GS测量原理及应用.ppt

* * * * 19 * 19 D = c ?T????N 载波相位观测 载波L1的波长为19cm ，L2的波长为24 cm 接收仪将接收到的卫星载波信号的相位与其自身产生 的参考载波信号的相位进行比较 接收仪开机后，相位整周数未知 (带有整周模糊度) 跟踪卫星时间较长时距离的变化可以测定(整周数保持 不变 ) ?T 接收到的卫星相位 接收仪复制出的相位 载波相位观测 ?T 整周模糊度的确定 可通过卫星和测站的先验信息或伪距观测值，估算其近似值并在平差计算中解算其最佳估值。采用通常的方法解算时，需随观测时间的延长使卫星的几何构形发生较大的变化，使电离层折射效应和多路径效应等系统性偏差的影响被逐渐削弱以至消除，从而保证其确定的可靠性。 在通常的静态定位中，为确保确定的可靠性，至少要观测1小时左右。 THANK YOU SUCCESS * * 可编辑 * * 卫星广播 的电磁波 信号： 信号量测精度优于波长的1/100 载波波长(?L1=19cm, ?L2=24cm)比C/A码波长 (?C/A=293m)短得多 所以，GPS测量采用载波相位观测值可以获得比伪距(C/A码或P码)定位高得多的测距精度 L1载波 L2载波 C/A码 P-码 ? p=29.3 m ? L2=24 cm ? L1=19c m ? C/A=293 m 载波相位观测 载波相位测距的优缺点 载波相位测量属于非码信号测量系统 优点：把载波作为量测信号，对载波进行相位测量可以达到很高的精度，目前可达到1～2mm。 缺点：载波信号是一种周期性的正弦信号，相位测量只能测定不足一个波长的小数部分，无法测定其整波长个数。因而存在着整周数的不确定性问题，使解算过程比较复杂。 单点定位结果的获取 * * 单点定位解可以理解为一个测边后方交会问题 卫星充当轨道上运动的控制点，观测值为测站至卫星的伪距(由时间延迟计算得到) 由于接收机时钟与卫星钟存在同步误差，所以要同步观测4颗卫星，解算四个未知参数：纬度? , 经度? , 大地高程 h , 钟差 ?t 8 GPS定位的误差源 * * 与GPS卫星有关的因素 SA(对精密星历进行加密）技术：人为的降低广播星历精度2000年5月2日4时终止实施 卫星星历（定轨）误差 卫星钟差 卫星信号发射天线相位中心偏差 与传播途径有关的因素 电离层延迟 对流层延迟 多路径效应 与接收机有关的因素 接收机钟差 接收机天线相位中心误差 接收机软件和硬件造成的误差 9 GPS 测量 (1)采用载波相位观测值 * * 卫星广播 的电磁波 信号： 信号量测精度优于波长的1/100 载波波长(?L1=19cm, ?L2=24cm)比C/A码波长 (?C/A=293m)短得多 所以，GPS测量采用载波相位观测值可以获得比伪距(C/A码或P码)定位高得多的测距精度 L1载波 L2载波 C/A码 P-码 ? p=29.3 m ? L2=24 cm ? L1=19c m ? C/A=293 m (2)组成星际站际两次差分观测值 * * 可以消去卫星钟的系统偏差 可以消去接收机时钟的误差 Pik Plj Pij Pj Plk Pk Sl Si 可以削弱大气折射对观测值的影响 可以削弱轨道(星历)误差的影响 (3)设法解算出初始整周未知数 * * 测站对某一卫星的载波相位观测值由三部分组成 (1)初始整周未知数n；(2) t 0至t i 时刻的整周记数Ci；(3)相位尾数?i 如果信号没有失锁，则每一个观测值包含同一个初始整周未知数n 为了利用载波相位进行定位，必须设法先解算出初始整周未知数，取得总观测值n+Ci+ ? i Time (0) Ambiguity Time (i) Ambiguity Counted Cycles Phase Measurement (4)弄清楚初始整周未知数的确定与定位精度的关系 * * 精度 m 1.00 0.10 0.01 整周未知数确定后 整周未知数确定前 经典静态定位 0 0 30 80 5 8 时间(分) 如果无法准确解出初始整周未知数，则定位精度难以优于±1m 随着初始整周未知数解算精度的提高，定位精度也相应提高 一旦初始整周未知数精确获得，定位精度不再随时间延长而提高 经典静态定位需要30-80分钟观测才能求定初始整周未知数 快速静态定位将这个过程缩短到5-8分钟(双频接收机) 快速静态定位 伪距差分 这是应用最广的一种差分。在基准站上，观测所有卫星，根据基准站已知坐标和各卫星的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传输至用户接收机，提高定位精度。 这种差分，