【正文】 隨著將慣性定位技術(shù)、遙感技術(shù)、地面近景攝影和數(shù)字化地圖等新技術(shù)同衛(wèi)星定位技術(shù)相結(jié)合，人類將實(shí)現(xiàn)全天候、全自動定位測圖，衛(wèi)星定位技術(shù)也將日益深入人們的日常生活中。如狹義和廣義相對論對多普勒額移的影響，時鐘的精度和誤差，大氣不均勻的折射率，電離層的非線性散射，各種氣象因素如溫度、壓力、濕度等，都會使衛(wèi)星定位結(jié)果產(chǎn)生較大的系統(tǒng)誤差。這標(biāo)志我國的GPS骨干控制網(wǎng)已經(jīng)達(dá)到發(fā)達(dá)國家的同期水平。測算表明，這個控制網(wǎng)的精度已達(dá)到千萬分之一。我國在1992年參加了國際空間年92全球GPS會戰(zhàn)，中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心和中國測繪工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中心組織了地礦、石油、煤炭、海洋、測繪和地震等部門的上千名測繪科技工作者參加了這一個工作。、大陸板塊運(yùn)動、地球固體潮汐現(xiàn)象，地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的速度變化、時間傳輸?shù)瓤茖W(xué)研究領(lǐng)域里有著巨大的應(yīng)用潛力。，監(jiān)測地殼形變。，在全球范圍內(nèi)為飛機(jī)提供最短航線。GPS系統(tǒng)現(xiàn)在已逐漸被廣泛應(yīng)用于民用上。，搜索敵方目標(biāo)。、測控、定軌，空間會合，軟著陸，彈道導(dǎo)彈制導(dǎo)等。GPS系統(tǒng)主要是為美國軍事用途服務(wù)的，但也可供民用。GPS系統(tǒng)是一種正在發(fā)展中的全天候、高精度、快速實(shí)時定位的全球定位系統(tǒng)。對地面上某點(diǎn)的觀測者而言，見到一顆衛(wèi)星在地平線上的運(yùn)行時間約為5h，位于地平線上的衛(wèi)星顆數(shù)隨時間和地點(diǎn)的不同而異，最多時達(dá)11顆，最少為四顆。GPS衛(wèi)星與子午衛(wèi)星比較，運(yùn)行高度高，平均為20200km，一顆衛(wèi)星的地球覆蓋區(qū)域約為地球表面積的38% 左右，而子午衛(wèi)星約為7% 。1973年12月美國國防部為了滿足美國陸、海、空三軍的需要開始研制導(dǎo)航衛(wèi)星定時和測距全球定位(navigation satellite timing and ranging global positioning system)，簡稱為GPS全球定位系統(tǒng)。地球上一點(diǎn)平均每隔2h才可觀察到一顆衛(wèi)星，通過時間約為10—18min。，測定大地水準(zhǔn)面的起伏、地面點(diǎn)的絕對垂線偏差以及研究地極移動等。、隱蔽、荒漠地區(qū)建立衛(wèi)星控制網(wǎng)，供地形測量、工程勘測、地質(zhì)調(diào)查和找礦、石油勘探以及測圖控制方面使用。子午衛(wèi)星系統(tǒng)的主要民用應(yīng)用為：，建立全球統(tǒng)一的以地球質(zhì)心為原點(diǎn)的大地坐標(biāo)系和全球性大地控制網(wǎng)，以提高和擴(kuò)展現(xiàn)有人工天文大地網(wǎng)的精度。如對南極長城站，共觀測了210次子午衛(wèi)星通過，精確測定長城站的地理位置為：南緯，西徑，高程，至北京的距離為17501949。武漢測繪科技大學(xué)完成的”衛(wèi)星網(wǎng)與地面網(wǎng)的聯(lián)合平差以及在西北衛(wèi)星定位網(wǎng)中的應(yīng)用 “項(xiàng)目，獲1988年國家科技進(jìn)步三等獎。在1978年春，我國測繪工作者對西沙群島進(jìn)行了多普勒定位測量，將西沙群島的主坐標(biāo)聯(lián)入北京坐標(biāo)系。民用多普勒接收機(jī)的銷售量大幅度上升，1982年(45555臺)比1974年(860臺)增長了53倍。1972年，他們公布了多普勒網(wǎng)的定位成果。我們進(jìn)行合適的時標(biāo)的選擇,以及增加震蕩器的穩(wěn)定性,減小接收機(jī)的噪聲源,以及注意,天線相位中心的問題,等等都可以減小接收機(jī)的誤差的影響.第六章 衛(wèi)星多普勒定位的應(yīng)用從1967年子午衛(wèi)星系統(tǒng)部分電文解密供民用后，起初僅用于遠(yuǎn)洋船舶的導(dǎo)航和某些海上目標(biāo)的定位。斯坦塞爾從多普勒接收機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)出發(fā)，研究了木機(jī)振蕩器的穩(wěn)定性、接收機(jī)延時、多普勒計(jì)數(shù)精度、時間恢復(fù)的抖動以及本機(jī)的分辨力等，并推估了這些參數(shù)對測量精度的影響。另外，上述各模型都是建立在正常高空大氣狀態(tài)的基礎(chǔ)上，當(dāng)反常氣候如冷、熱氣象鋒面在觀測期間經(jīng)過測站上空時，將嚴(yán)重干擾多普勒觀測結(jié)果，為此必須向氣象部門索取當(dāng)天氣象資料，以便在分析數(shù)據(jù)時，剔除這部分成果，保證觀測成果的可靠性。這種折射影響不像電離層折射改正那樣，可以利用接收雙頻信號檢測出來，而只能根據(jù)地面氣象數(shù)據(jù)(氣壓、干溫、濕溫等)和衛(wèi)星仰角，按照大氣垂直剖面的最佳模型，求得折射改正理論值，或者在觀測工作中，避免或舍去衛(wèi)星低仰角通過的多普勒數(shù)據(jù)，因?yàn)樾l(wèi)星處于地平附近即仰角為零，其折射最大；在測站天頂附近即仰角為，則折射誤差最小。對流層折射系數(shù)大于1，它是大氣狀態(tài)和衛(wèi)星仰角的函數(shù)，而與衛(wèi)星發(fā)射的頻率無關(guān)。由于衛(wèi)星運(yùn)動改變了穿過電離層的路徑長度和波長伸長的變化率，使地面站所接收的多普勒頻移中包含了電離層折射影響。由于它與自由電子和離子的互相作用，電磁波的波長被拉長，這種現(xiàn)象表現(xiàn)出信號相速大于光速這一色散介質(zhì)的特征。在所討論的折射誤差中，影響最為嚴(yán)重的是電離層(特別是F層，離地面距離250km)折射。威爾曼和庫巴等也先后提出對流層折射改正模型。子午衛(wèi)星發(fā)射的雙頻在穿過各層大氣時，受各層不同介質(zhì)所擴(kuò)射，這種折射效應(yīng)反映為電磁波穿過各目時傳播邊度的變化以及射線傳播路徑偏離幾何直線路徑，因而嚴(yán)錄地影響到多普勒計(jì)數(shù)的失真。(1) 單點(diǎn)定位中，廣播星歷解算和精密星歷解算之間系統(tǒng)誤差的削弱途徑(2) 將精密星歷或偽精密星歷解算結(jié)果轉(zhuǎn)換到地心坐標(biāo)系 折射誤差子午衛(wèi)星的射頻信號在空間介質(zhì)里傳播，必然經(jīng)過電離層和對流層而產(chǎn)生折射。此外，在衛(wèi)星多普勒單點(diǎn)定位中，既使應(yīng)用精密星歷解算，其定位結(jié)果與真正的地心坐標(biāo)也還有一些系統(tǒng)誤差。因此。在采取以上措施以后，廣播星歷單點(diǎn)定位解算成果中的偶然誤差可望減小得多。 (3)對稱通過組還應(yīng)要求各個不同多普勒衛(wèi)星的通過次數(shù)在該通過組中不要相差太懸殊。 (2)對稱通過組準(zhǔn)確的解釋是：南行衛(wèi)星和北行衛(wèi)星的通過次數(shù)必須相等，通過的時間應(yīng)力求對稱。(1) 預(yù)報誤差； (2)時間改正誤差；(3)極移引起的誤差；(4)程序常數(shù)；(5)限蹤站坐標(biāo)； (6)南北不平衡的影響. 關(guān)于單點(diǎn)定位廣播星歷解算中削弱偶然誤差的問題，可以概括以下三點(diǎn)： (1)由于大氣阻力攝動所引起的衛(wèi)星切向誤差，致使廣播星歷(預(yù)報星歷)定位解算的內(nèi)精度決不可能象精密星歷(事后測定的星歷)那么好。例如：(a)在絕對定位精度要求不高的情況下； (b)必須要求實(shí)時定位，如導(dǎo)航的條件下； (c)在那些沒有精密星歷的國家。這些互相比較的結(jié)果可歸納為：(1) 精密星歷坐標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)；(2)精密星歷坐標(biāo)系統(tǒng)的經(jīng)度零點(diǎn)；(3)精密星歷坐標(biāo)的Z軸指向；(4)精密星歷姿標(biāo)系統(tǒng)的尺度.應(yīng)用廣播星歷進(jìn)行衛(wèi)星多普勒定位，顯然有很多優(yōu)點(diǎn)。多普勒定位成果與外部各種標(biāo)準(zhǔn)的比較研究已進(jìn)行了很長一段時間。而在這些比較和估計(jì)中，子午衛(wèi)星的星歷誤差通常被視為是衛(wèi)星多普勒系統(tǒng)與外部坐標(biāo)有差異的主要原因之一。目前，就單點(diǎn)定位解算成果而言，假如使用精密星歷解算，在多次衛(wèi)星通過后，可望達(dá)到，而使用廣播星歷解算的精度并不包括多普勒定位系統(tǒng)本身與外部各種標(biāo)準(zhǔn)的差異。 軌道誤差子午衛(wèi)星的軌道誤差主要取決于衛(wèi)星攝動方程的模型，折射影響的清除程度，衛(wèi)星跟蹤站的坐標(biāo)精度，衛(wèi)星裝置和地面接收機(jī)的工作性能起算數(shù)據(jù)的精度及其計(jì)算軌道的程序等。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)指出，衛(wèi)星多普勒觀測的誤差源可分為三類，即軌道誤差，折射誤差和接收誤差。2. 軌道參數(shù)參加平差,如(1)短弧法，(2)半短弧法。在衛(wèi)星大地測量和天體測量中已知衛(wèi)星位置(或恒星坐標(biāo))，可以測定測站坐標(biāo)，或者已知測站位置，可以測定衛(wèi)星軌道參數(shù)(或恒星星表等)，其數(shù)據(jù)處理互為逆運(yùn)算。定站計(jì)算是根據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)和近似的測站坐標(biāo)計(jì)算出距離差，利用各種數(shù)學(xué)模型，將計(jì)算值最佳地擬合到多普勒觀測值上,即可定出測站坐標(biāo)改正值，這種方法簡稱定站。 根據(jù)導(dǎo)航電文(或精密星歷)，可以得到以時間為函數(shù)的衛(wèi)星位置。在可使用的五顆衛(wèi)星中，衛(wèi)星序號為NNSS 30190和30140兩顆衛(wèi)星，編算了精密星歷。由于導(dǎo)航電文被控制在每個偶分鐘的開始和結(jié)束的瞬間發(fā)出，所以電文不僅提供固定的標(biāo)頻和導(dǎo)航電文，還提供定時信號。在每顆衛(wèi)星里，備有一臺5MHz高穩(wěn)定度的標(biāo)準(zhǔn)振蕩器(穩(wěn)定為/天)，經(jīng)過倍頻器(X80，X30)。 子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是由近似圓形極軌道的六顆衛(wèi)星組成(其中有一顆衛(wèi)星已不能正常工作)，平均高度為1100km，角速度為，地平以上可觀測的持續(xù)時間為18分鐘，衛(wèi)星視區(qū)范圍的直徑為6700km，如顧及衛(wèi)星運(yùn)行周期和地球自轉(zhuǎn)周期，每圈視帶向西移動約，相當(dāng)于平均距離為2500km，同一顆衛(wèi)星兩次經(jīng)過的視帶重疊范圍可達(dá)60％，在中緯度地區(qū)大約每60分鐘可接收到任一顆子午衛(wèi)星在赤道上大約每120分鐘可接收到任一顆子午衛(wèi)星，因此，子午衛(wèi)星視帶基本上覆蓋全球。衛(wèi)星多普勒數(shù)據(jù)記錄格式，因接收機(jī)和記錄設(shè)備不同而異。對接收機(jī)所提供的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的程序稱為多數(shù)判決，它一般由設(shè)備制造商提供，該程序用于數(shù)據(jù)簡單檢驗(yàn)并使數(shù)據(jù)壓縮。在計(jì)算過程中應(yīng)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，并擬定各種檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，凡符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)予以保留，不符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)一般均剔除。為此，首先提出高度角條件。子午衛(wèi)星的預(yù)報計(jì)算首先要根據(jù)起始數(shù)據(jù)進(jìn)行初選。而表示衛(wèi)星平均軌