gps測量原理及應(yīng)用(1)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 qQ q q qq q q? ? ?????? ? ??? ? ?????根據(jù)誤差傳播率： TBxQ RQ R?式中： sin c o s sin sin c o ssin c o s 0c o s c o s c o s sin sinB L B L BR L LB L B L B??????????11 12 1321 22 2331 32 33xq q qQ q q qq q q????????? 由權(quán)系數(shù)陣主對角線元素定義精度因子“ DOP” 后，則相應(yīng)精度可表示為： 0xM D O P ???式中 為等效距離誤差。 0?精度因子通常有： （ 1）平面位臵精度因子 HDOP及其相應(yīng)的平面 位臵精度： 1 1 2 2H D O P q q????0HM H D O P ???（ 2）高程精度因子 VDOP及其相應(yīng)的高程精度： 33V D O P q ??0VM V D O P ???（ 3）空間位臵精度因子 PDOP及其相應(yīng)的三維定 位精度： 1 1 2 2 3 3P D O P q q q? ? ?0PM P D O P ???（ 4）接收機(jī)鐘差精度因子 TDOP及其相應(yīng)的鐘差 精度： 44T D O P q?0TM T D O P ???（ 5）幾何精度因子 GDOP及其三維位臵和時(shí)間誤差 綜合影響的中誤差： 1 1 2 2 3 3 4 4G D O P q q q q? ? ? ?0GM G D O P ??? 精度因子的數(shù)值與所測衛(wèi)星的幾何分布圖形有 關(guān)。精度因子 GDOP與六面體的體積 V的倒數(shù)成反 比，即： 1/G D O P V? 一般來說，六面體的體積越大，所測衛(wèi)星在空 間的分布范圍也越大， GDOP值越小；反之，六面 體的體積越小，所測衛(wèi)星在空間的分布范圍也越 小， GDOP值越大。 二、 GPS相對定位 GPS相對定位：是至少用兩臺 GPS接收機(jī)，同步觀 測相同的 GPS衛(wèi)星，確定兩臺接收 機(jī)天線之間的相對位臵（坐標(biāo)差）。 12 XXX ???12 YYY ???12 ZZZ ???Xm?Zm?Ym?222 ZYXD ?????? 基線長度的中誤差 ? 特點(diǎn) – 優(yōu)點(diǎn)：定位精度高 – 缺點(diǎn)： ? 多臺接收共同作業(yè)， 作業(yè)復(fù)雜 ? 數(shù)據(jù)處理復(fù)雜 ? 不能直接獲取絕對坐標(biāo) ? 應(yīng)用 – 高精度測量定位及導(dǎo)航 相對定位 ? 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 – Go and Stop – 快速確定整周未知數(shù) – 動(dòng)態(tài)定位 ?動(dòng)態(tài)定位中整周未知數(shù)的確定 – 靜態(tài)初始化 – 動(dòng)態(tài)初始化（ OTF） ?實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位（ RTK – Real Time Kinematic） – 單基準(zhǔn)站 RTK – 多基準(zhǔn)站 RTK（網(wǎng)絡(luò) RTK） 基本觀測量：載波相位 Ф 中間成果： dX， dY， dZ， dis， 及相應(yīng)精度 最終成果：觀測站點(diǎn)的坐標(biāo) 及精度 通過單差、雙差和三差法 可得到最終的 dX， dY， dZ。 ? GPS按載波相位觀測值可以在衛(wèi)星間求差，在 接收機(jī)間求差，也可以在不同歷元間求差。各類求 差方法都是觀測值的線性組合。 S1 S2 S3 S4 B △ X,△ Y,△ Z A 單差觀測 （一次差） ——在接收機(jī)間求差 例： S1衛(wèi)星 測站 1 測站 2 )(111 t? )( 112 t?)()( 111112112 ttSD ????同樣在測站間可對每顆衛(wèi)星 的相位觀測值求差。 12( ) 2jjk a b kf f ff t f t Nc c c? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?式中的 ρ可用坐標(biāo)表示。 SD ? dX， dY， dZ， dis。 Ф 2i(ti) Ф 1i(ti) P1 P2 ? 為什么要進(jìn)行單差觀測？ 不同接收機(jī)觀測同一顆衛(wèi)星，在不同接收機(jī)間 求一次差，可消除信號傳播的誤差（對流層、電離 層等的誤差），采用單差觀測的目的就是要減少誤 差的影響提高定位結(jié)果的精度。 優(yōu)點(diǎn)： ① 可消除衛(wèi)星鐘差的影響； ② 削弱星歷誤差的影響； ③ 可削弱電離層和對流層的影響。 為了消除接收機(jī)間鐘差的影響，需采用雙差觀測。 雙差觀測 （二次差） ——在衛(wèi)星間求差 對載波相位觀測值的一次差分觀測值繼續(xù)求差， 所得的結(jié)果可以被當(dāng)作虛擬觀測值，作載波相位觀測 值的二次差或雙差。常用的求二次差是在接收機(jī)間求 一次差后再在衛(wèi)星間求二次差，叫做星站二次差分。 112SD 212SD1122121212 SDSDDD ??例： S1衛(wèi)星 ， S2衛(wèi)星 DD ? dX， dY， dZ， dis。 優(yōu)點(diǎn)：可以消除掉接收機(jī)誤差的影響。 P1 P2 S1 S2 三次差 —在星歷間求差（兩個(gè)歷元的星歷間求差） 三次差是在接收機(jī)、衛(wèi)星和歷元之間求三次差。 )()()()()(00ijiijijkikijkI n tNI n tNttt??????????????= S1從時(shí)刻 ti到 tj S2從時(shí)刻 ti到 tj 例： t1時(shí)刻 含有 t2時(shí)刻 含有 優(yōu)點(diǎn)：可消除的影響（在確定過程中不準(zhǔn)造成的 影響） SD DD 線性化 ? ， ， TD )( 11212 tDDjN0jN0)( 21212 tDDX? Y? Z?)()(),( 1121221212211212 tDDtDDttTD ??返回 在確定整周模糊度時(shí)，僅僅為一估值，不是真 值，為減弱整周模糊度的影響，采用三差觀測。 167。 差分 GPS定位原理 ? 差分 GPS定位技術(shù)是將一臺 GPS接收機(jī)安臵在 基準(zhǔn)站 上進(jìn)行觀測。根據(jù)基準(zhǔn)站 已知精密坐標(biāo) ，計(jì) 算出 基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離改正數(shù) ，并由基準(zhǔn)站實(shí)時(shí) 地將這一 改正數(shù)發(fā)送出去 。用戶接收機(jī)在進(jìn)行 GPS 觀測的同時(shí)，也 接收到基準(zhǔn)站的改正數(shù) ，并對其定 位結(jié)果進(jìn)行 改正 ，從而提高定位精度。 ? GPS定位中，存在著 三部分 誤差： 一是多臺接收 機(jī)公有的誤差 ，如：衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差；二是 傳 播延遲誤差 ，如：電離層誤差、對流層誤差；三是 接 收機(jī)固有的誤差 ，如：內(nèi)部噪聲、通道延遲、多路徑 效應(yīng)。采用 差分 定位，可 完全 消除第一部分誤差，可 大部分 消除第二部分誤差（視基準(zhǔn)站至用戶的距離）。差分 GPS可分為 單基準(zhǔn)站 差分、具有多個(gè)基準(zhǔn) 站的 局部區(qū)域 差分和 廣域 差分三種類型 。 ? 差分 GPS的基本原理 – 利用誤差的空間相關(guān)性 ?以上各類誤差中除多路徑效應(yīng)均具有較強(qiáng) 的空間相關(guān)性，從而定位結(jié)果也有一定的 空間相關(guān)性。 – 差分 GPS的基本原理 ?利用基準(zhǔn)站（設(shè)在坐標(biāo)精確已知的點(diǎn)上） 測定具有空間相關(guān)性的誤差或其對測量定 位結(jié)果的影響，供流動(dòng)站改正其觀測值或 定位結(jié)果。 – 差分改正數(shù)的類型 ?距離改正數(shù)：利用基準(zhǔn)站坐標(biāo)和衛(wèi)星星歷 可計(jì)算出站星間的計(jì)算距離， 計(jì)算距離減去觀測距離即為 距離改正數(shù)。 ?位臵（坐標(biāo)改正數(shù)）改正數(shù)：基準(zhǔn)站上的接 收機(jī)對 GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測，確 定出測站的觀測坐標(biāo)，測站的 已知坐標(biāo)與觀測坐標(biāo)之差即為 位臵的改正數(shù)。 一、單站 GPS的差分（ SRDGPS ) 單站差分按基準(zhǔn)站發(fā)送的信息方式來分，可分