GPS绝对定位与相对定位

第五章GPS卫星定位基本原理5.5GPS绝对定位与相对定位厦门理工学院空间系主要内容•GPS绝对定位原理•卫星几何分布精度因子•相对定位的基本概念•单差观测模型•双差观测模型•三差观测模型一、GPS绝对定位原理GPS绝对定位是以地球质心为参考点，确定接收机天线在WGS-84坐标系中的绝对位置。由于定位过程仅需一台接收机，因此又称为单点定位。–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•测码伪距观测方程的线性化形式：•测相伪距观测方程的线性化形式：)()()()()())(()(0~tTtItCZtmYtlXtkttjijijiijiijiijijiji)()()()()()())(()(00~tNtTtItCZtmYtlXtkttjijijijiijiijiijijiji)()()()(~tTtItCttjijijijiji)()()()()(0~tNtTtItCttjijijijijiji•对在某历元同时观测的n颗卫星，其误差方程及位置解为：4)()()()()(.)()()()()()(1....11.)()()(...)()()()()()(2011020222210111122211121022222022221111101111nVVVcVVVcVVVccVdZdYdXnmlnmlnmlVVVVVVcVcdZndYmdXlVVVVcVcdZndYmdXlVVVVcVcdZndYmdXlVnntropnionntntropionttropionttnnnnntropnionntnntnnnntropiontttropionttSSSRSRSRSRVVQDBBQlBBBxlxBVlBxVT0TTT；；；；；；用矩阵形式表示：卫星几何分布精度因子•平面位置精度衰减因子•高程精度衰减因子•空间位置精度衰减因子•接收机钟差精度衰减因子•几何精度衰减因子HDOPmggHDOPH0212211VDOPmgVDOP0V2133PDOPmqqqPDOPP021332211TDOPmqTDOPT02144GDOPmqqqqGDOPG02144332211•精度因子与所测卫星的空间分布有关•六面体体积最大情形：一颗卫星处于天顶，其余3颗卫星相距120度。三、相对定位的基本概念•相对定位：将两台接收机分别安置在基线的两个端点，其位置静止不动，并同步观测相同的4颗以上GPS卫星，确定基线两个端点在协议地球坐标系中的相对位置，这种定位模式称为相对定位。用户站用户站•基本观测量：载波相位•中等长度的基线(100-500km)，相对定位精度可达10-6～10-7，甚至更好•缺点：观测时间过长•解决办法：整周未知数快速逼近法•载波相位观测方程•从中可以看出，静态相对定位受哪些因素的影响。)()()()()(0~tNtCtCtTtIttjijijijijiji•GPS误差对两个观测站或者多个观测站同步观测相同卫星具有较强的相关性•GPS相对定位中的组合方式是发现这些相关性，从而消除误差最好的方法•组合方式有三种：单差、双差和三差。四、单差观测模型•单差：指不同观测站，同步观测相同卫星所得观测量之差。•形式一：接收机(测站)间求差（单差常用）•形式二：卫星间求差•形式三：不同时刻(历元)求差•求差后的线性组合作为虚拟观测值•测站间求单差的虚拟观测模型具有以下优点：•卫星钟差完全消除；•大大消弱了卫星星历误差；•大大消弱了对流层和电离层的影响，在短距离内几乎可以完全消除；五、双差观测模型•双差：不同测站，同步观测同一组卫星，所得单差观测量之差。•双差观测方程在t1时刻均含有相同的接收机钟差，因此，在卫星间求差后，不再存在钟差。也就是说在双差模型中可以消除钟差影响。六、三差观测模型•三差：不同历元，同步观测同一组卫星所得双差观测量之差。•优点：不存在整周未知数•总结：•在一个测站上对两个观测目标进行观测，将观测值求差；或在两个测站上对同一个目标进行观测，将观测值求差；或在一个测站上对一个目标进行两次观测求差。其目的是消除公共误差，提高定位精度，利用求差后的观测值解算两观测站之间的基线向量。单差双差三差