GPS相對定位與絕對定位

1、海洋海洋111 111 戴德鑫戴德鑫 2011122769 2011122769 什么是相對定位？什么是相對定位？ 相對定位相對定位是利用兩臺是利用兩臺GPSGPS接收機，分別安置在接收機，分別安置在基線的兩端，同步觀測相同的基線的兩端，同步觀測相同的GPSGPS衛(wèi)星，以確定基衛(wèi)星，以確定基線在協(xié)議地球坐標系中的相對位置和基線向量。相線在協(xié)議地球坐標系中的相對位置和基線向量。相對定位方法一般可推廣到多臺接收機安置在若干條對定位方法一般可推廣到多臺接收機安置在若干條基線的端點，通過同步觀測基線的端點，通過同步觀測GPSGPS衛(wèi)星，以確定多條衛(wèi)星，以確定多條基線向量。基線向量。T1T2s1s2s3

2、s4相對定位的分類相對定位的分類靜態(tài)相對定位靜態(tài)相對定位 1.定義定義 用兩臺接接收機分別安置在基線的兩個端點，用兩臺接接收機分別安置在基線的兩個端點，其位置靜止不動，同步觀測相同的其位置靜止不動，同步觀測相同的4顆以上衛(wèi)星，確顆以上衛(wèi)星，確定兩個端點在協(xié)議地球坐標系中的相對位置，這就定兩個端點在協(xié)議地球坐標系中的相對位置，這就叫做靜態(tài)相對定位。叫做靜態(tài)相對定位。 2.定位原理定位原理 在一個范圍不大的區(qū)域內(nèi)，同步觀測相同的衛(wèi)在一個范圍不大的區(qū)域內(nèi)，同步觀測相同的衛(wèi)星，衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘鐘差、接收機鐘差以星，衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘鐘差、接收機鐘差以及電離層和對流層的折射誤差等，對觀測量的影

3、響及電離層和對流層的折射誤差等，對觀測量的影響具有一定的相關性，利用觀測量的不同線性組合，具有一定的相關性，利用觀測量的不同線性組合，進行相對定位，就可以有效地減弱上述誤差對定位進行相對定位，就可以有效地減弱上述誤差對定位的影響。的影響。3.定位精度定位精度 5mm+1ppmD 廣播星歷廣播星歷 10-6-10-7 精密星歷精密星歷 10-8-10-94.定位特點定位特點 在觀測過程中，接收機固定不動，這樣可以通過連續(xù)觀在觀測過程中，接收機固定不動，這樣可以通過連續(xù)觀測取得足夠多的多余觀測數(shù)據(jù)，提高定位精度。測取得足夠多的多余觀測數(shù)據(jù)，提高定位精度。 一般采用載波相位觀測值作為基本觀測量。載波

4、頻率大、一般采用載波相位觀測值作為基本觀測量。載波頻率大、波長短，測量精度遠高于測碼偽距測量。波長短，測量精度遠高于測碼偽距測量。 為提高精度，一般將觀測值進行求差，形成新的觀測值為提高精度，一般將觀測值進行求差，形成新的觀測值（虛擬觀測值），以此消除衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘鐘差、（虛擬觀測值），以此消除衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘鐘差、接收機鐘差以及電離層和對流層的折射誤差等的影響。接收機鐘差以及電離層和對流層的折射誤差等的影響。5.優(yōu)點優(yōu)點消除或減弱一些具有系統(tǒng)性誤差的影響，消除或減弱一些具有系統(tǒng)性誤差的影響，如衛(wèi)星軌道誤差、鐘差和大氣折射誤差等。如衛(wèi)星軌道誤差、鐘差和大氣折射誤差等。減少平差計算

5、中未知數(shù)的個數(shù)。減少平差計算中未知數(shù)的個數(shù)。6.缺點缺點 靜態(tài)相對定位的觀測每個點需要靜態(tài)相對定位的觀測每個點需要30分分鐘以上，而且數(shù)據(jù)需要測后處理，因此無鐘以上，而且數(shù)據(jù)需要測后處理，因此無法進行導航。法進行導航。1、定義：用一臺接收機安置在基準站上固定不動，另一臺接收機安置在運、定義：用一臺接收機安置在基準站上固定不動，另一臺接收機安置在運 動載體上，兩臺接收機同時觀測相同衛(wèi)星，以確定運動點相對與動載體上，兩臺接收機同時觀測相同衛(wèi)星，以確定運動點相對與基基 準站的實時位置。準站的實時位置。2、分類：動態(tài)相對定位根據(jù)觀測量的不同，分為以、分類：動態(tài)相對定位根據(jù)觀測量的不同，分為以測碼偽距測

6、碼偽距為觀測量的動為觀測量的動 態(tài)相對定位，以態(tài)相對定位，以測相偽距測相偽距為觀測量的動態(tài)相對定位為觀測量的動態(tài)相對定位。測碼偽距動態(tài)相對定位：測碼偽距動態(tài)相對定位：目前實時定位精度為米級。以相對定位原理為基礎目前實時定位精度為米級。以相對定位原理為基礎的實時差分的實時差分GPS可有效減弱衛(wèi)星誤差、鐘差、大氣折射誤差以及可有效減弱衛(wèi)星誤差、鐘差、大氣折射誤差以及SA政策影政策影響，定位精度遠遠高于測碼偽距動態(tài)絕對定位。響，定位精度遠遠高于測碼偽距動態(tài)絕對定位。測相偽距動態(tài)相對定位：測相偽距動態(tài)相對定位：是預先初始化或動態(tài)解算載波相位鄭整周未知數(shù)為是預先初始化或動態(tài)解算載波相位鄭整周未知數(shù)為基礎

7、的一種高精度動態(tài)相對定位法，目前較小范圍內(nèi)（小于基礎的一種高精度動態(tài)相對定位法，目前較小范圍內(nèi)（小于20km）,定位定位精度達精度達1-2cm。動態(tài)相對定位動態(tài)相對定位3、定位原理、定位原理1）設置基準站設置基準站-在測區(qū)內(nèi)部設在測區(qū)內(nèi)部設置基準站，安置接收機連續(xù)跟置基準站，安置接收機連續(xù)跟蹤觀測蹤觀測 4 顆衛(wèi)星；顆衛(wèi)星；2) 設置流動站設置流動站-在運動平臺上在運動平臺上設置接收機；設置接收機；目前普遍采用的差分組合目前普遍采用的差分組合單差（單差（Single-DifferenceSD）:在不同觀測站，同步在不同觀測站，同步觀測相同衛(wèi)星所得觀測量之差。表示為觀測相同衛(wèi)星所得觀測量之差。表

8、示為：)()()(12tttjjj單差單差雙差（雙差（Double-DifferenceDD）：在不同觀測站）：在不同觀測站，同同步觀測同一組衛(wèi)星，所得單差之差。符號表示為步觀測同一組衛(wèi)星，所得單差之差。符號表示為：)()()()()()()(1212tttttttjjkkjkk雙差雙差三差（三差（Triple-DifferenceTD）：于不同歷元，同步）：于不同歷元，同步觀測同一組衛(wèi)星，所得觀測量的雙差之差。表達式為：觀測同一組衛(wèi)星，所得觀測量的雙差之差。表達式為：)()()()()()()()()()()(111211122122212212tttttttttttjjkkjjkkkkk三

9、差三差所以，上述式子主要是為了消除以下影響：所以，上述式子主要是為了消除以下影響：單差方程式單差方程式：消除衛(wèi)星鐘差的影響消除衛(wèi)星鐘差的影響雙差方程式：雙差方程式：消除了接收機鐘差的影響消除了接收機鐘差的影響三差方程式：三差方程式：方程右端的未知數(shù)只有觀測站方程右端的未知數(shù)只有觀測站T2 的的坐標坐標，消除了整周未知數(shù)的影響消除了整周未知數(shù)的影響絕對定位簡介絕對定位簡介GPS絕對定位原理：絕對定位原理： GPS絕對定位也叫單點定位，即利用絕對定位也叫單點定位，即利用GPS衛(wèi)星和用衛(wèi)星和用戶接收機之間的距離觀測值直接確定用戶接收機天線在戶接收機之間的距離觀測值直接確定用戶接收機天線在WGS-84

10、坐標系中相對于坐標原點坐標系中相對于坐標原點地球質(zhì)心的絕對地球質(zhì)心的絕對位置。絕對定位又分為靜態(tài)絕對定位和動態(tài)絕對定位。位置。絕對定位又分為靜態(tài)絕對定位和動態(tài)絕對定位。絕對定位的特點：絕對定位的特點：1、定位精度受衛(wèi)星軌道誤差、鐘差和信號傳播誤差等、定位精度受衛(wèi)星軌道誤差、鐘差和信號傳播誤差等因素的影響。盡管可以通過一定的模型進行削弱，但是因素的影響。盡管可以通過一定的模型進行削弱，但是殘差仍不可忽視，因此精度低，遠不能滿足精密大地測殘差仍不可忽視，因此精度低，遠不能滿足精密大地測量的求；量的求；2、只需一臺接收機觀測衛(wèi)星進行定位，定位原理、設、只需一臺接收機觀測衛(wèi)星進行定位，定位原理、設備和操作過程簡單、方便。常用于精度要求不高的運動備和操作過程簡單、方便。常用于精度要求不高的運動載體的導航。載體的導航。 相對定位可以消除或減弱一些具有系統(tǒng)性誤差相對定位可以消除或減弱一些具有系統(tǒng)性誤差的影響，如衛(wèi)星軌道誤差、鐘差和大氣折射誤差等，的影響，如衛(wèi)星軌道誤差、鐘差和大氣折射誤差等，而絕對而絕對定位受衛(wèi)星軌道誤差，鐘同步誤差及信號傳定位受衛(wèi)星軌道誤差，鐘同步誤差及信號傳播誤差等因素的影響，精度只能達到米級