GNSS基礎課件GPS應用

GPS衛(wèi)星定位原理及應用

PrincipleofGPSsatellitepositioninganditsapplication中山大學

夏林元

GPS定位原理—workingprinciples

基本觀測量與定位模式、模型

GPS接收機觀測量1

偽距

測距碼測距的觀測方程對流層折射延遲改正電離層折射延遲改正接收機鐘的改正數(shù)衛(wèi)星鐘的改正數(shù)信號離開衛(wèi)星的時刻（由衛(wèi)星鐘測定）信號到達接收機的時刻（由接收機鐘測定）絕對定位（單點定位）---（米級）GPS絕對定位模型

1.偽距定位

如果沒有鐘差，GPS接收機觀測至三顆衛(wèi)星的距離，就可以求出三維位置，但鐘差是客觀存在的，必須作為未知參數(shù)和三個坐標參數(shù)一并求解，因而GPS定位實質(zhì)是求解四維坐標(三維空間加一維時間)，需要對4顆以上的衛(wèi)星進行同步觀測。

GPS絕對定位的精度分析—DOP值概念DOPGDOPHDOPVDOPTDOP載波相位測距相位觀測量載波相位觀測值觀測值整周計數(shù)整周未知數(shù)（整周模糊度）載波相位觀測值載波相位測量的特點優(yōu)點精度高，測距精度可達0.1mm量級難點整周未知數(shù)問題整周跳變問題載波相位測量的觀測方程原始形式：線性化后：誤差方程為：基于載波相位的相對定位概述定義確定進行同步觀測的接收機之間相對位置的定位方法，稱為相對定位。定位結果與所用星歷同屬一坐標系的基線向量（坐標差）及其精度信息采用廣播星歷時屬WGS-84采用IGS–InternationalGPSService精密星歷時為ITRF–InternationalTerrestrialReferenceFrame相對定位概述特點優(yōu)點：定位精度高缺點：多臺接收共同作業(yè)，作業(yè)復雜數(shù)據(jù)處理復雜不能直接獲取絕對坐標應用高精度測量定位及導航相對定位A

jA

jkA

jk觀測方程非差觀測方程單差觀測方程（站間差）雙差觀測方程（星間差）由此可以看出利用相位的相對定位需要兩臺或多臺接收機的數(shù)據(jù)共同處理，即多臺作業(yè)相對定位求差處理分析：站間單差：消衛(wèi)星鐘差星間單差：消測站鐘差雙差：消衛(wèi)星和測站鐘差，同時大氣影響大大減弱。歷元間求差—三差：消去了衛(wèi)星和測站鐘差，同時大氣影響進一步減弱。整周未知數(shù)N的求解問題：基本思路N隨著邊長增加求解困難問題。相對定位的類型靜態(tài)定位普通靜態(tài)定位快速靜態(tài)定位GoandStop快速確定整周未知數(shù)動態(tài)定位動態(tài)定位中整周未知數(shù)的確定靜態(tài)初始化動態(tài)初始化（OTF）實時動態(tài)定位（RTK–RealTimeKinematic）單基準站RTK多基準站RTK（網(wǎng)絡RTK）RTK–實時動態(tài)RealTimeKinematic各種誤差對相對定位結果的影響衛(wèi)星軌道誤差–削弱衛(wèi)星鐘差–消除大氣折射誤差–削弱接收機鐘差–消除接收機天線相位中心偏差和變化–消除

GPS在各個領域中的應用GPS在軍事中的應用GPS導航的艦載飛彈

配備GPS的士兵

美國海軍核潛艇

GPS在交通運輸業(yè)中的應用航運、航空搜索陸路交通（車輛導航、監(jiān)控）船舶遠洋導航和進港引水GPS在測量中的應用建立和維持全球性的參考框架GPS在測量中的應用板塊運動和監(jiān)測GPS在測量中的應用建立各級國家平面控制網(wǎng)GPS在測量中的應用布設城市控制網(wǎng)、工程測量控制網(wǎng)，進行各種工程測量GPS在測量中的應用在航空