距离测量与定位方法.pptx

会计学我国成功发射首颗新一代北斗导航卫星第5章距离测量与GPS定位1.定位方法分类
按参考点的不同位置
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。
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。
在绝对定位和相对定位中，又都包含静态和动态两种形式。1.定位方法分类
按用户接收机作业时所处的状态划分：
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。
动态定位：在定位过程中，接收机天线处于运动状态。2.观测量的基本概念
上述通过码相位观测或载波相位观测所确定的站星距离都不可避免地含有卫星钟与接收机钟非同步误差、电离层、对流层等的影响，含钟差影响的距离通常称为伪距。
由码相位观测所确定的伪距简称测码伪距
由载波相位观测所确定的伪距简称为测相伪距。2.观测量的基本概念
GPS卫星信号含有多种定位信息，根据不同的要求，可以从中获得不同的观测量，主要包括：
根据码相位观测得出的伪距测码伪距
根据载波相位观测得出的伪距测相伪距
由积分多普勒计数得出的伪距
由干涉法测量得出的时间延迟
多普勒计数法、干涉法测量，尚难以获得广泛应用
采用积分多普勒计数法进行定位时，所需观测时间较长，一般数小时，同时观测过程中，要求接收机的震荡器保持高度稳定。
干涉法测量时，所需设备较昂贵，数据处理复杂。2.观测量的基本概念
目前广泛应用的基本观测量:
码相位观测是测量GPS卫星发射的测距码信号（C/A码或P码）到达用户接收机天线（观测站）的传播时间。也称时间延迟测量。
载波相位观测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。2.观测量的基本概念
目前广泛应用的基本观测量:
C/A码码元宽度293m；P码码元宽度29.3m
L1波长为19.03cm；L2波长为24.42cm；L5为25.50cm
由于载波的波长远小于码长，在分辨率相同的情况下，观测误差不同
载波相位观测是目前最精确的观测方法。2.观测量的基本概念
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（AR，AmbiguityResolution）
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。（CycleSlip）
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。5.2载波相位测量ij(t)=ij(t)+Nij(t0)=ij(t)+int（t）+Nij(t0)
ij(t)是载波相位的实际观测量。Nij(t0)一般是未知的，通常称为整周未知数（整周待定值或整周模糊度）。一个整周的误差会引起19cm－26cm的距离误差。
如何准确确定整周未知数，是利用载波相位观测量进行精密定位的关键。1.测码伪距观测方程的线性化
设卫星sj和观测站Ti在协议地球坐标系中瞬间空间直角坐标向量和空间直角坐标向量分别为：

则站星瞬时距离为：GPS定位的几何关系进一步假设X0j(t)为卫星sj于历元t的坐标近似向量，Xi0为观测站Ti坐标近似向量，
Xj(t)=[Xj(t)Yj(t)Zj(t)]T为卫星坐标改正数向量，
Xi=[XiYiZi]T为观测站坐标改正数向量，
同时考虑观测站至卫星的方向余弦：在上式中

取至一次微小项后，站星距离线性化形式：

由此，测码伪距观测方程线性化的一般形式为：

在定位数据处理中，如果把导航电文获得的卫星坐标视为固定值，则上式可简化为2.测相伪距观测方程的线性化
由载波相位观测方程

可得载波相位观测方程线性化形式(方法同前):

上式中Xj(t)项，可用于估算卫星位置误差对测相伪距的影响，当采用轨道改进法进行精密定位时，可作为待估参数一并求解。当已知卫星瞬时位置时，可简化为小结第5章距离测量与GPS定位5.3观测值的线性组合基本观测量及其线性组合单差single-difference---SD，即不同观测站，同步观测相同卫星所得观测量之差，表达式为（接收机间求差）载波相位原始观测量的不同线性组合，都可以作为相对定位的相关观测量，它们的主要优、缺点在于：
可消除或减弱一些系统性误差影响，如卫星轨道误差、钟差和大气折射误差等；
可减少平差计算中未知数的数量；
原始的独立观测量，通过求差将引起差分量之间的相关性，平差不可忽视；
差分后将使观测方程的数据明显减少；
在差分时，如果于某一历元，对参考站或参考卫星的观测量无法采用，则使观测量的差分产生困难，参加观测的接收机越多情况越复杂。