GS原理與設(shè)計入門

第五章GPS定位原理第一節(jié)定位方法與觀測量一、定位方法分類1）動態(tài)定位與靜態(tài)定位：動態(tài)定位——認為接收機相對于地面是運動的。靜態(tài)定位——認為接收機相對于地面靜止不動。2）絕對定位與相對定位：絕對定位——求測站點相對于地心的坐標；相對定位——求測站點相對于某已知點的坐標增量；3）差分定位：在基準點上觀測求得大氣折射等改正，并及時發(fā)送給流動站，流動站用收到的改正數(shù)對觀測數(shù)據(jù)進行改正，得精確點位。二、觀測量幾何距離——星站間的真實距離。偽距——由接收機觀測的帶有鐘差的星站距離。碼相位觀測（如圖），得測碼偽距（簡稱偽距）；載波相位觀測（如圖），得測相偽距（簡稱相位）。觀測量：偽距。單位權(quán)中誤差——偽距觀測中誤差，不完全合理。第二節(jié)測碼偽距觀測方程與測相偽距觀測方程1、測碼偽距觀測方程及其線性化

ρ——衛(wèi)星到測站的幾何距離；ρ′——衛(wèi)星到測站間含有接收機鐘差的偽距；δt——接收機鐘的鐘差；測碼偽距觀測方程線性化設(shè)衛(wèi)星的已知坐標為，接收機的位置坐標為，其近似值為，改正數(shù)為，則有

將此式展開成泰勒級數(shù)可取至一次項，并令

則觀測方程可表示為考慮到電離層改正和對流層改正，并取則有此式中有四個未知數(shù)，最少需觀測四顆衛(wèi)星才能求得四個未知數(shù)。2、測相偽距觀測方程及其線性化載波信號是正弦波，衛(wèi)星發(fā)射載波信號的時刻為，如果接收機鐘無誤差，則接收機產(chǎn)生復制信號的時刻也為，接收機收到衛(wèi)星信號的時刻為，載波信號傳播的時間為則星站距離為以弧度為單位，以周為單位。

由上式可得在接收機初始跟蹤到衛(wèi)星時刻，測得上式中的左端。右端的兩項為未知數(shù)。當接收機鎖定衛(wèi)星，到時刻，接收機測得的相位含有三項：一是整周固定部分，稱為整周未知數(shù)或整周模糊度；二是整周變化部分，由整周計數(shù)器記錄；三是不足整周部分。用表示整周變化部分與不足整周部分之和，并考慮接收機鐘差，則載波相位觀測方程為以衛(wèi)星和接收機的坐標帶入上式并考慮電離層和對流層改正后線性化，可得式中的包括幾何距離近似值及對流層和電離層改正。式中有五個未知數(shù)，如觀測5顆衛(wèi)星則有9個未知數(shù)。第三節(jié)GPS絕對定位原理一、動態(tài)絕對定位原理設(shè)觀測衛(wèi)星數(shù)，則用矩陣表示其中：令設(shè)則——偽距測量中誤差二、靜態(tài)絕對定位原理1、測碼偽距靜態(tài)絕對定位法接收機相對于地面固定不動。一般每隔5、10或15秒觀測一次（一個歷元）。觀測衛(wèi)星數(shù)m，歷元數(shù)n，則觀測值的個數(shù)為m.n個，觀測方程的個數(shù)也為m.n個。如觀測時間較短，不考慮接收機鐘差變化，則需解4個未知數(shù)。方程式的形式與動態(tài)定位相似。令則誤差方程的矩陣形式為如果觀測時間較長，應考慮接收機鐘差變化——初始觀測時刻其中有3個鐘差改正數(shù)，3個測站坐標改正數(shù)，共6個未知數(shù)2、測相偽距絕對定位法因接收機鐘的穩(wěn)定性有限，不同歷元有不同的鐘差。以初始歷元為參考歷元，用三階方程式表示鐘差：觀測衛(wèi)星數(shù)，歷元數(shù)，3個測站坐標未知數(shù)，3個鐘差系數(shù)為未知數(shù)，另外每顆衛(wèi)星有一個整周未知數(shù)。共個未知數(shù)，觀測歷元數(shù)應如果要進行測相偽距絕對定位，觀測前應將接收機固定在一點上觀測一段時間，以求得整周未知數(shù)，這一過程稱為初始化，然后才能進行測相偽距動態(tài)絕對定位載波相位觀測應注意：1）整周數(shù)的變化部分由計數(shù)器記錄，此間信號不能間斷，如果此間到達接收機的信號被遮擋，造成失鎖，遮擋期間整周記數(shù)暫停，遮擋移去后繼續(xù)記數(shù)，這就丟掉了遮擋期間的若干整周數(shù)。這種情況叫整周跳。引起周跳的另一原因是強電磁干擾。設(shè)衛(wèi)星與接收機的相對運動速度為1km/s，L1載波波長為19cm，信號間斷1秒鐘，產(chǎn)生1000/0.19=5263周的周跳。2）因各項誤差影響，整周未知數(shù)往往不為整數(shù)。三、填精團度衰護減因非子在測容碼偽碑距絕到對定繭位中棋，誤勤差方線程的彈系數(shù)賞陣為恨，猾令則式中——免偽距躬測量錘中誤頓差如取斃符號則——葛測站繼點在浴大地熄坐標況系中籮的全厚系數(shù)遼陣。精度汁衰減躍因子林——章—全峽系數(shù)勺陣住須對角騎線元千素的魚函數(shù)蔑，用DO哭P表示色。精度邪衰減劉因子秒的種藥類平面慨位置己精度坦衰減顛因子高程引精度案衰減適因子空間煎位置蜻精度覽衰減骨因子接收貓機鐘恨差精炭度衰凝減因派子幾何修精度潑衰減炮因子DO嶺P是觀絹測衛(wèi)徹星空組間分駁布的寸函數(shù)錦，常馬用PD黨OP第四介節(jié)GP堅S相對秋定位伙原理1、勻相對光定位眾的概虜念用兩造臺或伍兩臺遞以上塌的接究收機公同步姥觀測貝，觀繭測量川求差喘以消炸除或貝減弱華星歷吧誤差恒、大底氣折慢射誤盆差等催影響聚的定凡位方寬法。2、單允差在A、雕B兩站腎同步負觀測感相同脫的GP營S衛(wèi)星兔，由A點所但測相滑位與免由B點所佩測相吸位相記減，勺衛(wèi)星質(zhì)鐘差雙抵消打。同作時因陶站間爸距離使遠小殊于星狼站距秋離，寸經(jīng)模鼠型改生正后滋的電欺離層拜和對弦流層輪折射瀉殘差踏也基奧本消款除。A、忽B兩點億連線蓮叫基做線，治基線款起點闖至終懼點的誰向量比叫基起線向卻量，獻將其指投影斤到三爸個坐戚標軸費上得Δx賀、Δ鬧y、音Δz荷，可用侄來表孝示基撇線向暫量的內(nèi)大小野和方芒向。3、薪雙差在A、內(nèi)B兩點頭上同捏步觀孫測J、演K兩顆過衛(wèi)星慰，觀稅測J的單固差與福觀測K的單鏈差相連減，漫消除提接收松機鐘曬差的雹影響著。4、潮三差將t1調(diào)、t泊2兩個吩歷元浩觀測著的雙嶼差相異減，哪消除緒整周同未知籮數(shù)的牧影響道。5、詢雙差程基線獻解算誤差韻方程換：法方烘程組撈成與口解算批：因基薪線越攻短，綢其兩圓端點濤上的畫各項耐誤差裕的相云關(guān)性鐘就越毯強，引故相艷對定超位的陷精度攔與基償線長揚度密打切相澆關(guān)。第六舟節(jié)艙差炎分定幣位1、差良分定芝位的灣概念在參咸考點滔（已那知點災）上第固定鞠一臺起接收直機，烏通過呼參考場點的怨觀測所，由初衛(wèi)星運和參榆考點姨已知訪坐標瓦及觀茄測數(shù)畝據(jù)求弄得星懇站距膜離改牌正數(shù)攻，將別此改智正數(shù)不發(fā)送宴給流否動站鵝接收筆機，綢流動隔站接殊收機沉用觀踐測數(shù)降據(jù)和嶼收到假的改掌正數(shù)棉計算臟流動湖站的訂精確投位置害。2、戒實時鞠偽距亮差分增定位RT黃D參考烘站：攀發(fā)送木碼相濁位差挽分信峰號（變測碼爬偽距悼改正文數(shù)）適。流動欺站：塵單頻倉接收改機動福態(tài)接短收衛(wèi)涌星的礎(chǔ)測距訓碼信奴號及綿參考毛站的才差分如信號死，利凡用差廊分信窯號削甩弱電旦離層萍和對集流層陜影響收。有星效距繪離3抽00km歐。精度似：平貌面：次2~蟲5m，高程薦：3逮~7m。3、實時慮載波仿相位鉤差分RT回K參考嗽站：威發(fā)送君雙頻雁載波毅相位截差分認信號默。流動懲站：角雙頻雪接收骨機動春態(tài)接汪收衛(wèi)章星信也號和桶參考連站的區(qū)差分榴信號傻。有它效距敗離1訂5km看。精度顫：平親面：1~時5cm，高程今：2疤~1淹0cm盤。4、協(xié)事后山差分參考價站與鞠流動迅站無噸通信銀，事庭后（練當天礙晚上貫）從in旱te鐵r網(wǎng)下仙載參窯考站消數(shù)據(jù)織，對狡流動碗站數(shù)卻據(jù)事網(wǎng)后改休正。5、展網(wǎng)絡(luò)RT癢K多參姻考站