[理学]GPS 05 GPS卫星定位基本原理二.pptVIP

站间差分 星间差分 历元间差分 差分观测值的组合 选星问题 实际观测中，为了减弱大气折射的影响，所测卫星的高度角不能过低。在这一条件下，尽可能使卫星与测站构成的六面体体积最大。 可由用户接收设备自动完成。 用两台GPS接收机分别安置在基线的两端，同步观测相同的GPS卫星，以确定两台接收机天线之间的相对位置（坐标差）。 GPS相对定位—概念 GPS相对定位—特点 可以消除许多相同或相近的误差，定位精度高 广泛应用于大地测量、精密工程测量、地球动力学的研究和精密导航 GPS相对定位—方法 静态：载波相位测量（测相） 动态 相对定位 伪距法（测码） 载波相位测量 静态相对定位 设置在基线端点的接收机是固定的，可通过连续观测，取得充分的多余观测数据，改善定位精度。 一般采用载波相位观测值为基本观测量。对中等长度的基线（100km~500km），相对定位精度可达10-6~10-7。 静态相对定位 缩短静态相对定位的观测时间，关键在于快速而可靠地确定整周未知数。 经典方法 快速方法 静态相对定位 在高精度静态相对定位中，在仅有两台接收机时，应将单独测定的基线向量联结成向量网（三角网或导线网） 静态相对定位 在有多台接收机时，应采用网定位方式。由于这种方式包含有许多检核条件，网的几何强度好，可以检核和控制多种误差的影响。 静态相对定位中观测值的线性组合 对两个或多个观测站同步观测相同卫星的观测值求差，可有效地消除或减弱各种误差的影响。 可在接收机间、卫星间、不同历元间求差 一次差、二次差、三次差 站间差分 – 同步观测值在接收机间求差。 作用：可消除卫星钟差，卫星星历误差、削弱电离层、对流层折射影响。 星间差分 – 同步观测值在卫星间求差。 作用：可消除接收机钟差。 历元间差分 – 同步观测值在间历元求差。 作用：可消去整周未知数参数。 单差：站间差分 双差：站间、星间二次差 三差：站间、星间、历元间三差 动态相对定位 一台接收机设置在基准站上固定不动，另一台接收机安设在运动的载体上，两台接收机同步观测相同卫星，以确定运动点相对基准站的实时位置。 动态相对定位的方法 伪距法 载波相位测量 伪距法动态相对定位 以实时差分为基础，可以有效地减弱卫星轨道误差、钟差、大气折射误差等，定位精度远高于伪距动态绝对定位。 应用：运动目标的导航与监测、地球物理勘探、航空与海洋重力测量、海洋采矿… 载波相位法动态相对定位 以预先初始化或动态解算载波相位整周模糊数为基础 在较小的范围内（如20km）获得了成功应用，定位精度可达1~2厘米 载波相位法动态相对定位 数据处理方式： 实时处理： - 在观测过程中实时获得定位结果，无需存储观测数据。但在流动站和基准站之间，必须实时传输观测数据或观测量的修正数据 - 建立和维持一个数据实时传输系统，在技术上较复杂，花费较大 后处理： - 可对观测数据进行详细分析，易于发现粗差，无需实时传输数据，但需存储数据。 - 主要应用于基线较长，不需实时获得定位结果的测量工作 dt — 卫星时钟相对于GPS时间系统的时间偏差（可根据导航电文求得） dT— 接收机时钟相对于GPS时间系统的时间偏差（接收机钟差） C (dt – dT ) — 时钟偏差引起的距离偏差 dion电离层效应引起的距离偏差 dtrop对流层引起的距离偏差 * * GPS卫星定位基本原理（二） 整周跳变的修复 GPS绝对定位 GPS相对定位 载波相位测量的观测量 ti 时刻的整周数 任一时刻ti卫星Sj到k接收机的相位差： 不足一周的相位差 在跟踪卫星过程中，由于某种原因，使得计数器无法连续计数。当信号重新被跟踪后，整周计数就不正确，但是不到一个整周的相位观测值仍是正确的。这种现象称为整周跳变，简称周跳。 周跳的含义 周跳的含义（续） 如果是因为电源的故障或振荡器本身的故障使信号暂时中断，那么中断前后信号本身失去了连续性。恢复正常工作后的观测值中不但整周计数不正确，不足整周的部分也不对。这时，修复周跳没有什么意义。 必须将资料分为两个时段，各设一个整周未知数单独进行处理。 整周跳变的修复方法 屏幕扫描法 用高次差或多项式拟合法 在卫星间求差法 用双频观测值修复周跳 根据平差后的残差发现和修复整周跳变 1. 屏幕扫描法 作业员在计算机屏幕前依次对每个站、每个时段、每颗卫星的相位观测值的变化率的图像进行逐段检查，观测其是否连续。如果出现不规则的突然变化，说明出现了周跳现象。手工编辑修复。 2. 用高次差或多项式拟合法 高次差法： 在相邻的观测值间依次求差（一次差、二次差、…、五次差），检查是否出现异常。 多项式拟合法： 根据几个相位观测量拟合一个n阶多项式，据此预估下一个观