測量學(xué)第六章gpsppt課件(編輯修改稿)
2025-06-08 12:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 并開關(guān)儀器 ， 量取儀器高 ， 監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)和采集環(huán)境的氣象數(shù)據(jù) ， 而其它觀測工作 ， 如衛(wèi)星的捕獲 ， 跟蹤觀測和記錄等均由儀器自動完成 。 另外 ， GPS用戶接收機(jī)一般重量較輕 ， 體積較小 ， 因此攜帶和搬運(yùn)都很方便 。 22 ● 全天侯作業(yè) 。 GPS觀測工作 ， 可以在任何地點 ，任何時間連續(xù)地進(jìn)行 ， 一般也不受天氣狀況的影響 。 23 三、 GPS定位的觀測方程 （一） 偽距法 GPS全球定位系統(tǒng)的基本定位方法 ， 是通過測量信號從衛(wèi)星到接收機(jī)的傳播時間 ， 得到衛(wèi)星與接收機(jī)之間的距離 ， 然后根據(jù)多個這樣的距離來解算接收機(jī)天線所在的位置坐標(biāo) 。 假定衛(wèi)星和接收機(jī)的時鐘都是與 GPS系統(tǒng)的時間 （ 或 UTC時間 ） 保持完全同步 ， 即不存在衛(wèi)星鐘差與接收機(jī)鐘差 ， 并且為簡化起見 ， 也不考慮大氣層折射延遲 （ 包括電離層和對流層 ） 等的影響 ， 則此時衛(wèi)星至地面接收機(jī)的距離 ， 與信號傳播時間 ?之間有如下簡單關(guān)系： 式中 c為光速 。 實際上衛(wèi)星鐘與接收機(jī)鐘一般并沒有與 GPS系統(tǒng)時間完全同步 ， 再考慮到大氣層折射延遲的影響 ， 因此測量得到的并非真正的衛(wèi)星至接收機(jī)的幾何直線距離 ， 而是所謂的偽距 PR： ?cR?tcRPR ???24 無 SA時 C/A碼單點定位精度 1530m 有 SA時 C/A碼單點定位精度 100 m 軍用 P碼單點定位精度 3 m 精度 : GPS衛(wèi)星 ? GPS單機(jī)實時定位原理 25 26 (二 ) 載波相位測量方法 由于載波的波長遠(yuǎn)小于測距碼的波長 ， 所以在分辨率相同的情況下 ，載波相位的觀測精度遠(yuǎn)較碼相位的觀測精度高 。 載波相位觀測值的定義為 () 式中 ， ?S(tS)為接收機(jī)于 tR時刻收到的衛(wèi)星信號的相位 ， ?R(tR)為接收機(jī)同時刻產(chǎn)生的參考信號的相位 ， tS、 tR 是 GPS系統(tǒng)時間或 UTC時間 。 對于連續(xù)波 ， 載波相位測量的觀測方程可表示為： () 式中 ， ?為信號發(fā)射時刻 （ tS） 的衛(wèi)星至接收機(jī)距離 ， ?=c/fS為信號波長 ，fS為衛(wèi)星信號頻率 ， N為初始觀測時刻傳播路徑上整波長數(shù)目 （ 整周未知數(shù) ） ， ?t包括衛(wèi)星鐘與接收機(jī)鐘誤差和大氣層折射延遲等影響 。 從上式中可以看到 ， 用精密的載波相位測量值解算時 ， 除了同樣要考慮衛(wèi)星鐘與接收機(jī)鐘的時間同步差 ， 以及大氣層折射延遲影響外 ， 還有整周未知數(shù)的問題 。 只有這些問題都解決了 ， 才能得出高精度的衛(wèi)星測量定位結(jié)果 。 )()( RRSS tt ?????])([2 tcNt S ????? ????27 基準(zhǔn)站 （坐標(biāo)已知） GPS衛(wèi)星 待定站 （坐標(biāo)未知） 差分定位精度 偽距： 5 m 相位： 厘 米 級 到毫米級 差分 GPS定位原理 28 四、 GPS衛(wèi)星測量的誤差來源 GPS衛(wèi)星在距離地面約 20200公里的高空 ， 向地面上的廣大用戶發(fā)送測距信號和導(dǎo)航電文等信息 。 GPS定位的觀測量不可避免地會受到多種誤差源影響 。 按照這些誤差源的來源 ， 一般可分為三種情況 ： （ 1） 與 GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差 、 （ 2） 與信號傳播有關(guān)的誤差 、 （ 3） 與接收設(shè)備有關(guān)的誤差 。 以下作簡要的分析： (一 ) 與 GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差 1． 衛(wèi)星星歷誤差 : 它是指廣播星歷或其它軌道信息給出的衛(wèi)星位置與衛(wèi)星真實位置之間的差值 。 前面已經(jīng)提到過 ， GPS衛(wèi)星星歷是由布設(shè)在地面上 、 具有一定數(shù)量與空間分布的監(jiān)測站連續(xù)跟蹤觀測 GPS衛(wèi)星 ， 29 并結(jié)合環(huán)境要素等其它信息 ， 再由主控站對衛(wèi)星作精密定軌計算得到的 。而廣播星歷又是由定軌結(jié)果外推得出 ， 因此廣播星歷的精度是有限的 ，另外由于 SA政策的實施 ， 人為地對廣播星歷精度又作了降低 ， 這都不利于高精度用戶對廣播星歷的使用 。 一些國際性科學(xué)研究組織為了克服這種困難 ， 建立了全球范圍大量分布的衛(wèi)星跟蹤站 ， 對觀測數(shù)據(jù)做精密的定軌計算 ， 可以提供高精度的后處理用 GPS星歷 ， 其中 IGS精密星歷 ， 據(jù)稱其絕對定軌精度已達(dá) 5cm。 國際上進(jìn)行了一些大范圍的 GPS會測實驗 ，采用 IGS精密星歷 ， 并使用 Bernese等高精度后處理軟件 ， 結(jié)果精度普遍達(dá)到 108以上 。 2． 衛(wèi)星鐘誤差 由于衛(wèi)星位置是時間的函數(shù) ， 所以 GPS的觀測量均以精密測時為前提 。 雖然 GPS衛(wèi)星均配有高精度的原子鐘 ，但它們與理想的 GPS時之間仍會有偏差或漂移 ， 難以避免 。 對于此 ， 導(dǎo)航電文是用二階多項式表示這種偏差量：
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