GPS测量的原理与方法课件.pptVIP

§8.3.2偽距定位1)單點定位GPS接收機安置於測點，鎖定4顆以上衛星將收到的衛星測距碼與接收機產生的複製碼對齊測量與鎖定衛星測距碼到接收機傳播時間Δti求出衛星至接收機的偽距從鎖定衛星廣播星曆獲取衛星空間座標距離交會原理解算天線點三維座標偽距觀測方程有4個未知數鎖定4顆衛星時方程有唯一解沒考慮大氣電離層和對流層折射誤差、星曆誤差影響，單點定位精度不高C/A碼定位精度——25m，P碼定位精度——10m2)多點定位多臺GPS接收機(2~3臺)安置在不同測點同時鎖定相同衛星進行偽距測量大氣電離層和對流層折射誤差、星曆誤差影響基本相同計算各測點間座標差(Δx,Δy,Δz)時可消除上述誤差影響測點之間的點位相對精度大大提高§8.3.3載波相位定位載波L1，L2頻率比測距碼(C/A碼和P碼)頻率高波長比測距碼短很多,λ1=19.03cm,λ2=24.42cm使用載波L1或L2作測距信號將衛星傳播到接收機天線的余弦載波信號與接收機基準信號比相求出相位延遲計算偽距可獲得很高測距精度如測量L1載波相位移誤差為1/100偽距測量精度可達19.03cm/100=1.9mm(1)載波相位絕對定位相位測量只能測出不足一整週期相位移——Δφ存在整周數N0不確定問題，N0——整周模糊度t0時刻(曆元t0)，某衛星發射載波信號到接收機相位移——2πN0+Δφ該衛星→接收機距離——λ——載波波長考慮鐘差改正——c(vT－vt)大氣電離層折射改正——δρion對流層折射改正——δρtrop的載波相位觀測方程——雖然對鎖定衛星進行連續跟蹤觀測可修正δρion和δρtrop但整周模糊度N0始終未知能否準確求出N0成為載波相位定位的關鍵問題(2)載波相位相對定位兩臺GPS接收機分別安置在兩測點兩測點連線——基線同步接收衛星信號相同衛星相位觀測值線性組合解算基線向量在WGS-84坐標系的增量(Δx,Δy,Δz)確定它們的相對位置一個測點座標已知，可推算出另一個測點座標按相位觀測的線性組合形式載波相位相對定位——單差法、雙差法、三差法只介紹前兩種*8*9*10*11*12*13*14GPS測量的原理與方法§8.1GPS概述73年12月，美國國防部組織開始研製新一代軍用衛星導航系統——GPS89年2月14日發射第一顆GPS衛星94年3月28日發射完第24顆衛星目前在軌衛星數32顆均勻分佈在6個與赤道傾角為55°近似圓形軌道上每個軌道4顆衛星運行，距地表平均高度20200km速度為3800m/s，運行週期為11h58min每顆衛星覆蓋全球38％面積保證地球上任何地點、任何時刻、高度15°以上天空能同時觀測到4顆以上衛星。GPS定位——空間測距交會P點安置GPS接收機，接收衛星發射的測距碼信號在接收機時鐘控制下解出測距碼從衛星→接收機的時間——Δt乘光速c、加衛星時鐘與接收機時鐘不同步改正算出衛星→接收機的空間距離——vt——衛星鐘差，vT——接收機鐘差GPS用單程測距方式接收機接收到的測距信號不再返回衛星接收機直接解算傳播時間Δt並算出衛星→接收機的距離要求衛星和接收機時鐘嚴格同步衛星在嚴格同步時鐘控制下發射測距信號實際上，衛星鐘與接收機鐘不可能嚴格同步產生鐘誤差兩個時鐘不同步對測距結果的影響——c(vT－vt)衛星廣播含衛星鐘差vT——已知接收機鐘差vT未知——觀測方程解算衛星→接收機的空間距離——沒有考慮大氣電離層和對流層折射誤差影響不是衛星→接收機的幾何距離——偽距距離測定原理XllVlXllllXllVlXllllllllVVVllVlllXlX距離測定原理XllVlXllllVll距離測定原理XllVlXllllllllVVVllVlllXlX距離=傳播時間x光速距離測定原理我們必定在以R1為半徑的球面的某個點上R1點位測定原理2個球面相交成一個圓弧點位被限制在一曲線上R1R2點位測定原理3個球面相交成一個點3個距離段可以確定緯度，經度，和高程點的空間位置被確定R1R2R3點位測定原理測距時刻ti的衛星座標(xi，yi，zi)用接收衛星Si廣播星曆解算出。則Si衛星→P點的空間距離——偽距觀測方程——