GPS測量原理與應(yīng)用-總復(fù)習(xí)-總結(jié)

1、GPS量原理與應(yīng)用-總復(fù)習(xí)-總結(jié)測繪測繪1502聞小玖聞小玖第一章第一章緒論緒論1.GPS系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成空間部分(空間部分(GPS衛(wèi)星星座)衛(wèi)星星座)設(shè)計(jì)星座：(21+3)/6當(dāng)前星座：31顆6個(gè)軌道平面，平 均軌道高度，啟動(dòng)北斗一號系統(tǒng)工程建設(shè)至3顆地球靜止軌道衛(wèi)星第二步：建設(shè)北斗二號系統(tǒng)第二步：建設(shè)北斗二號系統(tǒng)測繪測繪1502聞小玖聞小玖，啟動(dòng)北斗二號系統(tǒng)工程建設(shè)；年底，完 成14顆衛(wèi)星第三步：建設(shè)北斗全球系統(tǒng)第三步：建設(shè)北斗全球 系統(tǒng)，啟動(dòng)北斗全球系統(tǒng)建設(shè)， 繼承北斗有源服務(wù)和無源服務(wù)兩 種技術(shù)體制；計(jì)劃，面向 "帶一路”沿線及周邊國家提供基本服 務(wù)；前后，完成35顆衛(wèi)星

2、發(fā)射組網(wǎng)，為全球用戶提供服務(wù)。6-6定位精度10米，測速精度0.2米/秒，授時(shí)精度10納秒第 二章第二章坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)1.坐標(biāo)系統(tǒng)類型坐標(biāo)系統(tǒng)類型地球坐標(biāo)系-地固系地球坐標(biāo)系-地固系 隨同地球自轉(zhuǎn)，點(diǎn)位坐標(biāo)不會(huì)隨地球自轉(zhuǎn)而變化；用于表達(dá)地面觀測站的位置和處理 GPS觀測數(shù)據(jù)。天球坐標(biāo)系-空固系天球坐標(biāo)系-空固系與地球自轉(zhuǎn)無關(guān)， 用于描述衛(wèi)星的運(yùn)行位置和狀態(tài)。軌道坐標(biāo)系統(tǒng)軌道坐標(biāo)系統(tǒng)用于研究衛(wèi)星在其運(yùn)行軌道上的 運(yùn)動(dòng)2.時(shí)間系統(tǒng)類型時(shí)間系統(tǒng)類型恒星時(shí)ST (SiderealTime)平太陽時(shí) MT (MeanSolarTime)世界時(shí) UT (UniversalTime)原

3、子 時(shí) AT(AtomicTime )諧調(diào)世界時(shí) UTC(CoordinatedUniversalTime)時(shí)間系統(tǒng)（GPST） 3.天球坐標(biāo)系的定義天球坐標(biāo)系的定義：假 設(shè)地球?yàn)榫|(zhì)的球體，且沒有其它天體攝動(dòng)力的影響；即假定地球的自轉(zhuǎn)軸，在空間的方向是固定的， 春分點(diǎn)在天球上的位置保 持不變。天球空間直角坐標(biāo)系天球空間直角坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)位于地球 質(zhì)心Z軸指向天球北極x軸指向春分點(diǎn)y軸垂直于xMz平面， 與x軸和z軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系統(tǒng)天球球面坐標(biāo)系天球球面坐標(biāo)系 系統(tǒng)定義坐標(biāo)原點(diǎn)位于地球質(zhì)心向徑長度r赤經(jīng)a赤緯8點(diǎn)的坐標(biāo)表示（r, % 8） 4.歲差章動(dòng).歲差章動(dòng)在日、月引力的影響 下，使北天極

4、繞北黃極以順時(shí)針的方向緩慢地旋轉(zhuǎn)，在天球上北天極的運(yùn)動(dòng)軌跡，近似地構(gòu)成一個(gè)以北黃極為中心，以黃赤交角為半徑的小圓，這種現(xiàn)象稱為歲差。歲差。瞬時(shí)平北天極（簡稱平北天極）/平北天極相應(yīng)的天球赤道/春分點(diǎn)：按照歲差的變化規(guī)律在天球上運(yùn)動(dòng)的改正后瞬時(shí)北天極（或真北天極）：觀測時(shí)的北天極在日、月引力等因素的影響下， 瞬時(shí)北天極繞瞬時(shí)平北天極產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，大致成橢圓形軌跡，周期約為18.6年。這種現(xiàn)象稱為章動(dòng)章動(dòng) 5.瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系（真天球坐標(biāo)系 瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系（真天球坐標(biāo)系）以瞬時(shí)北天極和瞬時(shí)春分 點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)建立的天球坐標(biāo)系”原點(diǎn)位于地球質(zhì)心z軸指向瞬時(shí) 地球自轉(zhuǎn)軸（瞬時(shí)北天極）x軸指向瞬時(shí)春分點(diǎn)y軸按

5、構(gòu)成右手 坐標(biāo)系取向6.歷元平天球坐標(biāo)系：歷元平天球坐標(biāo)系：選擇某一 歷元時(shí)刻t,以此瞬間的地球自轉(zhuǎn)軸和春分點(diǎn)方向分別扣除此瞬 間的章動(dòng)值作為z軸和x軸的指向，y軸按構(gòu)成右手坐標(biāo)系取向， 坐標(biāo)系原點(diǎn)仍取地球質(zhì)心。7.協(xié)議天球坐標(biāo)系：協(xié)議天球坐標(biāo)系：以標(biāo)準(zhǔn)歷元t0 （J地球自轉(zhuǎn)軸瞬時(shí)位置的平均位置作為地球的固定極，稱為 CIO。協(xié)議地極CTPCTS（協(xié)議地球坐標(biāo)系）原點(diǎn)位于地球質(zhì)心z軸指 向CIOx軸指向協(xié)議地球赤道面和包含 CIO與平均天文臺(tái)赤道參 考點(diǎn)的子午面之交點(diǎn)y軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系取向。11.站心地平坐標(biāo)系站心地平坐標(biāo)系 -Pxyz站心（左手）地平 直角坐標(biāo)系站心（左手）地平直角坐標(biāo)系測站

6、 P1為原點(diǎn)P1點(diǎn)的 法線為z軸（指向天頂為正）子午線方向?yàn)?x軸（向北為正）y 軸與x、z軸垂直（向東為正），構(gòu)成左手坐標(biāo)系站心地平極坐標(biāo) 站心地平極坐標(biāo)系系-PrAh以測站P1為原點(diǎn)衛(wèi)星s至P1的距離 r衛(wèi)星s的方位角A衛(wèi)星s的高度角hWGS-84世界大地坐標(biāo)系： 地心地固系ECEF協(xié)議地球坐標(biāo)系 CTS12.一、時(shí)間系統(tǒng)的定義 要素：（1）原點(diǎn)（2）時(shí)間尺度（時(shí)間單位）13.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)所定義的時(shí)間系統(tǒng)為恒星 時(shí)系統(tǒng)；對于同一歷元時(shí)刻，有真春分點(diǎn)和平春分點(diǎn)之分。因此恒星時(shí)就有真恒星時(shí)和平恒星時(shí)（歲差引起的）/地方性13.太陽時(shí)（太陽時(shí)（SolarTi

7、me）以太陽為參考點(diǎn)，由太陽的周日視運(yùn)動(dòng)來測定地球的自轉(zhuǎn)周期并建立的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)以平太陽（假設(shè)以真太陽周年運(yùn)動(dòng)的平均速度在天球赤道上作周年視運(yùn) 動(dòng)的一個(gè)參考點(diǎn)，其周期與真太陽一致）為參考點(diǎn)，由平太陽的 周日視運(yùn)動(dòng)所定義的時(shí)間系統(tǒng)/地方性、不均勻性14.世界時(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)世界時(shí)UT1 :引入極移改正世界時(shí) UT2:引入地球自轉(zhuǎn)速度季節(jié)性改正15.原子時(shí)ATI原子時(shí)秒長被定義為鈉原子 Cs133基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級 間躍遷輻射振蕩9192631170周所持續(xù)的時(shí)間起算原點(diǎn)：按國際 協(xié)定取為1958年1月1日0時(shí)0秒（UT2）（事后發(fā)現(xiàn)在這一瞬 間ATI與UT2相

8、差0.0039秒）第三章第三章1.二體問題下的衛(wèi) 星運(yùn)動(dòng)就是無攝運(yùn)動(dòng)無攝運(yùn)動(dòng)， 即只考慮地球質(zhì)心引力作用的衛(wèi) 星運(yùn)動(dòng)。2.衛(wèi)星星歷：衛(wèi)星星歷：描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道信息的一組數(shù)據(jù)3.在二體問題的研究中，通常選用 6長半徑a、偏心率、真近點(diǎn) 角V （揭示示了衛(wèi)星在軌道位置）、開交點(diǎn)赤經(jīng)、軌道傾角i （揭 示了地球與軌道關(guān)系）、近地點(diǎn)角距 w （開普勒橢圓在軌道平面 的定向）6參數(shù)來描述衛(wèi)星的無攝運(yùn)動(dòng)參數(shù)來描述衛(wèi)星的無攝運(yùn) 動(dòng)4.軌道直角坐標(biāo)系軌道直角坐標(biāo)系：定義一：坐標(biāo)原點(diǎn)在地球 質(zhì)心Mx軸指向近地點(diǎn)Az軸垂直于軌道平面向上 y軸在軌道平 面上垂直于x軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系測繪測繪 1502聞小玖聞小玖定

9、義二：坐標(biāo)原點(diǎn)在地球質(zhì)心 Mx軸指向升交點(diǎn)Nz軸垂直于軌道 平面向上y軸在軌道平面上垂直于x軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系5.瞬時(shí)軌 道：瞬時(shí)軌道：即攝動(dòng)軌道6.預(yù)報(bào)星歷（廣播星歷）預(yù)報(bào)星歷（廣 播星歷）包括相對某一參考?xì)v元的開普勒軌道參數(shù)和必要的軌道 攝動(dòng)改正項(xiàng)參數(shù)的一組星歷數(shù)據(jù)（1個(gè)參考時(shí)刻、6個(gè)對應(yīng)參考 時(shí)刻的開普勒軌道參數(shù)、9個(gè)反映攝動(dòng)力影響的軌道攝動(dòng)改正項(xiàng) 參數(shù)）7.參考星歷參考星歷相應(yīng)參考?xì)v元的衛(wèi)星開普勒軌道參 數(shù)” 8t處理星歷（精密衛(wèi)星星歷）后處理星歷（精密衛(wèi)星星歷） 是一些國家的某些部門（如美國DMA : DefenseMappingAgency） 或某些 國 際性組織 （如 IGS :

10、InternationalGNSSServiceforGeodynamics）,根據(jù)各自建立的衛(wèi)星 跟蹤站所獲得的對GPS衛(wèi)星的精密觀測資料，應(yīng)用與確定廣播 星歷相似的方法（首先推求參考軌道參數(shù)，然后以此為基礎(chǔ)，加 入軌道攝動(dòng)改正）而計(jì)算的衛(wèi)星星歷。精密星歷不是通過 GNSS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文實(shí)時(shí)地向用戶傳 遞，目前主要是利用Internet網(wǎng)絡(luò)方式9.偏近點(diǎn)角偏近點(diǎn)角10. 平近點(diǎn)角平近點(diǎn)角 M=M0+w（t-t0）Mo 是to時(shí)刻近地點(diǎn)處平近點(diǎn) 角11.第四章第四章1.GPS衛(wèi)星信號的構(gòu)成：衛(wèi)星信號的構(gòu)成： 用于導(dǎo)航定位的 調(diào)制波”，包含三種信號分量：載波：L1、L2、 L5測距碼（C/A碼和

11、P碼）數(shù)據(jù)碼（導(dǎo)航電文或 D碼）碼或碼 序列：表達(dá)不同信息的二進(jìn)制數(shù)及其組合。?碼元：在二進(jìn)制中，一位二進(jìn)制數(shù)叫做一個(gè)碼元或一比特 （Binarydigitbit,為碼的度量單位）編碼：將各種信息，如聲 音、圖像和文字等通過量化，并按照某種預(yù)定的規(guī)則，表示為二 進(jìn)制數(shù)的組合形式，則這一過程稱為編碼。數(shù)碼率：在二進(jìn)制數(shù)字化信息的傳輸中，每秒鐘傳輸?shù)谋忍?數(shù)。單位為bit/s或記為BPS。2.偽隨機(jī)噪聲碼(偽隨機(jī)噪聲碼(PseudoRandomNoise)是一組具有良好的自相關(guān)特性、且按照某種確定的編碼規(guī)則產(chǎn)生的具有一定周期、容易復(fù)制、取值 0和1的二進(jìn)制碼序列。偽隨機(jī)噪聲碼的產(chǎn)生 一一m序列當(dāng)平

12、移的碼元數(shù)k=0或整周 期平移時(shí)，平移前后兩碼序列的結(jié)構(gòu)相同，其對應(yīng)的碼元均相互對齊，自相關(guān)系數(shù) R(t) = 1; GPS接收機(jī)就是利用偽隨機(jī)碼的自 相關(guān)系數(shù)R(t)是否等于1? !來判斷所接收的偽噪聲碼和機(jī)內(nèi)復(fù) 制產(chǎn)生的偽噪聲碼是否達(dá)到對齊同步；捕獲和識別GPS衛(wèi)星，解譯出該衛(wèi)星的導(dǎo)航電文，并測定站星距離。測繪測繪1502聞小玖聞小玖3.C/A碼碼:C/A碼是由兩個(gè)10 級反饋移位寄存器相組合而產(chǎn)生的組合碼，稱為 G碼，是一種 用于粗測距和捕獲 GPS衛(wèi)星信號的偽隨機(jī)碼：(1) C/A碼的碼 長很短，易于捕獲。又稱捕獲碼。(2) C/A碼的碼元寬度較大，測距精度較低，故稱為粗碼。4.P碼碼

13、是由兩個(gè)12級偽隨機(jī)碼PN1(t)和PN2(t)的乘積得至U 的特點(diǎn)：(1) P碼的碼長很長，不易捕獲。通常是先捕獲 C/A碼，然后根據(jù)導(dǎo)航電文所提供的信息(Z 計(jì)數(shù))，進(jìn)一步捕獲P碼。(2) P碼的碼元寬度僅為 C/A碼的碼元寬度的1/10,測距精 度較高，故稱為精測碼。(3)根據(jù)美國國防部規(guī)定，P碼是專為軍用的。5 .導(dǎo)航電文：導(dǎo)航電文：就是包含有關(guān)衛(wèi)星星歷、時(shí)鐘改正、 電離層時(shí)延改正、衛(wèi)星工作狀態(tài)信息以及由C/A碼捕獲P碼等導(dǎo)航信息的數(shù)據(jù)碼(或 D碼)，是用戶用來定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基 礎(chǔ)。6 .GPS衛(wèi)星信號的調(diào)制衛(wèi)星信號的調(diào)制在無線電通信技術(shù) 中，為了有效地傳播信息，將頻率較低的信號加載

14、在頻率較高的 載波上的過程。GPS衛(wèi)星的測距碼和數(shù)據(jù)碼，是采用調(diào)相技術(shù)調(diào)制到載波上 的。載波L1上調(diào)制有C/A碼、P (Y)碼和數(shù)據(jù)碼；載波L2上只 調(diào)制有P (Y)碼和數(shù)據(jù)碼，沒有 C/A碼原理：當(dāng)碼值取0時(shí)， 對應(yīng)的碼狀態(tài)取為+1,碼值取1時(shí)，對應(yīng)的碼狀態(tài)取為-1;載波 與碼狀態(tài)+ 1 (碼值為0)相乘時(shí)，其相位不變，而當(dāng)載波與碼 狀態(tài)一 1 (碼值為1)相乘時(shí)，其相位改變180度；當(dāng)碼值從0 變?yōu)?或從1變?yōu)?時(shí)，將使載波相位改變180度，從而實(shí)現(xiàn)載 波的相位調(diào)制；7.GPS衛(wèi)星信號的解調(diào)衛(wèi)星信號的解調(diào) GPS衛(wèi)星 信號的調(diào)制，使得載波的相位發(fā)生了變化。在GPS定位中，當(dāng)用戶接收機(jī)接收到

15、衛(wèi)星信號后，必須恢復(fù) 載波的相位，才能進(jìn)行載波相位測量，這一過程稱為解調(diào)技術(shù)方法（1）.復(fù)制碼與衛(wèi)星信號相乘接收的衛(wèi)星信號與接 收機(jī)產(chǎn)生的復(fù)制測距碼信號，在兩種碼信號同步的條件下相乘， 即可去掉衛(wèi)星信號中的測距碼而恢復(fù)原來的載波。同時(shí)，恢復(fù)的載波中還含有數(shù)據(jù)碼（導(dǎo)航電文） （2）平方解 調(diào)技術(shù)將接收到的衛(wèi)星信號進(jìn)行平方，由于碼狀態(tài)為 土的調(diào)制 碼信號，經(jīng)平方后均為+ 1,而+ 1對載波相位不產(chǎn)生影響。因此達(dá)到解調(diào)的目的。但是平方解調(diào)技術(shù)，在解調(diào)的過程中，不僅去掉了衛(wèi)星信號 中的測距碼，而且同時(shí)也去掉了導(dǎo)航電文（數(shù)據(jù)碼 D碼）。8.GPS衛(wèi)星位置的計(jì)算衛(wèi)星位置的計(jì)算第一種情況：根據(jù)衛(wèi) 星導(dǎo)航電文

16、（廣播星歷）所提供的軌道參數(shù)及其攝動(dòng)改正，計(jì)算 GPS衛(wèi)星的WGS 84坐標(biāo)。第二種情況：根據(jù) GPS衛(wèi)星精密星歷，按照一定的方法（如 拉格朗日多項(xiàng)式內(nèi)插的方法），在ITRF參考框架下，得到衛(wèi)星的 瞬時(shí)坐標(biāo)。以下研究第一種情況：GPS衛(wèi)星信號的調(diào)制一節(jié) PPT上說道: 當(dāng)碼值從0變?yōu)?或從1變?yōu)?時(shí)，將使載波相位改變180度, 從而實(shí)現(xiàn)載波的相位調(diào)制，但是碼值從1變?yōu)?時(shí)碼狀態(tài)不是為 +1,相位不改變嗎？ 1計(jì)算衛(wèi)星運(yùn)行的平均角速度 n2計(jì)算歸化 時(shí)間tk （時(shí)間間隔）3觀測時(shí)刻t衛(wèi)星平近點(diǎn)角的計(jì)算 4計(jì)算偏 近點(diǎn)角Ek5真近點(diǎn)角Vk的計(jì)算6升交距角 k的計(jì)算7攝動(dòng)改 正項(xiàng)8 U 8 j 8的

17、計(jì)算8計(jì)算經(jīng)過攝動(dòng)改正的開交距角 uk、衛(wèi)星矢徑rk和軌道傾角ik9計(jì)算衛(wèi)星在軌道直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo) 10觀測時(shí)刻開交點(diǎn)經(jīng)度 Q k的計(jì)算11計(jì)算衛(wèi)星在地心地固坐標(biāo) 系中的三維空間直角坐標(biāo)測繪測繪1502聞小玖聞小玖12計(jì)算衛(wèi)星在站心坐標(biāo)系p-xyz的站心直角坐標(biāo)13計(jì)算衛(wèi)星在站心極坐 標(biāo)系P- rAh的站心極坐標(biāo)第五章第五章 GPS衛(wèi)星定位基礎(chǔ)衛(wèi)星 定位基礎(chǔ)1.GPS衛(wèi)星定位則是利用后方空間距離交會(huì)后方空間 距離交會(huì)來確定 GPS接收機(jī)的3維空間位置。2.偽距：偽距：根據(jù) GPS接收機(jī)的碼相位測量或載波相位測 量，所確定的衛(wèi)星至測站接收機(jī)的觀測距離.（由于衛(wèi)星鐘、接收機(jī)鐘的誤差以及衛(wèi)星信號經(jīng)

18、過電離層和對流層時(shí)的大氣延遲影 響，實(shí)際測出的距離與衛(wèi)星到接收機(jī)的幾何距離之間，不可避免地會(huì)存在一定差值，故稱其為偽距”。）3.碼相位觀測碼相位觀測測量GPS衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號C/A碼或P （Y）碼，到達(dá)用戶接收機(jī)天線的傳播時(shí)間，也稱為 時(shí)間延遲測量。4 .測碼偽距觀測值的觀測方程測碼偽距觀測值的觀測方程將 站星距離在其近似值處用泰勒級數(shù)展開，并將站星距離在其近似 值處用泰勒級數(shù)展開，并取其一次近似取其一次近似后 （線性化） 后（線性化）表達(dá)式為表達(dá)式為：衛(wèi)星至接收機(jī)的幾何距離：衛(wèi) 星鐘差，衛(wèi)星鐘時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn) GPS時(shí)之間的時(shí)間偏差。:接收機(jī)鐘差，接收機(jī)鐘時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn) GPS時(shí)之間的時(shí)間偏差。5

19、 .載波相位測量載波相位測量測量 GPS衛(wèi)星發(fā)射的載波信號到達(dá)用戶接收機(jī)天線的傳播時(shí)間優(yōu)點(diǎn)：載波相位測量的精度比碼相位測量的精度高缺點(diǎn)：整周模糊度問題周跳問題6.載波重建：載波重建：GPS接收機(jī)接收到衛(wèi)星信號后，在進(jìn)行載波相位測量 以前，首先要進(jìn)行解調(diào)工作，也就是將調(diào)制在載波上的測距碼和 衛(wèi)星電文去掉，重新獲取載波，這一工作稱為載波重建。重建載波的方法重建載波的方法碼相關(guān)法平方法7.載波相位測量的觀測量：載波相位測量的觀測量：GPS接收機(jī)Ti所接收到的衛(wèi)星載波信號與接收機(jī)本振參考信號的相位差然而初始時(shí) 刻相位由一周以內(nèi)的相位以及整周組成，在觀測過程中能通過連續(xù)觀測觀測到一周以內(nèi)的相位差及整周差

20、，但是初始初始整周卻得不到故基本觀測方程為： 載波相位測量觀測值的觀測方程：載波相位測量觀測值的觀測方程： 將站星距離的一次近似表達(dá)式得 到線性化后的載波相位觀測方程：9.測碼偽距和測相偽距觀測方 程的比較測碼偽距和測相偽距觀測方程的比較電離層延遲改正 的符號相反載波相位觀測方程中包含整周未知數(shù)10.GPS測量的誤差來源測量的誤差來源一、 與信號傳播有關(guān)的誤差電離層折射對流層折射測繪測繪1502聞小玖聞小玖多路徑誤差二、 與衛(wèi)星有關(guān)的誤差衛(wèi)星星歷誤差衛(wèi)星鐘誤差相對論效應(yīng)三、與接收機(jī)有關(guān)的誤差接收機(jī)鐘誤差 接收機(jī)的位置誤差天線相位中心位置的偏差四、 其他誤差 地球自轉(zhuǎn)的影響地球潮汐改正11.電離

21、層電離層改正改正電離層電離層：地球上空距 地面高度在501000km之間的大氣層。電離層折射誤差：電離層折射誤差：當(dāng) GPS信號通過電離層時(shí)，信號的路徑會(huì)發(fā)生彎曲，傳播速度也會(huì)發(fā)生變化，由此而導(dǎo) 致的信號傳播路徑偏差。電離層折射對電離層折射對 GPS衛(wèi)星信號的傳播影響衛(wèi)星信 號的傳播影響：單一頻率的正弦波，相速大于光速多種頻率疊 加的無線電波稱為群波，群速小于光速測距碼是以群波的形式在 電離層中傳播，測碼偽距大于信號傳播的真正距離載波相位測量 時(shí)，載波以相速度在電離層中傳播， 測相偽距小于信號傳播的真 正距離。碼相位滯后，載波相位超前碼相位滯后，載波相位超前減弱 電離層折射影響的措施減弱電離層

22、折射影響的措施（1）利用雙頻或多頻觀測技術(shù)（2）利用電離層改正模型加以修正模型把白 天的電離層延遲看成是余弦波中正的部分，而把晚上的電離層延遲看成是一個(gè)常數(shù)。適用于GPS單頻接收機(jī)，采用導(dǎo)航電文提供的電離層模型改 正參數(shù)來進(jìn)行。（3）利用同步觀測值求差 利用兩臺(tái)接收機(jī)在基線的兩端進(jìn) 行同步觀測，然后取其觀測量之差（差分觀測值）進(jìn)行定位原因：電離層折射影響的強(qiáng)相關(guān)性適用情況：短基線（小于5月1日，美國總統(tǒng)布什下令取消 SA政策。并且實(shí)施GPS現(xiàn)代化計(jì)劃3.AS政策政策是美國國防部為了 防止敵對方對GPS衛(wèi)星信號進(jìn)行電子欺騙和電子干擾而采取的一種措施，也叫反電子欺騙”。具體做法：通過P碼與機(jī)密碼

23、W碼進(jìn)行模2相加，將P碼轉(zhuǎn) 換成完全保密的Y碼。4.GPS現(xiàn)代化計(jì)劃現(xiàn)代化計(jì)劃包括：軍用部分和民用部分民 用部分：改善民用導(dǎo)航和定位的精度； 擴(kuò)大服務(wù)的覆蓋面和 改善服務(wù)的持續(xù)性；提高導(dǎo)航的安全性(Integrity),如增強(qiáng)信 號功率，增加導(dǎo)航信號和頻道；注意與現(xiàn)有的和將來的其他民 用空間導(dǎo)航系統(tǒng)的匹配和兼容。測繪測繪1502聞小玖聞小玖本章復(fù)習(xí)思考題 1.GPS衛(wèi)星定位 的基本原理？ 2.GPS衛(wèi)星定位的方法？ 3.測碼偽距觀測值的觀測 方程及其線性化？ 4.載波相位測量的觀測量？載波相位測量觀 測值的觀測方程及其線性化？5.電離層折射對 GPS衛(wèi)星信號傳播的影響特點(diǎn)？減弱電離層折射影響的

24、措施？6.對流層折射影響的特點(diǎn)？減弱對流層折射影響的主要措施？7.衛(wèi)星鐘差及其處理方法？ 8.相對論效應(yīng)及其處理方法？9.接收機(jī)鐘差及其處理方法？ 10.地球自轉(zhuǎn)對GPS定位的影響及其處理方法？ 11.站間單 差、星間單差和歷元間單差觀測值的定義和特點(diǎn)？以及能推導(dǎo)出 3種單差觀測值的觀測方程？12.星站雙差、星際歷元雙差和站際歷元雙差的定義和特點(diǎn)？以及能推導(dǎo)出3種雙差觀測值的觀測方程？ 13.三差觀測值的定義和特點(diǎn)？以及能推導(dǎo)出三差觀測值 的觀測方程？ 14.名詞：偽距載波重建多路徑誤差、多路 徑效應(yīng)衛(wèi)星星歷誤差固體潮、負(fù)荷潮標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)、精密 定位服務(wù)SA政策、AS政策第六第六章章絕對（單點(diǎn)

25、）絕對（單點(diǎn)）1.GPS絕對（單點(diǎn)）定位絕對（單點(diǎn)）定位概念概念：采用單臺(tái)GPS接收機(jī)獨(dú)立確定測站點(diǎn)在地球坐標(biāo)系 （WGS 84坐 標(biāo)系）中的位置坐標(biāo)的方法”優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)？可實(shí)現(xiàn)單機(jī)實(shí)時(shí)定位”作業(yè)方便缺點(diǎn)？傳統(tǒng)的單點(diǎn)定位，定位精度較低？ 基于IGS精密星歷和衛(wèi)星鐘差的非差相位精密單點(diǎn)定位的精度 可達(dá)cm級，但是其所需觀測時(shí)間較長、數(shù)據(jù)處理也非常復(fù)雜。分為：分為：靜態(tài)絕對（單點(diǎn)）定位、動(dòng)態(tài)絕對（單點(diǎn)）定位3.靜態(tài)絕對（單點(diǎn)）定位靜態(tài)絕對（單點(diǎn)）定位“GP酸收機(jī)天線處于靜止?fàn)顟B(tài)下的絕對定位方法”輯態(tài)絕對（單點(diǎn)）定位靜態(tài)絕對（單點(diǎn)）定位平差平差 4-1測碼偽距測碼偽距觀測方程 觀測方程（

26、線性化后）忽略測量噪聲的影響，并寫成向量的形式： 單歷元解算，觀測歷元ti,假設(shè)接收機(jī)同步觀測 4顆衛(wèi)星多歷元 解算，誤差方程式組：多歷元解算，如果觀測的時(shí)間較長，接收 機(jī)鐘差的變化往往不能忽略，處理方法如下：？將接收機(jī)鐘差表示為多項(xiàng)式的形式，并把多項(xiàng)式的系數(shù)作為未知參數(shù)？對不同觀測歷元引入不同的獨(dú)立接收機(jī)鐘差參數(shù)測碼多力元接收機(jī)鐘差表示為多項(xiàng)式的形式測繪測繪 1502聞小玖聞小玖4-2測相偽距 觀測方程單歷元解算單歷元解算，觀測歷元t,測站接收機(jī)同步觀測nj顆衛(wèi)星簡記為：觀測值個(gè)數(shù)nj少于未知數(shù)個(gè)數(shù)（3+1 + nj）, 單歷元無法解算。如果知道初始的整周未知數(shù)，且GPS接收機(jī)保持對所測衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤，則上式可簡化為：故：同步觀測 4顆以上衛(wèi)星，就 可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)單，歷元定位，初始整周未知數(shù)的確定是解決該問題 的關(guān)鍵！測測相相多力元多力元多歷元解算多歷元解算對nj顆衛(wèi)星同步觀測的歷元數(shù)為 nt,且每一個(gè)觀測歷元設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的 接收機(jī)鐘差參數(shù)。觀測的歷元數(shù)須滿足：5.固定解：固定解：將平差解算的非 整數(shù)的整周模糊度，調(diào)整為相近的整數(shù)，并作為固定值代入到觀 測值誤差方程中，重