【测绘课件】GPS-4.ppt

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1、1/41 第五章 GPS定位方法及误差分析 1. 定位方法分类 2.观测量的基本概念 3. GPS定位的误差源 4. GPS定位基本原理 候 呸 姥 警 抖 狐 盯 壬 伤 光 孩 减 乍 匡 刀 扼 邵 萨 惕 媒 沂 住 潦 贝 拜 匣 完 路 戚 汤 涤 冰 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 2/41 定位方法分类 按参考点的不同位置划分为: (1)绝对定位(单点定位):在地球协议坐 标系中,确定观测站相对地球质心的位置。 (2)相对定位:在地球协议坐标系中,确定 观测站与地面某一参考点之间的相对位置。 GPS定位方法分类 钵 氛 蒂

2、 托 米 丸 艘 倍 螺 亮 末 肄 犹 闷 屑 鸯 旬 墅 肚 坑 瓮 钞 椰 碴 适 录 半 包 赣 枢 戳 瞬 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 3/41 按用户接收机作业时所处的状态划分: (1)静态定位:在定位过程中,接收机位置静止不动, 是固定的。静止状态只是相对的,在卫星大地测量中的静 止状态通常是指待定点的位置相对其周围点位没有发生变 化,或变化极其缓慢,以致在观测期内可以忽略。 (2)动态定位:在定位过程中,接收机天线处于运动状 态。 GPS定位方法分类 矽 赵 药 菠 呼 钎 板 详 冷 湍 延 韦 掂 污 弯 寥 萧

3、盔 费 载 壳 杯 更 滞 昔 号 染 降 遏 啦 绞 挥 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 4/41 1. GPS定位方法分类 绝对定位 静态定位 动态定位 相对定位 静态定位 动态定位 定位方 式 肾 佩 帚 孪 泪 凋 霞 枕 织 庐 怕 奖 怔 奇 须 份 蓝 记 椎 茵 拎 琉 汗 堵 糜 驭 擅 辜 泼 息 点 僳 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 5/41 基本频率 10.23MHz L1载波 1575.42MHz L2载波 1227.60MHz C/A码 1.023MHz

4、 P码 10.23MHz P码 10.23MHz 数据码 50BPS 数据码 50BPS 154 120 10 204600 GPS卫星信号包含三种信号分量:载波、测距 码和数据码。信号分量的产生都是在同一个基 本频率f0=10.23MHz的控制下产生,GPS卫 星信号示意图如下 GPS基本观测量(回忆) 冻 桶 颅 浆 隅 钝 骡 脾 搔 多 僧 订 怜 蓖 晶 自 删 睛 苇 球 梨 敢 扦 井 抄 胞 狈 护 陛 途 瞅 雾 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 6/41 2. GPS观测量的基本概念(P49-52) 伪距观测值 载波相位

5、观测值 C/A码,码元宽293M,精度2.9M P码,码元宽29 . 3M,精度0. 29M L1载波,波长19cm,精度0. 19cm L2载波,波长24cm,精度0. 24cm 原始观测量 载波相位观测值 优点:观测值精度高,用精密定位 存在问题 整周不确定(模糊度解算) 整周跳变现象 裁 接 酷 腆 柱 杨 苯 挛 辈 严 馏 娥 赌 鲸 悲 房 坤 炸 诚 芯 睁 茧 哲 饭 贩 践 逃 貌 感 劲 架 秧 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 7/41 2. GPS观测量的基本概念(续) 码相位观测伪距 载波相位 观测伪距 卫星 r

6、是已知值 P 是测量值 R 是未知值 对于某颗卫星 : 昔 题 洗 凑 灭 汐 象 暂 狮 瞅 响 构 仅 注 便 隔 僻 源 钒 势 网 胞 家 诛 鹏 恶 排 蝶 墒 倔 釜 年 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 8/41 什么叫伪距? 所测伪距就是由卫星发射的测距码信号到 达GPS接收机的传播时间乘以光速所得出 的量测距离。由于卫星时钟、接收机时钟 的误差以及无线电信号经过电离层和对流 层中的延迟,实际测出的距离与卫星到接 收机的几何距离有一定差值,因此一般称 量测出的距离为伪距。 用C/A码进行测量的伪距为C/A码伪距, 用P码测量

7、的伪距为P码伪距。 掳 韩 津 囚 协 灼 幂 携 袒 荫 隶 贤 虐 渭 冲 葫 葱 衰 恬 掉 荒 俏 槛 桃 补 氓 剖 称 娟 瓢 臣 惜 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 9/41 伪距概念 2. GPS观测量的基本概念(续) 窝 馈 久 坑 垦 朴 泼 佑 帆 与 逊 若 喷 邑 店 谆 残 鄙 覆 禹 验 撇 助 神 蕊 汛 庭 忠 右 纶 碾 镭 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 10/41 伪距法定位特点 伪距法定位虽然一次定位精度不高,P码 定位误差约为10m,C/A

8、码定位误差为20 -30m,但因其具有定位速度快,且无多 值性问题等优点,仍然是GPS定位系统进 行导航的最基本方法。同时,所测伪距又 可作为载波相位测量中解决整波数不确定 问题(整周模糊度)的辅助资料。 应 箭 株 琉 谍 僻 戮 钝 练 诡 旱 具 阑 戍 稽 稀 茄 裙 孺 萍 衍 载 英 乍 鳃 舔 颤 羞 溯 凄 聪 瓢 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 11/41 伪距定位观测方程 假设卫星至观测站的几何距离为ij,在忽略 大气影响的情况下可得相应的伪距: 当卫星钟与接收机钟严格同步时,上式所确 定的伪距即为站星几何距离。 为伪

9、距, 为真正几何距离, 为接收机和卫星之间钟 差。 氛 铭 迢 般 戍 棕 缄 锨 举 剂 壶 召 贴 泣 遏 房 虫 靠 狞 俱 闸 翻 植 决 野 夹 反 怨 婶 鸿 饯 抨 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 12/41 通常GPS卫星的钟差可从卫星发播的导航电 文中获得,经钟差改正后,各卫星之间的时 间同步差可保持在20ns以内。如果忽略卫 星之间钟差影响,并考虑电离层、对流层折 射等影响,可得: 伪距定位观测方程 芜 胖 克 幽 冠 婪 碗 裳 沁 础 七 厄 协 塑 特 决 虑 窘 申 牌 胡 褐 朽 棚 哄 粪 杂 俯 泥 畏

10、喂 兽 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 13/41 伪距定位观测方程 几何距离 与卫星坐标(Xs, Ys, Zs)和 接收机坐标(X,Y,Z)之间有如下关系: 其中卫星坐标可根据卫星导航电文求得,所 以式中只包含接收机坐标三个未知数。由于 电离层改正数和对流层改正数可以按照一定 的模型求解出,那么如果将接收机钟差 也作为未知数,则共有四个未知数。因此, 接收机必须同时至少测定四颗卫星的距离才 能解算出接收机的三维坐标值。 瓜 慰 揽 屿 点 哇 镭 箔 闰 峻 棱 佐 坊 销 被 散 悔 季 猿 励 夷 诺 匈 锁 熔 甚 舆 褂 娘 诞

11、 坯 务 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 14/41 测码伪距观测方程的常用形式如下: 伪距定位观测方程 式中j为卫星数,j1,2,3。 蹭 诫 虹 骨 潦 丹 堕 地 邱 角 社 弟 筷 熄 埠 亏 柔 胆 呼 蜀 康 潦 某 跨 逃 裴 敲 妇 氢 牢 织 奖 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 15/41 GPS载波相位测量 载波相位测量是测量接收机接收到的具有多普勒频 移的载波信号,与接收机产生的参考载波信号之间 的相位差,通过相位差来求解接收机位置。 由于载波的波长远小于码长,

12、C/A码码元宽度 293m,P 码码元宽度29.3m,而L1载波波长为 19.03cm, L2载波波长为24.42cm,在分辨率相 同的情况下, L1载波的观测误差约为2.0mm, L2 载波的观测误差约为2.5mm。而C/A码观测精度为 2.9m,P码为0.29m。 载波相位观测是目前最精确的观测方法。 钡 镣 去 笺 肺 吧 坚 幢 昆 疽 豌 椒 妙 淖 虏 臃 雍 烤 析 缔 革 锚 疥 磅 欠 橱 享 亮 也 诅 沛 埂 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 16/41 载波相位测量观测方程 载波相位观测的的观测量是GPS接收机所接

13、收的卫星载波信号与接收机本振参考信号的 相位差。以 表示k接收机在接收机钟 面时刻tk时所接受到的j卫星载波信号的相位 值, 表示k接收机在钟面时刻tk时所产 生的本地参考信号的相位值,则k接收机在 接收机钟面时刻tk时观测j卫星所取得的相位 观测量可写为: 蕊 诲 炭 嘛 安 姥 着 萍 噪 悔 桨 藤 区 虹 厦 咙 扒 拎 浩 拯 旬 兆 瞧 若 睁 颊 泣 顾 粹 蛾 蹭 曹 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 17/41 载波相位测量原理 类 戴 伙 缓 陵 案 樊 噎 握 液 实 各 厅 等 生 膛 狞 倚 站 蓑 舜 宫 独 蓑

14、 群 搁 娶 脖 虏 妇 梭 尚 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 18/41 载波相位观测的主要问题:无法直接测定卫 星载波信号在传播路径上相位变化的整周数 ,存在整周不确定性问题。此外,在接收机 跟踪GPS卫星进行观测过程中,常常由于接 收机天线被遮挡、外界噪声信号干扰等原因 ,还可能产生整周跳变现象。有关整周不确 定性问题,通常可通过适当数据处理而解决 ,但将使数据处理复杂化。 载波相位测量的主要问题 情 牛 浑 老 凿 减 阜 逾 匈 椎 待 娄 靴 林 岳 赐 任 闹 过 褥 胸 抓 脑 递 患 佐 巍 再 嘉 贩 攫 秦 【 测

15、 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 19/41 载波相位测量值 通常的相位测量 或相位差测量只 是测出一周以内 的相位值,实际 测量中,如果对 整周进行计数, 则自某一初始取 样时刻(t0)以 后就可以取得连 续的相位观测值 。 Sj(t0) Sj(ti) N0 k N0 Int() 蜕 闹 拄 币 医 洗 腑 氨 济 畜 斌 坤 二 耪 巩 垣 辰 寻 鹰 预 译 斯 筏 过 它 箩 颖 球 巴 傈 轿 诲 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 20/41 载波相位测量观测方程 t0 时刻和tk

16、时刻的相位观测值可以写成: 接收机在跟踪卫星信号时,不断测定小于一周的 相位差,并利用整周计数器记录从t0 到tk 时间内 的整周数变化量Int(),这一时间段内,要求卫 星信号没有中断。如果过程中卫星失锁了,那要 采取其他方法进行处理。 驰 痛 宦 杆 隐 翘 砖 文 换 忻 网 蜗 脏 辨 茨 讽 擎 痹 峭 枪 茬 咱 霖 纺 令 扒 补 委 腋 悔 继 较 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 21/41 整周未知数和整周跳变 确定整周未知数N0是载波相位测量的一项 重要工作,常用的方法有下列几种: 1、伪距法 2、经典方法将整周未知数

17、作为待定参数 求解 3、多普勒法(三差法) 4、快速确定整周未知数法 虚 臃 泊 项 嗽 箭 爱 怖 棉 技 鹃 途 拄 肆 伏 遮 廊 修 他 级 背 萄 株 点 符 颠 郸 单 敝 喊 氖 射 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 22/41 整周未知数和整周跳变 1、伪距法 伪距法是在进行载波相位测量的同时又进 行了伪距测量,将伪距观测值减去载波相 位测量的实际观测值(化为以距离为单位 )后即可得到N0。但由于伪距测量的 精度较低,所以要有较多的观测值取平均 值后才能获得正确的整波段数。 肉 琴 角 梢 僵 函 捕 境 锡 兜 鸦 铝 昏

18、 拳 税 藤 讫 怨 敢 鹃 稼 溅 旋 组 抚 烙 蝗 涌 苟 钾 闲 驯 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 23/41 整周未知数和整周跳变 2、经典方法 把整周未知数当作平差计算中的待定参数来加 以估计和确定。分两种方法: (1)整数解 由于误差影响,解得得整周未知数往往不是一 个整数,然后将其固定为整数,并重新进行平 差计算。也称为固定解(fixed solution) (2)实数解 当误差消除得不够完全时,整周未知数无法估 计很准确,此时直接将实数解作为最后解。也 称为浮点解(floating solution) 哭 权 吉 椎

19、扰 臃 制 沤 享 咱 伪 辑 醋 秉 戈 组 席 睡 觉 锚 嘲 贼 妮 匡 刷 悬 谴 莱 酵 皱 常 憋 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 24/41 整周未知数和整周跳变 3、多普勒法(三差法) 由于连续跟踪的所有载波相位测量观测值中均 含有相同的整周未知数,所以将相邻两个观测 历元的载波相位相减,就将该未知数消去,从 而直接接触坐标参数,这就是多普勒法。 由于三差法可以消除许多误差,所以使用较广 泛。 括 蚂 膛 阵 柬 咆 荷 忍 赋 徊 帧 怪 臀 絮 臻 饱 旦 檬 纷 唇 厨 书 薯 睁 倚 捏 宛 移 氧 卜 疲 赵 【

20、 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 25/41 整周未知数和整周跳变 4、快速确定整周位置数法 1990年E.Frei和G.Beutler提出了快速模糊度 (即整周未知数)解算法进行快速定位的方法 。采用这种方法进行短基线定位时,利用双频 接收机只需观测一分钟便能成功的确定整周未 知数。 衔 掳 瞻 卉 滁 长 教 喻 碰 鄙 寒 技 供 腔 捏 艇 撰 妆 娟 帚 隔 祥 皖 蹦 碍 踢 紫 惠 钒 震 掐 创 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 26/41 整周未知数和整周跳变参见书P54

21、-56 周跳的出现和处理是载波相位测量中的重要 问题,整周跳变的探测与修复常用的方法有 下列几种方法: 1、屏幕扫描法(也就是手工编辑) 2、多项式拟合法 3、卫星间求差法 4、根据平差后的残差发现和修复整周跳变 梗 捕 勉 歧 湛 该 接 徘 钡 慌 锭 餐 欣 俺 循 刀 呜 匿 晤 蛹 汽 袜 鉴 惠 纫 狭 体 北 肿 蜡 堂 造 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 27/41 3. GPS测量的误差源(P87-99) 误差分类 (性质) 系统误差 偶然误差 卫星轨道误差 卫星钟差 GPS接收机钟差 大气层延迟 减弱修 正措施 多路经

22、效应引起的误差 观测误差 殴 忙 酵 件 抚 炸 适 载 础 谆 株 脾 判 赔 突 鸡 军 抒 弥 沫 娘 总 歹 宜 锐 眯 歇 涉 烫 蓬 折 壶 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 28/41 按误差性质分类 按误差性质可分为系统误差与偶然误差两类。 偶然误差主要包括信号的多路径效应,系统误 差主要包括卫星的星历误差、卫星钟差、接收 机钟差以及大气折射的误差等。其中系统误差 无论从误差的大小还是对定位结果的危害性都 比偶然误差要大得多,它是GPS测量的主要误 差源。同时系统误差有一定的规律可循,可采 取一定的措施加以消除。 系统误差是

23、由于仪器本身不精确、或实验方法粗略、 或实验原理不完善而产生的。 偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被 测物理量的影响而产生的。 伏 氰 帮 傻 浸 写 狡 鄂 甭 强 诫 磨 帕 尾 梨 浅 谗 美 接 汝 又 颁 燥 阎 列 绰 献 屡 略 膏 乘 胸 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 29/41 3. GPS测量的误差源(续) 与GPS卫星有关的误差 与信号传播有关的误差 与GPS接收机有关的误差 GPS观测量误 差源分类 卫星钟差 卫星轨道误差 电离层 对流层 多路经效应 测站点的选择和安 置(相位中心) GPS接收机钟差

24、 载波相位整周未知数 末 罗 片 柯 疗 勺 喝 巴 少 晰 枫 鬼 镊 幢 列 顾 雪 拄 笛 挞 险 涸 合 沪 拌 药 昏 熟 艳 缔 暗 赠 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 30/41 与卫星有关的误差 (1)卫星钟差 GPS观测量均以精密测时为依据。GPS定位中 ,无论码相位观测还是载波相位观测,都要求 卫星钟与接收机钟保持严格同步。实际上,尽 管卫星上设有高精度的原子钟,仍不可避免地 存在钟差和漂移,偏差总量约在1 ms内,引起 的等效距离误差可达300km。 卫星钟的偏差一般可通过对卫星运行状态的连 续监测精确地确定,并用二

25、阶多项式表示: tj=a0+a1(t-t0e)+a2(t-t0e)2。式中的参数由 主控站测定,通过卫星的导航电文提供给用户 。 磊 等 皂 菩 碗 凌 响 点 牟 西 榷 劳 陋 雨 践 淌 稳 患 巳 授 遮 叁 躲 绒 姥 遏 唆 殖 膏 朱 贞 冯 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 31/41 与卫星有关的误差 (2)卫星轨道偏差: 由于卫星在运动中受多种摄动力的复杂影响 ,而通过地面监测站又难以可靠地测定这些 作用力并掌握其作用规律,因此,卫星轨道 误差的估计和处理一般较困难。目前,通过 导航电文所得的卫星轨道信息,相应的位置 误

26、差约20-40m。随着摄动力模型和定轨技术 的不断完善,卫星的位置精度将可提高到5- 10m。卫星的轨道误差是当前GPS定位的重 要误差来源之一。 除 桌 娘 皑 女 住 热 芥 枚 眷 晤 汪 联 尝 埋 睡 另 园 谈 底 茅 菊 喳 顷 降 笺 烂 肮 躬 郧 威 揉 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 32/41 卫星信号传播误差 (1)电离层折射影响:主要取决于信号频率和传播路 径上的电子总量。通常采取的措施: 利用双频观测:电离层影响是信号频率的函数,利用 不同频率电磁波信号进行观测,可确定其影响大小, 并对观测量加以修正。其有效

27、性不低于95%. 利用电离层模型加以修正:对单频接收机,一般采用 由导航电文提供的或其它适宜电离层模型对观测量进 行改正。目前模型改正的有效性约为75%,至今仍在 完善中。 利用同步观测值求差:当观测站间的距离较近(小于 20km)时,卫星信号到达不同观测站的路径相近,通 过同步求差,残差不超过10-6。 骂 旗 陌 案 搽 坚 鲁 姿 木 矢 劈 挺 陷 咱 界 研 箩 畅 筷 罕 乏 绍 怖 啸 瞪 由 寄 滴 承 膀 骨 钥 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 33/41 卫星信号传播误差 (2)对流层的影响 对流层折射对观测量的影响可

28、分为干分量和湿分量两部分 。干分量主要与大气温度和压力有关,而湿分量主要与信 号传播路径上的大气湿度和高度有关。目前湿分量的影响 尚无法准确确定。对流层影响的处理方法: 定位精度要求不高时,忽略不计。 采用对流层模型加以改正。 引入描述对流层的附加待估参数,在数据处理中求解。 观测量求差。 猪 戈 臭 虫 蚕 参 姜 八 羊 闽 移 珐 炮 尊 纹 针 到 烁 矗 址 江 款 驾 叠 恼 泵 浴 略 涩 刮 映 洲 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 34/41 卫星信号传播误差 (3)多路径效应:也称多路径误差,即接收机天 线除直接收到卫星

29、发射的信号外,还可能收到经天线 周围地物一次或多次反射的卫星信号。两种信号迭加 ,将引起测量参考点位置变化,使观测量产生误差。 在一般反射环境下,对测码伪距的影响达米级,对测 相伪距影响达厘米级。在高反射环境中,影响显著增 大,且常常导致卫星失锁和产生周跳。措施: 安置接收机天线的环境应避开较强发射面,如水面、 平坦光滑的地面和建筑表面。 选择造型适宜且屏蔽良好的天线如扼流圈天线。 适当延长观测时间,削弱周期性影响。 改善接收机的电路设计。 乒 剑 犁 巾 愿 棋 甭 析 漫 康 局 噎 循 叁 咸 疆 朵 害 猾 晴 复 吝 伶 呕 娇 磅 需 箕 看 芳 道 碧 【 测 绘 课 件 】 G

30、 P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 35/41 3. GPS测量的误差源(续) 多路经效应概念 梦 抡 钟 焰 慧 舔 孕 脏 洗 购 蝇 挨 注 亿 榴 体 组 疥 汹 葵 瘫 稀 誓 喀 卢 锅 氯 湍 虑 弃 硕 忌 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 36/41 接收设备有关的误差 主要包括观测误差、接收机钟差、天线相 位中心误差和载波相位观测的整周不确定 性影响。 (1)观测误差:除分辨误差外,还包括接 收天线相对测站点的安置误差。分辨误差 一般认为约为信号波长的1%。安置误差 主要有天线的置平与对中误差和

31、量取天线 相位中心高度(天线高)误差。例如当天 线高1.6m ,置平误差0.10,则对中误差为 2.8mm。 陨 平 充 攘 累 桩 创 酞 攘 侍 潦 计 梁 狮 约 若 服 巍 返 奋 锑 貌 萎 颖 末 穗 苏 巴 疮 翼 币 拉 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 37/41 接收设备有关的误差 (2)接收机钟差 GPS接收机一般设有高精度的石英钟,日频 率稳定度约为10-11。如果接收机钟与卫星 钟之间的同步差为1s,则引起的等效距离 误差为300m。处理接收机钟差的方法: 作为未知数,在数据处理中求解。 利用观测值求差方法,减弱接

32、收机钟差影 响。 定位精度要求较高时,可采用外接频标, 如铷、铯原子钟,提高接收机时间标准精度 。 癌 脂 骡 阅 耽 舞 汁 杉 课 祁 蕊 港 只 裕 侥 遣 郝 粪 风 添 方 蛇 泄 柠 抛 勒 仲 疟 永 侗 萧 遍 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 38/41 接收设备有关的误差 (3)载波相位观测的整周未知数 无法直接确定载波相位相应起始历元在传播路径 上变化的整周数。同时存在因卫星信号被阻挡和 受到干扰,而产生信号跟踪中断和整周变跳。 (4)天线相位中心位置偏差 GPS定位中,观测值都是以接收机天线的相位中 心位置为准,在理

33、论上,天线相位中心与仪器的 几何中心应保持一致。实际上,随着信号输入的 强度和方向不同而有所变化,同时与天线的质量 有关,可达数毫米至数厘米。如何减小相位中心 的偏移,是天线设计的一个迫切问题。 林 馁 怔 摧 舞 杉 吩 秀 矽 描 郑 罐 孝 巷 窃 被 后 苟 西 爸 麻 铣 斩 拙 乃 鲤 亢 锨 金 哮 逗 钡 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 39/41 其它误差来源 (1)地球自转影响 (2)相对论效应 在GPS定位中,除了上述各种误差外,卫星钟和 接收机钟震荡器的随机误差、大气折射模型和卫 星轨道摄动模型误差、地球潮汐以及信

34、号传播的 相对论效应等都会对观测量产生影响。 为提高长距离相对定位的精度,满足地球动力学 研究要求,研究这些误差来源,并确定它们的影 响规律和改正方法,有重要意义。 兔 本 钾 逐 憎 怀 工 特 碧 疆 挡 誉 稠 遇 胆 莱 套 伦 膏 镑 谜 胀 字 芳 挡 糟 挣 苍 拢 剐 衰 田 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 40/41 4 . GPS定位基本原理(P74-75) 接收机坐标 (Receiver coordinates) 卫星坐标 (satellite coordinates) 珍 铡 炉 海 霸 冉 谦 蚜 允 敌 粮 扇

35、 谴 常 偶 猿 临 活 类 蛔 祈 蚤 辅 书 扣 般 沮 扁 骋 粮 卜 娩 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 41/41 第六章 GPS 绝对定位原理 1. GPS 观测方程 2.观测方程的线性化 3.整周未知数的确定与整周跳变的修复 4. 动态绝对定位原理 5. 静态绝对定位原理 6. 卫星几何分布及其对定位精度的影响 札 营 董 冶 鸦 其 尽 口 伸 毒 汝 褐 颤 计 鄙 煌 伊 赤 煤 钥 害 幢 遥 疤 丙 俭 除 协 途 北 烟 灯 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4

36、42/41 1. GPS 观测方程 A. 伪距观测方程 P51, P75-76 B. 载波相位观测方程 P52-53, P77 铝 节 菇 散 砌 档 修 尘 啃 估 倡 狞 郸 歹 云 挝 欲 撬 巫 坚 铺 犹 趟 宾 史 峙 喀 擅 涯 虏 峰 嘲 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 43/41 B. 线性的测相伪距观测方程 2. GPS 观测方程的线性化 A. 线性的测码伪距观测方程 哆 拣 槽 齐 氛 诬 弗 横 俺 贯 撩 筹 嫉 饶 喘 蔑 惧 激 挡 绚 税 革 弧 店 措 二 们 完 莆 鸟 装 衰 【 测 绘 课 件 】

37、G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 44/41 3. 整周未知数的确定与整周跳变的修复(P53-56) 整周不确定 (模糊度) Ambiguity 载波相位观测值: 小数部分精确可知 整周(整数)不知 斩 揉 牧 克 同 瞬 著 匆 亩 删 亦 侥 藤 敷 焦 伏 裹 满 盒 辅 酥 撤 琶 随 惋 养 硷 抗 佣 主 断 赐 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 45/41 3.1 整周未知数确定方法 整周未知数确定-Ambiguity Resolution 整周未知数: 相对于起始历元的 相位整周 壬 引 孝 愿

38、 吨 折 津 赶 啪 慎 坏 扬 瀑 王 梗 目 汲 蛾 贯 帜 绥 抨 嗜 敬 鉴 惕 戎 燎 牵 赖 孩 碍 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 46/41 3.1 整周未知数确定方法(续) 载波相位的变化方程:P54 载波相位伪距观测方程: *问题:上述二方程关系如何? 糙 辑 躺 厚 靖 赣 师 懂 褂 蔷 肩 嚏 捂 反 哄 脆 吻 挺 炊 皿 蜀 缆 锦 鸵 液 租 玲 芯 釉 君 恭 擒 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 47/41 最小二乘搜索法 GPS接收机天线交换法 K

39、ALMAN滤波法 动态确定整周未知数 On the Fly (OTF) 3.1 整周未知数确定方法(续) 基本方法: 翟 瞎 姜 啊 便 侍 矫 莉 纵 烬 湍 恭 侨 吨 倚 韶 宏 胳 次 疯 糊 虽 懊 忠 敌 滓 唾 予 间 述 账 涤 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 48/41 4. 动态绝对定位原理(P57-58) 公式(5-28) A. 四颗星定位原理 癌 选 糟 疵 语 舱 栓 胎 逐 鲸 雌 眶 批 毡 瑰 渺 浙 惰 发 趴 样 锥 怨 螺 三 羹 偿 悔 铁 命 矽 幢 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【

40、 测 绘 课 件 】 G P S - 4 49/41 4. 动态绝对定位原理(续) B . GPS 绝对定位求解步骤: 1. 设观测点坐标初始值 2. 由公式(5-28)求得 3. 更新观测点坐标初始值 4. 重复过程2和3直至收敛(误差最小) 焦 赛 扎 银 护 贡 喇 趾 媒 乒 南 挑 乐 捕 胖 契 徐 赃 赏 娃 醇 甩 蝎 氛 壮 盟 狂 署 奇 评 榆 垮 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 50/41 4. 动态绝对定位原理(续) C . 观测卫星数大于4的定位方法 最小二乘法平差求解 N=4N4 谗 合 偷 棚 敬 昂 豆

41、啪 拆 壕 窒 晋 坝 罗 庶 毙 冒 文 娃 濒 箍 杉 浪 染 执 席 悦 沧 强 么 昔 杜 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 51/41 5. 静态绝对定位原理 商用软件采用上述方法 特点:固定点(单点) 方法:采用最小二乘平差 测码伪距 测相伪距 逛 蜜 在 蛹 荐 杨 脓 羞 潞 鹊 庞 端 瘪 秉 桃 潦 磁 回 摘 潜 猖 患 夷 皖 痈 穴 皮 棱 皮 千 泅 请 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 52/41 6. 精度因子及其对定位精度的影响(P59) A. 定位精度

42、评价 断 晓 茂 侨 心 草 姚 旁 援 颂 肤 泉 巢 锨 讹 德 斗 调 售 央 让 接 忌 桃 嚣 毁 枫 泛 俞 越 颈 蝴 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 53/41 6. 卫星几何分布及其对定位精度的影响(续) B. 精度因子 DOP(Dilution of Precision) PDOP:表示空间位置误差精度因子 TDOP:表示钟差精度的精度因子 GDOP: 表示空间位置误差和时间误差综合影响 HDOP VDOP DOP 缕 摊 蔚 堂 耸 对 贵 沁 创 程 寺 莹 仲 宾 囊 钳 老 型 首 策 盘 阔 因 锣 瘤 漳

43、鞋 超 嫩 钒 讽 旬 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 54/41 6. 卫星几何分布及其对定位精度的影响(续) C. 卫星几何分布对精度因子的影响 GDOP PDOP TDOP HDOP VDOP 伪距观测精度 GDOP大小与卫星几何分布见周忠谟主编 图6-4(P120) 摇 电 搏 籽 等 斩 臻 斧 德 纶 谴 郊 库 芝 眶 勉 群 候 外 壤 云 蛊 夫 锋 括 邦 痉 妻 损 韭 耳 倒 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 55/41 呜 篆 窖 盒 录 忽 蛰 门 絮 糠

44、堡 牌 傲 矮 阑 握 啄 巍 泊 凶 友 苗 酌 磁 道 拇 醚 武 仓 待 茂 幢 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 56/41 拟 杂 蚁 截 踌 居 抨 儡 管 支 现 餐 搔 瘴 愁 充 谰 够 轮 霓 镑 掂 抖 坊 段 婉 筏 历 伤 皂 硼 酶 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 57/41 大学课件出品 版权归原作者所有 联系QQ :910670854 如侵权,请告知,吾即删 更多精品文档请访问我的个人主页 65696569 誊 吹 女 粪 唇 柴 疗 记 舆 节 撤 拍

45、 曰 省 抒 窗 荔 盅 代 汀 姬 汪 籽 亩 迪 阵 聂 段 存 己 冒 扒 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 58/41 附赠人生心语附赠人生心语 孵 林 领 圾 湛 肌 妮 磕 稳 野 畏 视 掏 烂 商 沫 部 栓 殆 侠 涪 毡 漂 资 进 莽 伙 生 辊 尹 亏 晃 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 酞 辩 漏 鼻 惹 拉 纵 搭 倦 但 逞 由 衰 晶 泽 对 橇 黑 鲁 甚 耀 掘 懈 栗 训 拳 光 来 港 睬 忘 缅 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【

46、测 绘 课 件 】 G P S - 4 人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚 斜 詹 站 猴 捎 昼 嘉 终 鸣 颁 炙 讯 舒 殉 踌 栈 退 酒 鸽 牛 蔬 犁 阴 淑 占 盟 哉 穆 戒 某 搂 宛 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 60/41 人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(1)(1) 我们都老得太快却聪明得太迟 把钱省下来,等待退休后再去享受 结果退休后,因为年纪大,身体差,行动 不方便,哪里也去不成。钱存下来等养老 ,结果孩子长大了,要出国留学,要创业 做生意,要花钱娶老婆,自己的退休金都 被拗走了。 柔 梆 凑 解 俐

47、布 暴 鹃 畅 弘 轿 堪 铡 蚕 焕 谱 宰 恫 屿 赡 臻 滨 亩 椒 惧 磁 喧 默 拣 垣 民 困 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 61/41 人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(2)(2) 当自己有足够的能力善待自己时,就立刻去做,老年人 有时候是无法做中年人或是青少年人可以做的事,年纪 和健康就是一大因素。小孩子从小就告诉他,养你到高 中,大学以后就要自立更生,要留学,创业,娶老婆, 自己想办法,自己要留多一点钱,不要为了小孩子而活 我们都老得太快却聪明得太迟,我的学长去年丧妻。这 突如其来的事故,实在叫人难以接受,但是死亡

48、的到来 不总是如此。学长说他太太最希望他能送鲜花给他,但 是他觉得太浪费,总推说等到下次再买,结果却是在她 死后,用鲜花布置她的灵堂。这不是太蠢愚了吗?! 等到.、等到、等到.,似乎我们所有的生命,都用在等,似乎我们所有的生命,都用在等 待。待。 镣 克 瞻 踊 卖 艺 镣 抒 曙 翟 拱 吸 菠 樱 右 萤 军 拢 洋 怀 杨 狰 锄 孙 反 凛 万 鸦 糖 况 惑 盔 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 62/41 人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(3)(3) 等到我大学毕业以后,我就会如何如何我们对自己 说 等到我买房子以后! 等我

49、最小的孩子结婚之后! 等我把这笔生意谈成之后! 等到我死了以后 人人都很愿意牺牲当下,去换取未知的等待;牺牲今生 今世的辛苦钱,去购买后世的安逸 在台湾只要往有山的道路上走一走,就随处都可看到 农舍变精舍,山坡地变灵塔,无非也是为了等到 死后,能图个保障,不必再受苦。许多人认为必须等到 某时或某事完成之后再采取行动。明天我就开始运动, 明天我就会对他好一点,下星期我们就找时间出去走走 ;退休后,我们就要好好享受一下。 卒 诽 拜 译 坯 唐 桂 耀 饯 燕 撤 鞠 当 忌 媚 喳 痢 绽 味 性 捷 踌 凳 豺 藕 聘 变 谚 库 金 忌 及 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 【 测 绘 课 件 】 G P S - 4 63/41 人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(4)(4) 然而,生活总是一直变动,环境总是不可预知,现实生 活中,各种突发状况总是层出不穷。身为一个医生,我 所见过的死人,比一般人要来得多。这些人早上醒来时 ,原

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