【正文】 安設(shè) GPS接收機(jī) Ti（ i=1， 2） ， 對(duì)衛(wèi)星 sk和 sj與歷元 t1和 t2進(jìn)行 同步觀測(cè) ， 則對(duì)任一頻率 Li（ i=1， 2） ， 有獨(dú)立的載波相位觀測(cè)量 ?j1(t1)、 ?j1(t2)、 ?k1(t1)、 ?k1(t2)、 ?j2(t1)、?j2(t2)、 ?k2(t1)、 ?k2(t2) 。 )()()()]()([)()( ,1,101111 tttNttttctt j Tj IPjjjj ???????? ??????(一 ) 單差法 ? 單差觀測(cè)量通常是指 不同觀測(cè)站同步觀測(cè)相同衛(wèi)星所得觀測(cè)量之差 ， 其表達(dá)形式為 ? 相應(yīng)的觀測(cè)方程為 ? 可見(jiàn)式中已經(jīng)消去了兩站共視 衛(wèi)星 sj的時(shí)鐘誤差 ?tj(t)， 另外 對(duì)流層折射與電離層折射 部分也都 有所消弱 。 )]()()()([)]()()()([)()(),(11121112212221222,1,22,1,212,1,2ttttttttttttjjkkjjkkjkjkjk?????????????????????)]()()()([)]()()()([),( 111211122122212212,1,2 tttttttttt jjkkjjkkjk ?????????? ????????)t(j 22?)t(j 21?)t(j 12?)t(j 11?)t(k 21?)t(k 22?)t(k 21?)t(k 11?圖 26 GPS相對(duì)定位的觀測(cè)量 T1 T2 第二章 GPS測(cè)量的實(shí)施 ? 前面介紹了有關(guān) GPS定位的基本概念和原理，本章將介紹目前 GPS測(cè)量實(shí)施的主要過(guò)程，作業(yè)的基本方法和原則。 如果按照 GPS測(cè)量實(shí)施的工作程序 ， 則大體可分為這樣幾個(gè)階段：網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)；選點(diǎn)與建立標(biāo)志；外業(yè)觀測(cè)；成果檢核與處理 。 所以 ， 在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中 ， 要根據(jù)用戶的實(shí)際需要和可能 ， 慎重確定 。 圖形的基本形式如下 。因此在快速靜態(tài)定位和準(zhǔn)動(dòng)態(tài)定位等快速作業(yè)模式中，大都采用這種網(wǎng)形，它被廣泛地應(yīng)用于工程放樣、邊界測(cè)量、地籍測(cè)量和碎部測(cè)量等。 ? 選點(diǎn)工作通常應(yīng)遵守的 原則 是 ? （ 1） 觀測(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離大功率的無(wú)線電發(fā)射臺(tái)和高壓輸電線 ， 以避免其周?chē)艌?chǎng)對(duì) GPS衛(wèi)星信號(hào)的干擾 。點(diǎn)的標(biāo)石和標(biāo)志必須穩(wěn)定 、 堅(jiān)固 ， 以利長(zhǎng)久保存和利用 。 但是 ， 隨著 GPS定位技術(shù)的發(fā)展和普及 ， 重測(cè)一個(gè)點(diǎn) ， 將可能比建造和長(zhǎng)久保持一個(gè)點(diǎn)更經(jīng)濟(jì) ， 那時(shí) ， 除上述以研究動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象為目的的監(jiān)測(cè)網(wǎng) 、 衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)和作為坐標(biāo)系統(tǒng)維持和傳遞國(guó)家 GPS控制網(wǎng)之外 ， 建造長(zhǎng)久保護(hù)的標(biāo)志點(diǎn) ， 可能將不再是必要的了 。 其中 ， 有關(guān)儀器的檢驗(yàn) ， 將在 5節(jié)另行介紹 。 1. 觀測(cè)工作量的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ? 外業(yè)觀測(cè)的工作量 ， 與用戶的要求精度和采用的接收機(jī)類(lèi)型和數(shù)量 ，以及作業(yè)模式等因素有關(guān) 。 ? 另外 ， 為了有助于外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)的檢核 ， 增加可靠性 ， 通常根據(jù)不同的精度要求 ， 基線測(cè)量中 ， 同步觀測(cè)的時(shí)段數(shù)以及時(shí)段的長(zhǎng)度 ， 應(yīng)滿足表5規(guī)定 。 無(wú)論是絕對(duì)定位或相對(duì)定位 。 PDOP的限制 表 6 級(jí) 別 A B C D、 E 單頻 /雙頻 雙頻 雙頻 雙頻或單頻 單頻或雙頻 標(biāo)稱精度 優(yōu)于5mm+ 優(yōu)于 5mm+1ppm 優(yōu)于5mm+2ppm 優(yōu)于5mm+3ppm 級(jí) 別 A B C D、 E 觀測(cè)量 載波相位 載波相位 載波相位 載波相位 同步觀測(cè)接收機(jī)數(shù) ?4 ?3 ?2 ?2 GPS接收機(jī)的配置 續(xù)表 觀測(cè)工作 ? 觀測(cè)工作主要包括：天線安置 ， 觀測(cè)作業(yè) ， 觀測(cè)記錄和觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量判定等 。 ? ?當(dāng)天線需安置在三角點(diǎn)覘標(biāo)的基板上時(shí) ， 應(yīng)先將覘標(biāo)頂部拆除 ， 以防止對(duì)信號(hào)的干擾 。 定向誤差依定位的精度不同而異 ，一般應(yīng)不超過(guò) ?3?～ 5?。 ? 所謂天線高 ， 系指天線的相位中心 ， 至觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志中心頂端的垂直距離 。 觀測(cè)作業(yè)的主要任務(wù)是捕獲 GPS衛(wèi)星信號(hào) ， 并對(duì)其進(jìn)行跟蹤 、處理和量測(cè) ， 以獲取所需要的定位信息和觀測(cè)數(shù)據(jù) 。 ? 一般來(lái)說(shuō) ， 在外業(yè)觀測(cè)工作中 ， 操作人員應(yīng)注意以下事項(xiàng)： ? ?當(dāng)確認(rèn)外接電源電纜及天線等各項(xiàng)聯(lián)結(jié)完全無(wú)誤后 ， 方可接通電源 ， 啟動(dòng)接收機(jī)； ? ?開(kāi)機(jī)后 ， 接收機(jī)的有關(guān)指和儀表數(shù)據(jù)顯示正常時(shí) ， 方能進(jìn)行自測(cè)試和輸入有關(guān)測(cè)站和時(shí)段控制信息； ? ?接收機(jī)在開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)后 ， 用戶應(yīng)注意查看有關(guān)觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)量 、 衛(wèi)星號(hào) 、 相位測(cè)量殘差 ， 實(shí)時(shí)定位結(jié)果及其變化 、 存儲(chǔ)介質(zhì)記錄等情況； ? ?在觀測(cè)過(guò)程中 ， 接收機(jī)不得關(guān)閉并重新啟動(dòng)；不準(zhǔn)改變衛(wèi)星高度角的限值；不準(zhǔn)改變天線高； ? ?每一觀測(cè)時(shí)段中 ， 氣象資料一般應(yīng)在時(shí)段始末及中間各觀測(cè)記錄一次 ， 當(dāng)時(shí)段較長(zhǎng)時(shí) （ 如超過(guò) 60分 ） ， 應(yīng)適當(dāng)增加觀測(cè)次數(shù)； ? ?觀測(cè)站的全部預(yù)定作業(yè)項(xiàng)目 ， 經(jīng)檢查均已按規(guī)定完成 ， 且記錄與資料均完整無(wú)誤后 ， 方可遷站 。它與 GPS接收設(shè)備的軟件和硬件密切相關(guān)。現(xiàn)將這些不同作業(yè)模式的特點(diǎn)及其適用范圍，簡(jiǎn)單地介紹如下。 ? 適應(yīng)范圍： ? 進(jìn)行島嶼與大陸聯(lián)測(cè)； ? ? 該作業(yè)模式要求，在觀測(cè)中必須至少跟蹤 4顆衛(wèi)星，同時(shí)流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相距，不超過(guò) 15km。 ? 適用范圍： ? 準(zhǔn)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位模式 ? 作業(yè)方法： ? 在測(cè)區(qū)選擇一基準(zhǔn)站 ， 并在其上安置一臺(tái)接收機(jī) ， 連續(xù)跟蹤所有可見(jiàn)衛(wèi)星； ? 置另一臺(tái)流動(dòng)的接收機(jī)于起始點(diǎn) (例如圖 10中 1號(hào)點(diǎn) )觀測(cè)數(shù)分鐘 ， 以便快速確定整周未知數(shù)； ? 在保持對(duì)所測(cè)衛(wèi)星連續(xù)跟蹤的情況下 ， 流動(dòng)的接收機(jī)依次遷到 2， 3… 號(hào)流動(dòng)點(diǎn)各觀測(cè)數(shù)分鐘 。 在作業(yè)過(guò)程中 ， 即使偶然發(fā)生失鎖 ， 只要在失鎖的流動(dòng)點(diǎn)上 ， 延長(zhǎng)觀測(cè)數(shù)分鐘 ， 仍可繼續(xù)按該模式作業(yè) 。 剖面測(cè)量和路線測(cè)量； ? 另一臺(tái)接收機(jī)，安置在運(yùn)動(dòng)的載體上 (見(jiàn)圖 11)，在出發(fā)點(diǎn)按快速靜態(tài)相對(duì)定位法，靜止觀測(cè)數(shù)分鐘，以進(jìn)行初始化； ? ?運(yùn)動(dòng)的接收機(jī)從出發(fā)點(diǎn)開(kāi)始，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，按預(yù)定的采樣間隔自動(dòng)觀測(cè)。 精密測(cè)定載體的運(yùn)動(dòng)軌跡； ? 圖 11 動(dòng)態(tài)相對(duì)定位模式 基準(zhǔn)站 9 1 2 3 4 11 7 8 6 5 10 12 第 7節(jié) 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)及其應(yīng)用 GPS 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位方法概述 ? 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài) (Real Time Kinematic—RTK)測(cè)量系統(tǒng) ， 是 GPS測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合 ， 而構(gòu)成的組合系統(tǒng) 。 但是 ，利用這些測(cè)量模式 ， 如果不與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)相結(jié)合 ， 其定位結(jié)果均需通過(guò)觀測(cè)數(shù)據(jù)的測(cè)后處理而獲得 。 ? 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的基本思想是 ， 在基準(zhǔn)站上安置一臺(tái) GPS接收機(jī) ，對(duì)所有可見(jiàn) GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)地觀測(cè) ， 并將其觀測(cè)數(shù)據(jù) ， 通過(guò)無(wú)線電傳輸設(shè)備 ， 實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶觀測(cè)站 。不過(guò)，這一測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用，也明顯地增加了用戶的設(shè)備投資。 在城區(qū)可考慮設(shè)在樓頂平臺(tái)上 。 ? 數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備 ， 要充分保證傳輸數(shù)據(jù)的可靠性 ， 其頻率和功率的選擇主要決定于用戶站與基準(zhǔn)站間的距離 ， 環(huán)境質(zhì)量 ， 數(shù)據(jù)的傳輸速度 。 ? 目前 ， 由于快速解算和動(dòng)態(tài)解算整周未知數(shù)的發(fā)展 ， 為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的實(shí)施奠定了基礎(chǔ) 。 ? 采用這種模式作業(yè)時(shí) ， 用戶站的接收機(jī)在流動(dòng)過(guò)程中 ， 可以不必保持對(duì) GPS衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤 ， 其定位精度可達(dá)1cm～ 2cm。 目前 ，其定位的精度可達(dá)厘米級(jí) 。 ? 之后 ， 運(yùn)動(dòng)的接收機(jī)按預(yù)定的采樣時(shí)間間隔自動(dòng)地進(jìn)行觀測(cè) ， 并連同基準(zhǔn)站的同步觀測(cè)數(shù)據(jù) ， 實(shí)時(shí)地確定采樣點(diǎn)的空間位置 。 這時(shí) ， 對(duì)陸上的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)來(lái)說(shuō) ， 可以在衛(wèi)星失鎖的觀測(cè)點(diǎn)上 ， 靜止地觀測(cè)數(shù)分鐘 ， 以便重新初始化 ， 或者利用動(dòng)態(tài)初始化 （ AROF）技術(shù) ， 重新初始化 ， 而對(duì)海上和空中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)來(lái)說(shuō) ， 則只有應(yīng)用 AROF技術(shù) ， 重新完成初始化的工作 。 ? 智能交通系統(tǒng)（ Intelligent Transport Systems，簡(jiǎn)稱 ITS）就是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效地綜合運(yùn)用于整個(gè)交通系統(tǒng)，而建立起來(lái)的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的運(yùn)輸綜合管理系統(tǒng)。 這種閉合差的數(shù)值雖然一般較小 ， 但實(shí)際觀測(cè)中也可把它作為成果質(zhì)量的一種檢核標(biāo)準(zhǔn) 。 即同一基線邊 ， 多歷元同步觀測(cè)值的平差計(jì)算 。 利用上述基線向量的平差結(jié)果 ， 作為相關(guān)觀測(cè)量 ， 進(jìn)行網(wǎng)的整體平差 。 因此 ， 上述 GPS網(wǎng) ， 在WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)中的平差結(jié)果 ， 尚需按用戶的要求 ， 進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 ， 或者為了改善已有的經(jīng)典地面控制網(wǎng) ， 確定GPS網(wǎng)與經(jīng)典地面網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù) ， 需要進(jìn)行兩網(wǎng)的聯(lián)合平差 。正當(dāng)人們?cè)谔接懡鉀Q GPS技術(shù)存在的這些問(wèn)題的時(shí)候 ， 當(dāng)今世界上的另一導(dǎo)航定位系統(tǒng) ? 俄羅斯的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) （ the Global Navigation Satellite System， 簡(jiǎn)記為GLONASS） 的建立引起了世人的極大關(guān)注 。 2 、 GLONASS的產(chǎn)生背景 ? 本世紀(jì) 70年代 ， 作為對(duì)美國(guó)宣布建立和發(fā)展 GPS的反應(yīng) ， 前蘇聯(lián)國(guó)防部構(gòu)想了 GLONASS。 然而 ， Leeds大學(xué)的 Peter Daly教授和它的研究生們經(jīng)過(guò)努力 ，偵察出了 GLONASS衛(wèi)星信號(hào)結(jié)構(gòu)的一些細(xì)節(jié) 。 自此 ， 有關(guān) GLONASS的信息越來(lái)越明朗 。但是這兩個(gè)系統(tǒng)受到美、俄兩國(guó)軍方的嚴(yán)密控制，其信號(hào)的可靠性無(wú)法得到保證。為了能在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域中占有一席之地，歐洲認(rèn)識(shí)到建立擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重要性。計(jì)劃分成四個(gè)階段：論證階段，時(shí)間為 2022年；系統(tǒng)研制和在軌確認(rèn)階段，包括研制衛(wèi)星及地面設(shè)施，系統(tǒng)在軌確認(rèn)，時(shí)間為 2022年至 2022年；星座布設(shè)階段，包括制造和發(fā)射衛(wèi)星，地面設(shè)施建設(shè)并投入使用，時(shí)間為 2022年至 2022年；運(yùn)營(yíng)階段，從 2022年開(kāi)始。 “伽利略”衛(wèi)星導(dǎo)航計(jì)劃 開(kāi)放服務(wù)包括定位、導(dǎo)航和時(shí)間信號(hào)服務(wù)，但不包括系統(tǒng)集成信息。開(kāi)放服務(wù)將與商業(yè)和生命安全服務(wù)共享兩個(gè)開(kāi)放的導(dǎo)航信號(hào)。商業(yè)服務(wù)中將包含集成信息，時(shí)間信號(hào)的精度將會(huì)高達(dá)到 100納秒。官方服務(wù)將包括以下三種：生命安全服務(wù)、官方管理服務(wù)和搜救服務(wù)。官方管理服務(wù)的信號(hào)將由經(jīng)過(guò)編制的測(cè)距碼和集成數(shù)據(jù)組成。衛(wèi)星星座將由 30顆衛(wèi)星組成，衛(wèi)星采用中等地球軌道，衛(wèi)星均勻地分布在高度約為。地面控制設(shè)施管理衛(wèi)星星座及測(cè)定和播送集成信息。區(qū)域部分將由一個(gè)用于監(jiān)測(cè)信號(hào)集成信息的測(cè)站網(wǎng)和一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心組成。系統(tǒng)通過(guò)服務(wù)中心向用戶提供接口，存儲(chǔ)和發(fā)布信息，支持開(kāi)發(fā)應(yīng)用。 它的定位基于三球交會(huì)原理，即以 2顆衛(wèi)星的已知坐標(biāo)為圓心，各以測(cè)定的本星至用戶機(jī)距離為半徑，形成 2個(gè)球面，用戶機(jī)必然位于這 2個(gè)球面交線的圓弧上。 簡(jiǎn)短通信： 北斗系統(tǒng)用戶終端具有雙向數(shù)字報(bào)文通信能力，可以一次傳送超過(guò) 100個(gè)漢字的信息。系統(tǒng)可以為船舶運(yùn)輸、公路交通、鐵路運(yùn)輸、野外作業(yè)、水文測(cè)報(bào)、森林防火、漁業(yè)生產(chǎn)、勘察設(shè)計(jì)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等眾多行業(yè)以及其他有特殊調(diào)度指揮要求的單位提供定位、通信和授時(shí)等綜合服務(wù)。 ? 郵遞服務(wù)： 對(duì)重要的貨物、包裹與信函等進(jìn)行跟蹤、引導(dǎo)與保護(hù)。同時(shí)能為捕魚(yú)船隊(duì)在法律上避免發(fā)生捕魚(yú)邊界的糾紛，提高在經(jīng)濟(jì)專屬區(qū)的作業(yè)效率。 GPS將是滿足 FCC要求的一種精確、成本低廉的方式。 滿足人們?cè)谫Y源勘探、遙感探測(cè)、勘探地形、森林實(shí)地自然資源調(diào)查、動(dòng)物跟蹤、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、海洋生物調(diào)查、社會(huì)調(diào)查、防止動(dòng)物威脅等諸多方面對(duì)定位精度的要求。文告只提出了幾項(xiàng)民用 GPS導(dǎo)航技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展，但其整個(gè) GPS現(xiàn)代化實(shí)質(zhì)是要加強(qiáng) GPS對(duì)美軍現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中的支撐和保持全球民用導(dǎo)航領(lǐng)域中的領(lǐng)導(dǎo)地位。 美國(guó)軍事用戶對(duì) GPS的需求大體有以下 4個(gè)主要方面。 1. 增加 GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)強(qiáng)度，以增加抗電子干擾能力。 4. 創(chuàng)造新的技術(shù)，以阻止和阻擾敵方使用 GPS。停止 SA的播放，將使民用實(shí)時(shí)定位和導(dǎo)航的精度提高 3—5倍。這樣用戶就可以有更好的多余觀測(cè)，以提高定位精度，并有利于電離層的改正。 2. GPS現(xiàn)代化第二階段 發(fā)射 6顆 GPS BLOCK Ⅱ F（“ Ⅱ FLite” ）。到 2022