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1、 武汉大学武汉大学 测绘学院测绘学院 GPSGPS原理及其应用课程组原理及其应用课程组GPS原理及其应用原理及其应用(十一十一)GPS原理及其应用原理及其应用第四章第四章 距离测量与距离测量与GPS定位定位4.6单点定位单点定位4.7相对定位相对定位GPS原理及其应用原理及其应用4.6单点定位单点定位GPS原理及其应用原理及其应用GPS测量定位方法分类测量定位方法分类定位模式定位模式绝对定位（单点定位）绝对定位（单点定位）相对定位相对定位差分定位差分定位定位时接收机天线的运动状态定位时接收机天线的运动状态静态定位天线相对于地固坐标系静止静态定位天线相对于地固坐标系静止动态定位天线相对于地固坐标
2、系运动动态定位天线相对于地固坐标系运动获得定位结果的时效获得定位结果的时效事后定位事后定位实时定位实时定位观测值类型观测值类型伪距测量伪距测量载波相位测量载波相位测量距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 GPS测量定位方法分类测量定位方法分类GPS原理及其应用原理及其应用单点定位简介单点定位简介定义定义单独利用一台接收机确定待定点在地固坐标系中绝对位单独利用一台接收机确定待定点在地固坐标系中绝对位置的方法置的方法定位结果与所用星历同属一坐标系的绝对坐标定位结果与所用星历同属一坐标系的绝对坐标采用广播星历时属采用广播星历时属WGS-84采用采用IGS International
3、GPS Service精密星历时为精密星历时为ITRF International Terrestrial Reference Frames特点特点优点：一台接收机单独定位，观测简单，可瞬时定位优点：一台接收机单独定位，观测简单，可瞬时定位缺点：精度主要受系统性偏差的影响，定位精度低缺点：精度主要受系统性偏差的影响，定位精度低应用领域应用领域低精度导航、资源普查、军事、低精度导航、资源普查、军事、.距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 单点定位简介单点定位简介GPS原理及其应用原理及其应用伪距单点定位的误差方程伪距单点定位的误差方程对于卫星对于卫星i，在某一个历元的误差方程为在
4、某一个历元的误差方程为距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 伪距单点定位的误差方程伪距单点定位的误差方程GPS原理及其应用原理及其应用单点定位有单点定位有4个待定参数，个待定参数，因而至少需因而至少需要同时观测要同时观测4颗以上的卫颗以上的卫星，才能同星，才能同时确定出所时确定出所有的待定参有的待定参数。数。伪距单点定位的误差方程伪距单点定位的误差方程对在某历元同时观测的对在某历元同时观测的n颗卫星，其误差方颗卫星，其误差方程及位置解为程及位置解为距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 伪距单点定位的误差方程伪距单点定位的误差方程GPS原理及其应用原理及其应用DO
5、P值值DOP（Dilution of Precision）GDOP Geometry Dilution of PrecisionPDOP Position Dilution of PrecisionTDOP Time Dilution of PrecisionHDOP Horizontal Dilution of PrecisionVDOP Vertical Dilution of PrecisionDOP值值的定义的定义距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 DOP值值GPS原理及其应用原理及其应用DOP值值DOP值与值与定位精度定位精度DOP值的性质值的性质DOP值与单点定位
6、时，所观测卫星的数量与分值与单点定位时，所观测卫星的数量与分布有关，它所表示的是定位的几何条件布有关，它所表示的是定位的几何条件DOP值值越小，定位的几何条件越好越小，定位的几何条件越好距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 DOP值值GPS原理及其应用原理及其应用DOP值值距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 DOP值值GPS原理及其应用原理及其应用DOP值值距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 DOP值值GPS原理及其应用原理及其应用载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程对于卫星对于卫星i，误差方程为误差方程为距离测量与距离测量与
7、GPS定位定位 单点定位单点定位 载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程GPS原理及其应用原理及其应用载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程若在若在k个历元里每历元均观测了个历元里每历元均观测了n颗相同的卫颗相同的卫星，则误差方程星，则误差方程距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程GPS原理及其应用原理及其应用载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程GPS原理及其应用原理及其应用载波
8、相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程假定在假定在k个个历元中连续历元中连续对对n颗颗卫星进行了观测，卫星进行了观测，则通常有则通常有3+k+n个个待待定参数（定参数（3个位置参数、个位置参数、k个个整周模糊度参数和整周模糊度参数和n个个接收机钟差参数接收机钟差参数），），因而，仅采用载波相因而，仅采用载波相位观测值无法实现瞬位观测值无法实现瞬时单点定位。时单点定位。GPS原理及其应用原理及其应用单点定位的误差源及应对方法单点定位的误差源及应对方法卫星星历卫星星历精密星历精密星历
9、卫星钟差卫星钟差精密钟差精密钟差、地面跟踪地面跟踪电离层延迟电离层延迟双频改正双频改正对流层延迟对流层延迟模型改正模型改正距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 单点定位的误差源及应对方法单点定位的误差源及应对方法GPS原理及其应用原理及其应用精密单点定位精密单点定位精密单点定位精密单点定位PPP Precise Point Positioning特点特点主要观测值为载波相位主要观测值为载波相位采用精密的卫星轨道和钟数据采用精密的卫星轨道和钟数据采用复杂的模型采用复杂的模型定位精度定位精度亚分米级亚分米级用途用途全球高精度测量全球高精度测量卫星定轨卫星定轨距离测量与距离测量与GP
10、S定位定位 单点定位单点定位 精密单点定位精密单点定位GPS原理及其应用原理及其应用4.7相对定位相对定位GPS原理及其应用原理及其应用概述概述定义定义确定进行同步观测的接收机之间相对位确定进行同步观测的接收机之间相对位置的定位方法，称为相对定位。置的定位方法，称为相对定位。定位结果定位结果与所用星历同属一坐标系的基线向量与所用星历同属一坐标系的基线向量（坐标差）及其精度信息（坐标差）及其精度信息采用广播星历时属采用广播星历时属WGS-84采用采用IGS International GPS Service精密星精密星历时为历时为ITRF International Terrestrial Re
11、ference Frame基线向量中含有：基线向量中含有：2个方位基准（一个个方位基准（一个水平方法，一个垂直方位）和水平方法，一个垂直方位）和1个尺度个尺度基准，不含有位置基准基准，不含有位置基准距离测量与距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 概述概述GPS原理及其应用原理及其应用概述概述特点特点优点：定位精度高优点：定位精度高缺点：缺点：多台接收共同作业，作业复杂多台接收共同作业，作业复杂数据处理复杂数据处理复杂不能直接获取绝对坐标不能直接获取绝对坐标应用应用高精度测量定位及导航高精度测量定位及导航相对定位相对定位距离测量与距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 概述概述GPS原
12、理及其应用原理及其应用观测方程观测方程非差观测方程非差观测方程单差观测方程单差观测方程双差观测方程双差观测方程距离测量与距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 观测方程观测方程GPS原理及其应用原理及其应用各种误差对相对定位结果的影响各种误差对相对定位结果的影响卫星轨道误差卫星轨道误差 削弱削弱卫星钟差卫星钟差 消除消除大气折射误差大气折射误差 削弱削弱接收机钟差接收机钟差 消除消除接收机天线相位中心偏差和变化接收机天线相位中心偏差和变化 消除消除距离测量与距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 各种误差对相对定位结果的影响各种误差对相对定位结果的影响GPS原理及其应用原理及其应用相对
13、定位的类型相对定位的类型静态定位静态定位普通静态定位普通静态定位快速静态定位快速静态定位Go and Stop快速确定整周未知数快速确定整周未知数动态定位动态定位动态定位中整周未知数的确定动态定位中整周未知数的确定静态初始化静态初始化动态初始化（动态初始化（OTF）实时动态定位（实时动态定位（RTK Real Time Kinematic）单单基准站基准站RTK多基准站多基准站RTK（网络网络RTK）距离测量与距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 相对定位的类型相对定位的类型GPS原理及其应用原理及其应用RTK 实时动态实时动态Real Time Kinematic距离测量与距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 RTK 实时动态实时动态