(20)-5.5 單點定位GNSS測量與數(shù)據(jù)處理

5.1利用測距碼測定衛(wèi)地距5.2載波相位測量5.3單差、雙差、三差觀測值5.4其他常用的線性組合觀測值5.5周跳的探測及修復5.6整周模糊度的確定5.7單點定位5.8相對定位5.9網(wǎng)絡RTK及CORS5.10差分GPS

第5章距離測量與定位方法1.測碼偽距觀測方程2.測相偽距觀測方程3.同一頻率的線性組合4.不同頻率的線性組合5.單點定位6.相對定位7.周跳的探測及修復8.整周模糊度的確定9.GNSS定位新技術發(fā)展單點定位keys1.基本概念2.標準單點定位SPP3.精度衰減因子DOP4.精密單點定位PPP絕對定位也稱單點定位:是指在協(xié)議地球坐標系中，直接確定觀測站相對于坐標原點（地球質(zhì)心）絕對坐標的一種方法?！敖^對”一詞主要是為了區(qū)別相對定位，絕對定位和相對定位區(qū)別:觀測方式數(shù)據(jù)處理定位精度應用范圍等優(yōu)點：一臺接收機即可獨立定位，作業(yè)自由，數(shù)據(jù)處理簡單缺點：受誤差影響顯著，定位精度較差非差相位精密單點定位技術（PrecisePointPositioning，PPP）：利用載波相位觀測值以及IGS等組織提供的高精度的衛(wèi)星星歷及衛(wèi)星鐘差來進行高精度單點定位的方法?！?.5.1基本概念絕對定位的基本原理：空間距離后方交會以GPS衛(wèi)星和用戶接收機天線之間的距離（或距離差）觀測量為基礎，根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時坐標，來確定接收機天線所對應的點位，即觀測站的位置。GPS采用單程測距原理實際觀測的站星距離均含有衛(wèi)星鐘和接收機鐘同步差的影響（偽距）衛(wèi)星鐘差可根據(jù)導航電文中給出的有關鐘差參數(shù)加以修正接收機的鐘差作為未知參數(shù)，與觀測站坐標一并求解一個觀測站求解4個未知數(shù)，至少需要4個同步偽距觀測值根據(jù)天線所處的狀態(tài)分為動態(tài)絕對定位靜態(tài)絕對定位觀測量都是站星偽距根據(jù)觀測量的性質(zhì)，偽距有測碼偽距測相偽距絕對定位分為測碼偽距絕對定位測相偽距絕對定位偽距：含誤差影響的站星距離通過碼相位觀測或載波相位觀測確定的不可避免地含有：衛(wèi)星鐘與接收機鐘非同步誤差電離層、對流層大氣折射等誤差于歷元t觀測站至所測衛(wèi)星之間的偽距已經(jīng)經(jīng)過衛(wèi)星鐘差改正：取則測碼偽距觀測方程可寫為

或§5.5.2標準單點定位SPP若取觀測站坐標的初始（近似）向量為Xi0=(X0Y0Z0)T，改正數(shù)向量為

Xi=(

X

Y

Z)iT，則線性化取至一次微小項后得或?qū)憺槭街衅渲杏纱丝傻蒙鲜降那蠼庖话悴捎玫?，根?jù)所取觀測站坐標的初始值，在一次求解后，利用所求坐標的改正數(shù)，更新觀測站坐標初始值，重新迭代，通常迭代2-3次即可獲得滿意結果。當僅觀測4顆衛(wèi)星時，無多余觀測量，解算是唯一的。如果同步觀測的衛(wèi)星數(shù)nj大于4顆時，則需利用最小二乘法平差求解。誤差方程組的形式為根據(jù)最小二乘法平差求解解的精度為：

mz為解的中誤差

0為偽距測量中誤差

Qii為權系數(shù)陣Qz主對角線的相應元素測碼偽距絕對定位模型廣泛用于船只、飛機、車輛等運動目標的導航、監(jiān)督和管理。靜態(tài)絕對定位時觀測站是固定的，同步觀測不同衛(wèi)星，取得多歷元的偽距觀測量，通過最小二乘平差，提高定位精度。若nt為觀測歷元數(shù)，在忽略接收機鐘差隨時間變化的情況下，可得相應的誤差方程：其中按最小二乘法求解：注意：在組成系數(shù)陣時，在不同歷元觀測的衛(wèi)星數(shù)一般不同！測相偽距動態(tài)絕對定位法若于歷元t同步觀測nj顆衛(wèi)星，則可列出nj個誤差方程：觀測量總數(shù)與所觀測的衛(wèi)星數(shù)nj相等，而待定未知數(shù)為4+nj，可知利用測相偽距進行動態(tài)定位一般無法實時求解。解決初始化在運動過程中，保持連續(xù)跟蹤

其中：取符號按最小二乘法求得測碼偽距動態(tài)絕對定位實時動態(tài)單點定位，運動目標的導航監(jiān)控和管理測碼偽距靜態(tài)絕對定位應用于測量工作的單點定位，比較精確地測定觀測站在WGS-84中的絕對坐標測相偽距靜態(tài)絕對定位應用于大地測量中的單點定位工作，為相對定位的參考站提供精密的起始絕對坐標§5.5.3精度衰減因子DOP利用GPS進行絕對定位或單點定位時，定位精度主要取決于所測衛(wèi)星在空間的幾何分布（又稱為衛(wèi)星分布的幾何圖形）觀測量精度DOP-DilutionOfPrecision，譯為相關精度因子，或精度衰減因子、精度系數(shù)、精度彌散

mx=DOP

0

DOP-權系數(shù)陣主對角線元素的函數(shù)

0-偽距測量中誤差當以測碼偽距為觀測量，進行動態(tài)絕對定位時，其權系數(shù)陣可一般地表示為空間直角坐標系下在大地坐標系下根據(jù)方差與協(xié)方差的傳播定律有Qx實踐中，可選用不同的精度評價模型和相應的精度因子，通常有：HDOP平面位置精度因子(horizontalDOP)：相應的平面位置精度VDOP-高程精度因子(VerticalDOP)：相應的高程精度PDOP-空間位置精度因子(PositionDOP)：相應的三維定位精度TDOP-接收機鐘差精度因子(TimeDOP)：鐘差精度GDOP-幾何精度因子(GeometricDOP)：描述空間位置誤差和時間誤差綜合影響的精度因子，相應的中誤差實踐中，可選用不同的精度評價模型和相應的精度因子，通常有：HDOP平面位置精度因子(horizontalDOP)：相應的平面位置精度VDOP-高程精度因子(VerticalDOP)：相應的高程精度PDOP-空間位置精度因子(PositionDOP)：相應的三維定位精度TDOP-接收機鐘差精度因子(TimeDOP)：鐘差精度GDOP-幾何精度因子(GeometricDOP)：描述空間位置誤差和時間誤差綜合影響的精度因子，相應的中誤差GDOP較小GDOP較大衛(wèi)星分布的幾何圖形對精度因子的影響GPS絕對定位的誤差與精度因子DOP的大小成正比，在偽距觀測精度

0確定的情況下，如何使精度因子的數(shù)值盡可能減小，是提高定位精度的一個重要途徑。由于精度因子與所測衛(wèi)星的空間分布有關，因此也稱觀測衛(wèi)星的圖形強度因子。

衛(wèi)星的運動以及觀測衛(wèi)星的選擇不同，所測衛(wèi)星在空間分布的幾何圖形是變化的，導致精度因子的數(shù)值也是變化的。觀測衛(wèi)星的選擇：理論分析得出在由觀測站至4顆衛(wèi)星的觀測方向中，當任意兩方向之間的夾角接近109.50時，其六面體的體積最大。但實際觀測中，為減弱大氣折射的影響，所測衛(wèi)星的高度角不能過低。因此在滿足衛(wèi)星高度角要求的條件下，盡可能使六面體體積接近最大。實際工作中一衛(wèi)星處于天頂，其余3衛(wèi)星相距1200，所構成的六面體體積接近最大。單天解精度：平面1-3cm，高程2-4cm實時精度：分米級觀測方程主要解決問題精密星歷和衛(wèi)星鐘差進行內(nèi)插CS、粗差、AR：M-W