時(shí)~24小時(shí)已發(fā)展的GPS技術(shù)指標(biāo)參數(shù)單點(diǎn)定位簡介定義單獨(dú)利用一臺接收機(jī)確定待定點(diǎn)在地固坐標(biāo)系中絕對位置的方法定位結(jié)果－與所用星歷同屬一坐標(biāo)系的絕對坐標(biāo)采用廣播星歷時(shí)屬WGS-84采用IGS–InternationalGPSService精密星歷時(shí)為ITRF–InternationalTerrestrialReferenceFrames特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：一臺接收機(jī)單獨(dú)定位，觀測簡單，可瞬時(shí)定位缺點(diǎn)：精度主要受系統(tǒng)性偏差的影響，定位精度低應(yīng)用領(lǐng)域低精度導(dǎo)航、資源普查、軍事、...距離測量與GPS定位

>單點(diǎn)定位>單點(diǎn)定位簡介偽距單點(diǎn)定位的誤差方程①對于衛(wèi)星i，在某一個(gè)歷元的誤差方程為距離測量與GPS定位

>單點(diǎn)定位>偽距單點(diǎn)定位的誤差方程單點(diǎn)定位有4個(gè)待定參數(shù)，因而至少需要同時(shí)觀測4顆以上的衛(wèi)星，才能同時(shí)確定出所有的待定參數(shù)。偽距單點(diǎn)定位的誤差方程②對在某歷元同時(shí)觀測的n顆衛(wèi)星，其誤差方程及位置解為距離測量與GPS定位

>單點(diǎn)定位>偽距單點(diǎn)定位的誤差方程DOP值①DOP（DilutionofPrecision）GDOP–GeometryDilutionofPrecisionPDOP–PositionDilutionofPrecisionTDOP–TimeDilutionofPrecisionHDOP–HorizontalDilutionofPrecisionVDOP–VerticalDilutionofPrecisionDOP值的定義距離測量與GPS定位

>單點(diǎn)定位>DOP值DOP值②DOP值與定位精度DOP值的性質(zhì)DOP值與單點(diǎn)定位時(shí)，所觀測衛(wèi)星的數(shù)量與分布有關(guān)，它所表示的是定位的幾何條件DOP值越小，定位的幾何條件越好距離測量與GPS定位

>單點(diǎn)定位>DOP值DOP值③距離測量與GPS定位

>單點(diǎn)定位>DOP值DOP值④距離測量與GPS定位

>單點(diǎn)定位>DOP值載波相位單點(diǎn)定位的誤差方程①對于衛(wèi)星i，誤差方程為距離測量與GPS定位>單點(diǎn)定位>載波相位單點(diǎn)定位的誤差方程載波相位單點(diǎn)定位的誤差方程②若在k個(gè)歷元里每歷元均觀測了n顆相同的衛(wèi)星，則誤差方程距離測量與GPS定位>單點(diǎn)定位>載波相位單點(diǎn)定位的誤差方程載波相位單點(diǎn)定位的誤差方程③距離測量與GPS定位>單點(diǎn)定位>載波相位單點(diǎn)定位的誤差方程載波相位單點(diǎn)定位的誤差方程④距離測量與GPS定位>單點(diǎn)定位>載波相位單點(diǎn)定位的誤差方程假定在k個(gè)歷元中連續(xù)對n顆衛(wèi)星進(jìn)行了觀測，則通常有3+k+n個(gè)待定參數(shù)（3個(gè)位置參數(shù)、k個(gè)整周模糊度參數(shù)和n個(gè)接收機(jī)鐘差參數(shù)），因而，僅采用載波相位觀測值無法實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)單點(diǎn)定位。單點(diǎn)定位的誤差源及應(yīng)對方法衛(wèi)星星歷精密星歷衛(wèi)星鐘差精密鐘差、地面跟蹤電離層延遲雙頻改正對流層延遲模型改正距離測量與GPS定位

>單點(diǎn)定位>單點(diǎn)定位的誤差源及應(yīng)對方法精密單點(diǎn)定位精密單點(diǎn)定位PPP–PrecisePointPositioning特點(diǎn)主要觀測值為載波相位采用精密的衛(wèi)星軌道和鐘數(shù)據(jù)采用復(fù)雜的模型定位精度亞分米級用途全球高精度測量衛(wèi)星定軌距離測量與GPS定位

>單點(diǎn)定位>精密單點(diǎn)定位§4.7 相對定位概述①定義確定進(jìn)行同步觀測的接收機(jī)之間相對位置的定位方法，稱為相對定位。定位結(jié)果與所用星歷同屬一坐標(biāo)系的基線向量（坐標(biāo)差）及其精度信息采用廣播星歷時(shí)屬WGS-84采用IGS–InternationalGPSService精密星歷時(shí)為ITRF–InternationalTerrestrialReferenceFrame基線向量中含有：2個(gè)方位基準(zhǔn)（一個(gè)水平方法，一個(gè)垂直方位）和1個(gè)尺度基準(zhǔn)，不含有位置基準(zhǔn)距離測量與GPS定位

>相對定位>概述概述②特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：定位精度高缺點(diǎn)：多臺接收共同作業(yè)，作業(yè)復(fù)雜數(shù)據(jù)處理復(fù)雜不能直接獲取絕對坐標(biāo)應(yīng)用高精度測量定位及導(dǎo)航相對定位距離測量與GPS定位

>相對定位>概述相對定位的類型靜態(tài)定位普通靜態(tài)定位快速靜態(tài)定位GoandStop快速確定整周未知數(shù)動態(tài)定位動態(tài)定位中整周未知數(shù)的確定靜態(tài)初始化動態(tài)初始化（OTF）實(shí)時(shí)動態(tài)定位（RTK–RealTimeKinematic）單基準(zhǔn)站RTK多基準(zhǔn)站RTK（網(wǎng)絡(luò)RTK）測量定位原理>相對定位>相對定位的類型快速靜態(tài)相對定位模式示意圖基準(zhǔn)站觀測基線遷站路線流動站作業(yè)方法在測區(qū)的中部選擇一個(gè)基準(zhǔn)站(或參考站)，并安置一臺接收機(jī)，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；另一臺接收機(jī)，依次到各點(diǎn)流動設(shè)站，靜止觀測數(shù)分鐘，如圖所示。在觀測中至少跟蹤4顆衛(wèi)星，同時(shí)流動站與基準(zhǔn)站相距不超過15km。定位精度流動站相對基準(zhǔn)站的基線中誤差，可達(dá)（5～10）mm+1ppm×D特點(diǎn)接收機(jī)在流動站之間移動時(shí)，不必保持對所測衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤，因而可關(guān)閉電源以降低能耗。該模式作業(yè)速度快，精度高。缺點(diǎn)是，在采用兩臺接收機(jī)作業(yè)時(shí)，直接觀測邊不構(gòu)成閉合圖形。適用范圍：小范圍的控制測量及其加密；工程測量、邊界測量；地籍測量及碎部測量等。

測量定位原理>相對定位>快速靜態(tài)相對定位作業(yè)方法在測區(qū)選一基準(zhǔn)站，在其安置一臺接收機(jī)，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；置另一臺流動的接收機(jī)于起始點(diǎn)（如圖中1號點(diǎn)）觀測數(shù)分鐘；在保持對所測衛(wèi)星連續(xù)跟蹤的情況下，流動的接收機(jī)依次遷到2，3…號流動點(diǎn)各觀測數(shù)分鐘。該作業(yè)模式要求：作業(yè)時(shí)必須同時(shí)觀測4顆衛(wèi)星；在觀測過程中，流動接收機(jī)對所測衛(wèi)星信號不能失鎖；一旦發(fā)生失鎖現(xiàn)象，應(yīng)在失鎖后的流動點(diǎn)上，將觀測時(shí)間延長至數(shù)分鐘；流動點(diǎn)與基準(zhǔn)站相距，目前一般應(yīng)不超過15km。定位精度：中誤差（10～20）mm+1ppm×D。特點(diǎn)：該作業(yè)模式效率高。

應(yīng)用范圍：開闊地區(qū)的加密測量；工程定位及碎部測量；剖面測量和路線測量；地籍測量等。準(zhǔn)動態(tài)相對定位模式示意圖

基準(zhǔn)站

12345678910121311測量定位原理>相對定位>準(zhǔn)動態(tài)相對定位

作業(yè)方法：建立一個(gè)基準(zhǔn)站，并在其上安置一臺接收機(jī)，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；另一臺接收機(jī)，安置在運(yùn)動的載體上(如圖)，在出發(fā)點(diǎn)按快速靜態(tài)相對定位法，靜止觀測數(shù)分鐘，以進(jìn)行初始化；運(yùn)動的接收機(jī)從出發(fā)點(diǎn)開始，在運(yùn)動過程中按預(yù)定的采樣間隔自動觀測。該作業(yè)模式要求：至少同步觀測至少4顆衛(wèi)星，并在運(yùn)動過程中保持連續(xù)跟蹤；同時(shí)，運(yùn)動點(diǎn)與基準(zhǔn)站的距離，目前應(yīng)不超過15km。

定位精度：可達(dá)(1-2)cm+1ppm×D.特點(diǎn):速度快，精度高，連續(xù)實(shí)時(shí)定位。

應(yīng)用范圍：精密測定載體的運(yùn)動軌跡；道路中心測量；航道測量；開闊地區(qū)剖面測量和水文測量等。動態(tài)相對定位模式示意圖基準(zhǔn)站

912341178651012測量定位原理>相對定位>動態(tài)相對定位觀測方程非差觀測方程單差觀測方程雙差觀測方程距離測量與GPS定位>相對定位>觀測方程各種誤差對相對定位結(jié)果的影響衛(wèi)星軌道誤差–削弱衛(wèi)星鐘差–消除大氣折射誤差–削弱接收機(jī)鐘差–消除接收機(jī)天線相位中心偏差和變化–消除距離測量與GPS定位

>相對定位>各種誤差對相對定位結(jié)果的影響相對定位的類型靜態(tài)定位普通靜態(tài)定位快速靜態(tài)定位GoandStop快速確定整周未知數(shù)動態(tài)