GPS原理與應(yīng)用2

1、GPS原理與應(yīng)用 時(shí)間和空間基準(zhǔn)重點(diǎn)內(nèi)容： （1）WGS-84、CGCS 2000、區(qū)域性坐標(biāo)系； （2）空間基準(zhǔn)分類(地(空)固、全球與區(qū)域、參(地)心) （3）時(shí)間基準(zhǔn)的分類；難點(diǎn)內(nèi)容： （1）時(shí)空基準(zhǔn)的重要性； （2）天球及其坐標(biāo)系； （3）時(shí)空基準(zhǔn)空間轉(zhuǎn)換； （4）天文學(xué)和衛(wèi)星大地測(cè)量學(xué)術(shù)語；1. 時(shí)空基準(zhǔn)的重要性 坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)是描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)，處理觀測(cè)數(shù)據(jù)和表達(dá)觀測(cè)站位置的數(shù)學(xué)與物理基礎(chǔ)。 了解GPS衛(wèi)星定位中常用的坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)，熟悉它們各自之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，對(duì)GPS用戶來說，是極為重要的。 2. 天衛(wèi)星測(cè)量術(shù)語 （1）天球是指以地球質(zhì)心M為中心，半徑r為任意長(zhǎng)度的一個(gè)假想的

2、球體。元素如天軸、天極、天球赤道面等比照地球。 （2）黃道地球公轉(zhuǎn)的軌道與天球相交的大圓，即當(dāng)?shù)厍蚶@太陽公轉(zhuǎn)時(shí)，地球上的觀測(cè)者所見到的太陽在天球上運(yùn)動(dòng)的軌跡。 （3）白道月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道平面與天球相交的大圓。黃赤交角約為23.5。白道與黃道交角均值約為 59。 （4）春分點(diǎn)當(dāng)太陽在黃道上從天球南半球向北半球運(yùn)行時(shí)，黃道與天球赤道的交點(diǎn)，另一個(gè)點(diǎn)稱為秋分點(diǎn)。（在天文學(xué)和衛(wèi)星大地測(cè)量學(xué)中，春分點(diǎn)和天球赤道面，是建立參考系的重要基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)面。） （5）白道與黃道相交于兩點(diǎn)，月球沿白道從黃道以南運(yùn)動(dòng)到黃道以北通過的那個(gè)交點(diǎn)稱為升交點(diǎn)，與此相對(duì)的另一交點(diǎn)稱為降交點(diǎn)。 （6）歲差：在天文學(xué)中是指一個(gè)

3、天體的自傳軸指向因?yàn)橹亓ψ饔脤?dǎo)致在空間中緩慢且連續(xù)的變化。（7） 章動(dòng)：月球繞地球旋轉(zhuǎn)的軌道稱為白道，由于白道對(duì)于黃道約5度傾斜，這使得月球產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的大小和方向不斷變化，月球圍繞地球公轉(zhuǎn)導(dǎo)致地球在公轉(zhuǎn)軌道上左右搖擺現(xiàn)象，18.6年在軌道上一個(gè)周期，振幅為9.21秒。3.坐標(biāo)系統(tǒng)的分類（坐標(biāo)系統(tǒng)的定義包括原點(diǎn)位置、坐標(biāo)軸的指向和尺度三個(gè)要素。）（1）地固空固坐標(biāo)系 空間固定的坐標(biāo)系統(tǒng)（空固系），這類坐標(biāo)系統(tǒng)與地球自轉(zhuǎn)無關(guān)，對(duì)于描述衛(wèi)星的運(yùn)行位置和狀態(tài)極其方便。 與地球體相固聯(lián)的坐標(biāo)系統(tǒng)（地固系），其與地球自轉(zhuǎn)一致，對(duì)于表達(dá)地面觀測(cè)站的位置和處理GPS觀測(cè)成果尤為方便。 （2）全球與區(qū)域坐標(biāo)系

4、相對(duì)關(guān)系；通用橫墨卡托格網(wǎng)系統(tǒng)（UTM）。（3）參心與地心坐標(biāo)系 在經(jīng)典大地測(cè)量中，為了處理觀測(cè)成果和傳算地面控制網(wǎng)的坐標(biāo)，需選取一參考橢球作為基本參考面，選一參考點(diǎn)作為大地測(cè)量的起算點(diǎn)（大地原點(diǎn)），利用大地原點(diǎn)的天文觀測(cè)量來確定參考橢球在地球內(nèi)部的位置和方向。*在我國的許多城市、大型工程項(xiàng)目中,為了實(shí)用、方便和科學(xué)的目的, 將地方獨(dú)立測(cè)量控制網(wǎng)建立在當(dāng)?shù)氐钠骄０胃叱堂嫔? 并以當(dāng)?shù)刈游缇€作為中央子午線進(jìn)行高斯投影求得平面坐標(biāo)。 這些地方獨(dú)立坐標(biāo)系隱含著一個(gè)與當(dāng)?shù)仄骄０胃叱滔鄬?duì)應(yīng)的參考橢球,我們稱之為地方是相球。地方相球與國家描球的關(guān)系：中心一致、軸向一致、扁率相等、長(zhǎng)半徑有一增量。 *僅

5、就從地形圖測(cè)繪來說,地心直角坐標(biāo)系并不十分需要,因?yàn)閰⒖紮E球面已經(jīng)和測(cè)區(qū)范圍的大地水準(zhǔn)面達(dá)到最佳密合,按參心坐標(biāo)系測(cè)繪地形圖還是方便的。但是,就整個(gè)地球空間而言,參心坐標(biāo)系就表現(xiàn)出不足,主要是以下3點(diǎn): (1)不適合建立全球統(tǒng)一坐標(biāo)系的要求; (2)不便于研究全球重力場(chǎng); (3)水平控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)分高,破壞了空間點(diǎn)三維坐標(biāo)的完整性。 4.WGS-84大地坐標(biāo)系的幾何定義是:原點(diǎn)位于地球質(zhì)心,Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極(CTP)方向, X軸指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交點(diǎn),Y軸與Z軸，X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。 CGCS2000 是（中國）2000國家大地坐標(biāo)系的

6、縮寫，該坐標(biāo)系是通過中國GPS 連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站、 空間大地控制網(wǎng)以及天文大地網(wǎng)與空間地網(wǎng)聯(lián)合平差建立的地心大地坐標(biāo)系統(tǒng)。2000（中國）國家大地坐標(biāo)系以ITRF 97 參考框架為基準(zhǔn), 參考框架歷元為2000.0。 4. 時(shí)間基準(zhǔn)的分類（1）時(shí)間系統(tǒng)的重要性GPS衛(wèi)星作為高空觀測(cè)目標(biāo)，位置不斷變化，在給出衛(wèi)星運(yùn)行位置同時(shí)，必須給出相應(yīng)的瞬間時(shí)刻。準(zhǔn)確地測(cè)定觀測(cè)站至衛(wèi)星的距離，必須精密地測(cè)定信號(hào)的傳播時(shí)間。 由于地球的自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，在天球坐標(biāo)系中，地球上點(diǎn)的位置是不斷變化的2）時(shí)刻與時(shí)間間隔 時(shí)刻是指發(fā)生某一現(xiàn)象的瞬間。在天文學(xué)和衛(wèi)星定位中，與所獲取數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻也稱歷元。時(shí)刻測(cè)量相應(yīng)稱為絕對(duì)時(shí)間測(cè)

7、量。 時(shí)間間隔是指發(fā)生某一現(xiàn)象所經(jīng)歷的過程，是這一過程始末的時(shí)間之差。時(shí)間間隔測(cè)量稱為相對(duì)時(shí)間測(cè)量。 測(cè)量時(shí)間必須建立一個(gè)測(cè)量的基準(zhǔn)，即時(shí)間的單位（尺度）和原點(diǎn)（起始?xì)v元）。 其中時(shí)間的尺度是關(guān)鍵，而原點(diǎn)可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選定。（3）時(shí)刻基準(zhǔn) 符合下列要求的任何一個(gè)可觀察的周期運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，都可用作確定時(shí)間的基準(zhǔn)：*運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的、周期性的。*運(yùn)動(dòng)的周期應(yīng)具有充分的穩(wěn)定性。*運(yùn)動(dòng)的周期必須具有復(fù)現(xiàn)性，即在任何地方和時(shí)間，都可通過觀察和實(shí)驗(yàn)，復(fù)現(xiàn)這種周期性運(yùn)動(dòng)。（4）時(shí)間系統(tǒng)恒星時(shí)(ST) 以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)的周日視運(yùn)動(dòng)所確定的時(shí)間，稱為恒星時(shí)。 春分點(diǎn)連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午圈的時(shí)間間隔為一恒星日，

8、含24個(gè)恒星時(shí)。恒星時(shí)具有地方性，有時(shí)也稱之為地方恒星時(shí)。世界時(shí)（UT） 以平子夜為零時(shí)起算的格林尼治平太陽時(shí)稱為世界時(shí)。 世界時(shí)與平太陽時(shí)的時(shí)間尺度相同，起算點(diǎn)不同。 從1956年開始，便在世界時(shí)中引入了極移改正和地球自轉(zhuǎn)速度的季節(jié)性改正。由此得到世界時(shí)UT1和UT2，而未經(jīng)改正的世界時(shí)，一般表示為UT0。 雖然經(jīng)過改正，世界時(shí)仍包含地球自轉(zhuǎn)速度的變化的影響，所以世界時(shí)UT2仍不是一個(gè)嚴(yán)格均勻的時(shí)間系統(tǒng)。世界時(shí)在數(shù)值上表征了地球自轉(zhuǎn)相對(duì)恒星的角位置。在GPS測(cè)量中，主要用于天球坐標(biāo)系和地球坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換計(jì)算 協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC): 由于地球自轉(zhuǎn)速度有長(zhǎng)期變慢的趨勢(shì)，近20年，世界時(shí)每年比原

9、子時(shí)慢約1秒，且兩者之差逐年積累。為避免發(fā)播的原子時(shí)與世界時(shí)之間產(chǎn)生過大偏差，從1972年起采用了一種以原子時(shí)秒長(zhǎng)為基礎(chǔ)，在時(shí)刻上盡量接近于世界時(shí)的一種折衷時(shí)間系統(tǒng)，稱為世界協(xié)調(diào)時(shí)或協(xié)調(diào)時(shí)。年積日(DOY ) 從每年的1月1日起開始累計(jì)的天數(shù),計(jì)數(shù)從1開始(即每年1月1日的年積日為1),如2004年5月1日的年積日為122。GPS原理與應(yīng)用GPS系統(tǒng)及其信號(hào)重點(diǎn)與難點(diǎn) GPS系統(tǒng)組成（衛(wèi)星識(shí)別、功能與作用以及？間關(guān)系） GPS信號(hào)、導(dǎo)航電文、星歷 GPS衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及其軌道（無攝,有攝） GPS衛(wèi)星位置的計(jì)算（軌道、地心）GPS系統(tǒng)： 空間部分 地面部分 用戶部分 GLONASS:衛(wèi)星星座、地面監(jiān)

10、測(cè)控制站和用戶設(shè)備BDS：空間段地面控制段用戶段 1. GPS系統(tǒng)的組成 一. 空間部分:GPS衛(wèi)星星座(設(shè)計(jì))：21+3， 21顆工作衛(wèi)星+3顆備用衛(wèi)星空間分布：6個(gè)軌道面，每個(gè)軌道4顆，軌道傾角55 ，各軌道升交點(diǎn)60，相鄰升交距角30，軌道高度20200km，周期11h58min。結(jié)果:保證在24小時(shí)，MASK=15，能夠至少觀測(cè)到4顆衛(wèi)星。顧及地球自轉(zhuǎn)，地球-衛(wèi)星的幾何關(guān)系，每天提前4min重復(fù)GPS衛(wèi)星 作用： 發(fā)送用于導(dǎo)航定位的信號(hào) 接收地面注入站信息,適時(shí)地發(fā)送給廣大用戶 接收地面主控站通過注入站發(fā)送到衛(wèi)星的調(diào)度命令 如何識(shí)別衛(wèi)星（編號(hào)方式） （1）順序編號(hào) （2）PRN編號(hào) （

11、3）IRON編號(hào) （4）NASA編號(hào) （5）國際識(shí)別號(hào)衛(wèi)星設(shè)有導(dǎo)航分系統(tǒng)包括：存儲(chǔ)器 、頻標(biāo)、偽噪聲碼發(fā)生器和S波段與L波段雙頻發(fā)射機(jī)GPS衛(wèi)星基本功能 -接收和存儲(chǔ)由地面監(jiān)控站發(fā)來的導(dǎo)航信息,執(zhí)行監(jiān)控站的控制指令；-衛(wèi)星上設(shè)有微處理機(jī),進(jìn)行部分必要的數(shù)據(jù)處理工作；-通過星載的高精度銣鐘、銫鐘產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)和提供精密的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)； -向用戶發(fā)送導(dǎo)航定位信號(hào),包括： 兩種載波（L1 和L2） 調(diào)制在L1上的偽噪聲碼C/A碼 調(diào)制在L1和L2上的偽噪聲P碼 -在地面監(jiān)控站的指令下，通過推進(jìn)器調(diào)整衛(wèi)星的姿態(tài)和啟用備用衛(wèi)星。-還有星載激光反射鏡（Satellite Laser Ranging-SLR）和傳

12、感器（核）。2 地面部分組成：主控站（1個(gè)）、跟蹤站（5個(gè)）和注入站（3個(gè)）作用：監(jiān)測(cè)和控制衛(wèi)星運(yùn)行，編算衛(wèi)星星歷（導(dǎo)航電文），保持系統(tǒng)時(shí)間等。3 用戶部分用戶部分：一般是GPS信號(hào)接收機(jī)及相關(guān)設(shè)備等；功能：接收、跟蹤、變換和測(cè)量GPS信號(hào)的設(shè)備，多數(shù)采用石英鐘類型：測(cè)量型、導(dǎo)航型、守（授）時(shí)型；單頻，雙頻；C/A碼，P碼2.GPS衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及其軌道衛(wèi)星軌道誤差對(duì)定位精度的影響絕對(duì)定位 衛(wèi)星軌道上的任何誤差會(huì)直接影響到用戶定位的精度。相對(duì)定位衛(wèi)星軌道誤差影響減弱，但當(dāng)基線較長(zhǎng)且精度要求較高時(shí)，誤差影響不可忽視影響衛(wèi)星軌道的因素，作用于衛(wèi)星的力分為兩類：一類是中心引力(Central Gravit

13、ational Force) 一類是攝動(dòng)力(Perturbative Force) （非中心力）無攝衛(wèi)星軌道的描述衛(wèi)星軌道參數(shù)開普勒軌道參數(shù)或開普勒軌道根數(shù) ()(取決于衛(wèi)星的發(fā)射條件) 為軌道橢圓長(zhǎng)半軸 為軌道橢圓偏心率 為軌道面傾角 為升交點(diǎn)赤經(jīng)（升春） 為近地點(diǎn)角距（近升） 衛(wèi)星的真近點(diǎn)角（衛(wèi)星-近） 注意：只有真近點(diǎn)角是時(shí)間的函數(shù)，其余均為常數(shù)。衛(wèi)星的受攝運(yùn)動(dòng)力：地球的非中心引力（地球非球形及質(zhì)量分布不均勻而引起的作用力）、太陽引力、月亮引力、太陽的直接與間接輻射壓力、大氣的阻力、地球潮汐力、磁力等。作用力作用力來源結(jié)果衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星軌道中心引力假設(shè)地球?yàn)榫|(zhì)球體的引力（質(zhì)量集中在球體的

14、中心）決定衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律和特征無攝運(yùn)動(dòng)理想軌道（無攝軌道）攝動(dòng)力（非中心力）地球非球形引力力、太陽、月亮和其它天體引力、大氣阻力、太陽光壓、地球潮汐力等衛(wèi)星偏離理想軌道受攝運(yùn)動(dòng)受攝軌道（偏離量的大小隨時(shí)間變化）3.GPS信號(hào)及導(dǎo)航電文衛(wèi)星信號(hào)的調(diào)制和解制（接收機(jī)是衛(wèi)星信號(hào)解調(diào)的硬件設(shè)備。）其工作原理:重建載波，提取測(cè)距碼信號(hào)和導(dǎo)航電文，常用信號(hào)解調(diào)方式： -復(fù)制碼相關(guān)技術(shù)（含D碼） -平方解調(diào)技術(shù)導(dǎo)航電文： 1包含衛(wèi)星的星歷，2衛(wèi)星工作狀況，3系統(tǒng)時(shí)間，4時(shí)鐘改正，5軌道攝動(dòng)改正，6電離層時(shí)延改正即電離層折射參數(shù)，7大氣折射改正，8由C/A碼捕獲P碼的信息，9衛(wèi)星的概略星歷等導(dǎo)航信息。導(dǎo)航

15、電文的格式：幀(Frame)(主幀) 子幀(Subframe) 字碼 比特（bit） 頁碼 數(shù)據(jù)塊I內(nèi)容：數(shù)據(jù)塊II內(nèi)容：開普勒6參數(shù) 軌道攝動(dòng)9參數(shù) 時(shí)間2參數(shù)數(shù)據(jù)塊III內(nèi)容：歷書（Almanac）在導(dǎo)航電文的第四和第五子楨中，可以看作是衛(wèi)星星歷參數(shù)的簡(jiǎn)化子集。其每12.5分鐘廣播一次，壽命為一周，可延長(zhǎng)至6個(gè)月。 GPS衛(wèi)星星歷1 廣播星歷(預(yù)報(bào)星歷)：以跟蹤站以往時(shí)間的觀測(cè)資料推求的參考軌道參數(shù)為基礎(chǔ)，并加入了軌道攝動(dòng)改正而外推的星歷。2精密星歷(后處理星歷)4. GPS衛(wèi)星位置的計(jì)算利用GPS進(jìn)行導(dǎo)航和定位，衛(wèi)星視為動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)。首先位置，然后有觀測(cè)量（偽距或相位），待定點(diǎn)位。 核心-

16、導(dǎo)航電文是計(jì)算衛(wèi)星位置的關(guān)鍵。衛(wèi)星在其軌道平面位置計(jì)算：1.計(jì)算衛(wèi)星運(yùn)行的平均角速度n則，衛(wèi)星運(yùn)行的平均角速度為： 2. 計(jì)算歸化時(shí)刻tk 衛(wèi)星軌道參數(shù)是相對(duì)于基準(zhǔn)時(shí)刻toe而言。 為此須計(jì)算觀測(cè)時(shí)刻相對(duì)于基準(zhǔn)時(shí)刻的差值： tk = t - toe其中，tk為相對(duì)于toe的歸化時(shí)刻，考慮星期的開始或結(jié)束： 當(dāng)tk302400s時(shí)，tk=tk604800s； 當(dāng)tk-302400s時(shí)，tk=tk+604800s。 注：604800一周秒數(shù) 3.計(jì)算觀測(cè)時(shí)刻的平近點(diǎn)角Mk：4.計(jì)算偏近點(diǎn)角Ek 偏心率e 和Mk 5. 計(jì)算衛(wèi)星矢徑rk 6.計(jì)算真近點(diǎn)角Vk 7.計(jì)算升交點(diǎn)角距k 8. 計(jì)算攝動(dòng)改正

17、項(xiàng) u、 r、 i 9.計(jì)算經(jīng)過攝動(dòng)改正的升交距角Uk、衛(wèi)星矢徑rk和軌道傾角ik 10. 計(jì)算衛(wèi)星軌道平面上位置GPS原理與應(yīng)用-GPS靜態(tài)定位原理重點(diǎn)(1)四種基本定位模型，快速靜態(tài)定位；(2)偽距法定位觀測(cè)方程 (3)載波相位測(cè)量原理與觀測(cè)量 (4)周跳探測(cè)與修復(fù)(5)整周模糊度分類(經(jīng)典相對(duì)定位、快速模糊度確定方法、OTF)與實(shí)際應(yīng)用(6)載波線性標(biāo)準(zhǔn)難點(diǎn)(1)四種基本觀測(cè)量(2)時(shí)間延遲測(cè)定與偽距法定位數(shù)學(xué)模型 (3)載波相位測(cè)量觀測(cè)方程和數(shù)學(xué)模型 (4)周跳產(chǎn)生原因與對(duì)待其態(tài)度(5)整周模糊度確定方法(6)常用載波線性組合1.基本觀測(cè)量與定位模式-GPS定位的最基本原理一 四種基本

18、觀測(cè)量(1)測(cè)碼偽距；(2)載波相位觀測(cè)得出的偽距；(3)由積分多普勒計(jì)數(shù)得出的偽距差；(4)由衛(wèi)星射電干涉測(cè)量得出的時(shí)間延遲。 局限性：積分多普勒計(jì)數(shù)法，觀測(cè)時(shí)間一般較長(zhǎng)(數(shù)小時(shí))，同時(shí)對(duì)接收機(jī)的振蕩器要求高度穩(wěn)定。 衛(wèi)星射電干涉測(cè)量時(shí)，所需的設(shè)備比較昂貴，數(shù)據(jù)處理較為復(fù)雜。二 四種基本定位模式 1.靜態(tài)：絕對(duì)與相對(duì) 2.動(dòng)態(tài)：絕對(duì)與相對(duì)3.快速靜態(tài)定位模式，4.其他定位模式定位模式分類： (1)靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位（定位過程中，接收機(jī)所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)） (2)絕對(duì)定位(單點(diǎn)定位)和相對(duì)定位 （參考點(diǎn)位置不同） 1)靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位應(yīng)用領(lǐng)域： 靜態(tài)定位可用于板塊運(yùn)動(dòng)、地殼形變、大地測(cè)量、精密工

19、程測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)及地震監(jiān)測(cè)等。動(dòng)態(tài)定位可用于低精度測(cè)量、導(dǎo)航等。2) 絕對(duì)定位(單點(diǎn)定位)和相對(duì)定位應(yīng)用領(lǐng)域： 絕對(duì)定位可用于船舶（飛機(jī)）的導(dǎo)航；地質(zhì)礦產(chǎn)勘探、暗礁定位、建立浮標(biāo)、海洋捕魚及低精度測(cè)量領(lǐng)域。 相對(duì)定位可用于大地(工程)測(cè)量、地殼形變監(jiān)測(cè)等精密定位領(lǐng)域。 3) 差分定位，可簡(jiǎn)單理解為相對(duì)定位，但不完全等價(jià)。差分定位(DGPS分類) (1)觀測(cè)值不同：RTD、RTK； (2)數(shù)據(jù)處理時(shí)間不同：實(shí)時(shí)和事后； (3)工作原理和數(shù)學(xué)模型：SRDGPS、主(被)動(dòng)式測(cè)距：(1)雙程測(cè)距 如，電磁波測(cè)距儀(2)單程測(cè)距 如，GPS 注意軍事上的差別2.偽距法定位偽距法定位特點(diǎn)：精度低、速度

20、快和數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，利于協(xié)助求解整周未知數(shù)，應(yīng)用于導(dǎo)航及低精度測(cè)量。(1) 偽距及其測(cè)量 時(shí)延測(cè)定偽距流程如下：衛(wèi)星(時(shí)鐘)發(fā)出某一結(jié)構(gòu)測(cè)距碼,到接收機(jī)(t )；接收機(jī)(時(shí)鐘)產(chǎn)生復(fù)制碼(結(jié)構(gòu)完全相同的測(cè)距碼,延遲處理)(時(shí)延器)；對(duì)其作相關(guān)處理，自相關(guān)系數(shù) R(t)形式如下： 當(dāng)R(t) = 1時(shí),兩者碼元嚴(yán)格對(duì)齊,則= t；tc，即為站星間偽距。當(dāng)R(t) =?1 , 一般認(rèn)為R(t)=max 時(shí)，碼元嚴(yán)格對(duì)齊。 實(shí)際兩臺(tái)鐘不同步及信號(hào)并非完全真空傳播,與t不嚴(yán)格相等。(2)偽距法定位的觀測(cè)方程 與數(shù)學(xué)模型(4)偽距法絕對(duì)定位解算 (5) 偽距法相對(duì)定位解算 （誤差具有相關(guān)性（相對(duì)定位

21、），求坐標(biāo)差時(shí)可自行消去，可獲得精度較高的相對(duì)位置。）間接法：同步觀測(cè)站分別單點(diǎn)定位，求得各點(diǎn)的坐標(biāo)，然后相減求得坐標(biāo)差。直接法：將兩個(gè)同步測(cè)量站的偽距測(cè)量觀測(cè)方程相減；用坐標(biāo)差代替坐標(biāo)，用距離差=j-i代替；用大氣折射改正之差代替大氣折射改正；用接收機(jī)之間的相對(duì)鐘誤差代替鐘誤差；建立相對(duì)定位的觀測(cè)方法，直接解算坐標(biāo)差。(補(bǔ)充)精密單點(diǎn)定位定義：利用單臺(tái)GPS雙頻雙碼接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)在數(shù)千平方公里乃至全球范圍內(nèi)的任意位置都可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的或事后的高精度定位。（前提：精密星歷和精密鐘差I(lǐng)GS提供或自己計(jì)算。）觀測(cè)方程組成（雙頻無電離層組合觀測(cè)值）：站星間幾何距離為： 觀測(cè)誤差方程為：待估參數(shù)包括：

22、測(cè)站坐標(biāo)、接收機(jī)鐘差、無電離層組合模糊度、對(duì)流程天頂延遲改正參數(shù)。 主要誤差源：與測(cè)站有關(guān)的誤差改正： 接收機(jī)鐘差 接收機(jī)天線相位中心偏差 固體潮改正大洋負(fù)荷改正 地球自轉(zhuǎn)改正與衛(wèi)星有關(guān)的誤差改正：對(duì)流層延遲誤差 電離層延遲誤差 多路徑效應(yīng)3. 載波相位測(cè)量載波相位測(cè)量前，首先要進(jìn)行解調(diào)工作，將調(diào)制在載波上的測(cè)距碼和導(dǎo)航電文去掉，重新獲得載波，即所謂載波重建，常用碼相關(guān)法和平方法。 （2） 載波相位測(cè)量的基本原理（3） 載波相位測(cè)量的實(shí)際觀測(cè)值首次載波相位測(cè)量后，以后進(jìn)行的 (實(shí)際量測(cè)值)包含不足一整波段的部分 ，而且包含了整波段數(shù) 。3如果由于計(jì)數(shù)器無法連續(xù)計(jì)數(shù)，當(dāng)信號(hào)被重新跟蹤后，整周計(jì)數(shù)

23、中將丟失某一量而變得不正確。不足一整周部分由于是一個(gè)瞬時(shí)觀測(cè)值，因而仍是正確的。這種現(xiàn)象稱整周跳變（簡(jiǎn)稱周跳）或丟失整周（簡(jiǎn)稱失周）。4. 整周跳變的探測(cè)與修復(fù)探測(cè)與修復(fù)方法： 屏幕掃描法：特點(diǎn)：大、小均可，但易于引入人為的誤差影響，須認(rèn)真仔細(xì)。 高次差法：適用性：原始數(shù)據(jù)；適合穩(wěn)定(鐘)的單頻/雙頻接收機(jī);只能探測(cè)修復(fù)大周跳，且不能是連續(xù)的周跳。原理：觀測(cè)值變化平滑且有規(guī)律。若周跳發(fā)生，其被破壞。求45次差后，其變化不具有偶然性，誤差放大現(xiàn)象 多項(xiàng)式擬合法 基于虛擬觀測(cè)方程的周跳探測(cè) 三差觀測(cè)值解基線回代法 Geometry-Free（GF）組合 Melbourne-Wbbena（MW）組合

24、殘差法，etc.5. 整周模糊度的確定（1）模糊度確定方法分類：1.確定模糊度時(shí)接收機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 靜態(tài)整周未知數(shù)平差待定參數(shù)法、交換無線法、三差法(多普勒法)、FARA法動(dòng)態(tài) ：最小二乘搜索法 綜合法（AOTF） 模糊度函數(shù)法，etc.2.按解算所需 時(shí)間長(zhǎng)短經(jīng)典靜態(tài)相對(duì)定位法快速解算模糊度(未知數(shù))法P 碼雙頻法濾波法(K,粒子)交換天線法FARA法(搜索法)模糊度函數(shù)法整周未知數(shù)平差待定參數(shù)法:把整周未知數(shù)作為待定參數(shù)，平差計(jì)算中與坐標(biāo)等參數(shù)一并解出，即雙差觀測(cè)方程，按最小二乘法原理，通過平差求解整周未知數(shù)，而整周未知數(shù)取值有如下兩類： (1)整數(shù)解(固定解)。整周未知數(shù)天然特性-整數(shù)，但由

25、于各種誤差的影響，平差求得的整周未知數(shù)往往是一個(gè)實(shí)數(shù)。 (2)實(shí)數(shù)解(浮動(dòng)解)。長(zhǎng)基線誤差的相關(guān)性降低，衛(wèi)星星歷、大氣折射等誤差的影響難以有效消除，求解的整周未知數(shù)精度較低。6. 載波測(cè)量的線性組合求差定義： 這種將直接觀測(cè)值(即載波相位測(cè)量的基本觀測(cè)值)相減的過程稱為求一次差，所獲得的結(jié)果被當(dāng)作虛擬觀測(cè)值，稱為載波相位觀測(cè)值的一次差或單差。二次差（雙差）、三差定義類似。接收機(jī)間求一次差后，有如下結(jié)論： 消除衛(wèi)星鐘誤差的影響 大大削弱衛(wèi)星星歷誤差的影響。 大大削弱對(duì)流層折射和電離層折射的影響。短距離內(nèi)即使單頻接收機(jī)且不加ion改正，仍可獲得極好的精度。（值得指出：求一次差可以消除兩站的共同誤差

26、，從而獲得精度較高的坐標(biāo)差(非差法也可以)，但這種方法不可能提高絕對(duì)位置的精度。）接收機(jī)與衛(wèi)星間求二次差后，有如下結(jié)論： 基線處理軟件(一般二次差模型），其中未知數(shù)的個(gè)數(shù)約為10個(gè)左右(3個(gè)基線向量未知數(shù)和(n1)個(gè)整周未知數(shù)，n為該時(shí)段中觀測(cè)的衛(wèi)星數(shù))，便于計(jì)算機(jī)解算。而接收機(jī)鐘差也是較難處理問題，接收機(jī)上通常采用石英鐘，其穩(wěn)定度較差，鐘誤差建模較為困難。若采用二次差可將其消除，既不涉及鐘的誤差模型，又可使未知數(shù)的個(gè)數(shù)大為減少，實(shí)踐中廣泛采用。 與非差法相比，求差法存在不足如下：1.數(shù)據(jù)利用率較低，有的觀測(cè)值會(huì)因與之配對(duì)的數(shù)據(jù)出了問題，而無法被利用，同時(shí)求差次數(shù)越多，丟失觀測(cè)值也越多。 2.

27、接收機(jī)間求差后，會(huì)引進(jìn)基線矢量而不是原來的位置矢量作為基本未知數(shù)。 3.求差后會(huì)出現(xiàn)觀測(cè)值問的相關(guān)性問題，增加了計(jì)算的工作量。 4.某些情況下難以求差，例如兩站的數(shù)據(jù)輸出率不相同時(shí)。 5.求差中有效數(shù)字迅速減少，湊整誤差等將增大，影響結(jié)果精度。 6.求差法實(shí)質(zhì)上未對(duì)多余參數(shù)作任何約束，即認(rèn)為各多余參數(shù)是相互獨(dú)立的。 7.采用求差法時(shí)多余參數(shù)已被消去，難以對(duì)這些參數(shù)進(jìn)一步研究。 -GPS動(dòng)態(tài)定位原理重點(diǎn)難點(diǎn)定位特點(diǎn)、模式（實(shí)時(shí)與事后）、距離與位置差分、偽距差分動(dòng)態(tài)定位；動(dòng)態(tài)定位發(fā)展特點(diǎn)、卡爾曼濾波與平滑。概 念： 實(shí)時(shí)地測(cè)得相對(duì)于地球運(yùn)動(dòng)的(用戶)天線之狀態(tài)參數(shù)。 研究范疇： 研究的GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量，不包括地球動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)定和人為位移的監(jiān)測(cè)。動(dòng)態(tài)定位的基本特點(diǎn)用戶多樣性 -載體，即使