【正文】 數(shù)解（浮動解）；在第二階段，將整周未知數(shù)固定成整數(shù)；在第三階段，將確定了的整周未知數(shù)作為已知值，僅將待定的測站坐標(biāo)作為未知參數(shù)，再次進(jìn)行平差解算，解求出基線向量的最終解 整數(shù)解（固定解）。因此，基線解算時一般只有兩類參數(shù)，一類是測站的坐標(biāo)參數(shù) ，數(shù)量為 3；另一類是整周未知數(shù)參數(shù) （ m為同步觀測的衛(wèi)星數(shù)），數(shù)量為 。 若在某一歷元中，對 k 顆衛(wèi)星數(shù)進(jìn)行了同步觀測，則可以得到 k1個雙差觀測值；若在整個同步觀測時段內(nèi)同步觀測衛(wèi)星的總數(shù)為 l 則整周未知數(shù)的數(shù)量為 l1。 整周未知數(shù) 來源 基線解算一般采用差分觀測值，較為常用的差分觀測值為雙差觀測值，即由兩個測站的原始觀測值分別 在測站和衛(wèi)星間求差后所得到的觀測值。 GPS 觀測數(shù)據(jù)量很大 ,通常一個時段為一個整日 ,人工交互修復(fù)周 跳工作將不堪重負(fù) ,因此 ,我們在此項工作中主要應(yīng)用 AUTCLN進(jìn)行自動修復(fù)。當(dāng)接收機(jī)重新鎖定衛(wèi)星信號后 ,被測載波相位 的小數(shù)部分將仍和未發(fā)生中斷的情形一樣是連續(xù)的 ,但整周數(shù)不再連續(xù) ,這對精密定位的數(shù)據(jù)將產(chǎn)生顯著影響。周跳的修復(fù)在 GPS 觀測過程中 ,當(dāng)接收機(jī)收到衛(wèi)星信號并進(jìn)行實時跟蹤后 ,接收機(jī)便會自動顯示觀測期間載波相位整周數(shù)的變化。利用載波相位的變化率，載波相位的觀測值可對周跳進(jìn)行探測與修復(fù)。 由于 GPS 信號的接收機(jī)能提供多種觀測信息，利用這些信息觀測信息本身的相互關(guān)系，而無軌道信息，可以對周跳進(jìn)行探測與修復(fù)，目前有下列方法。靜態(tài)的定位中，由于接收機(jī)靜止不動，周跳的探測與修復(fù)問題已得到 了很好的解決。在探測出周跳后 ,利用觀測信息來估計丟失的周數(shù) 2，從而修正周跳后的載波相位觀測值，稱為周跳的修復(fù)。這種多普勒記數(shù)的中斷現(xiàn)象，稱為整周跳變，簡稱為周跳。其后的載波滯后相位整周數(shù)變化值（始后周數(shù)）是通過由多普勒積分由電子記數(shù)器累積讀得的。 1m 或更高。碼和載波的觀測值均受到同樣的時延。 對流層誤差 另一種誤差源是由于對流層引起的真空光速、氣溫、氣壓和濕度的變化。 2m 或更高的精度 。此技術(shù)在全球溫帶也能得出177。第四種方法是基于準(zhǔn)實時更新。 1cm+2179。由此可見 ,電離層對兩種觀測值的影響數(shù)值相同 ,符號相反。第三種方法是采用“碼 /載波相位擴(kuò)散技術(shù)” (簡稱 CCD 技術(shù) )。 1～177。 L1 和 L2 到達(dá)時間之差可直接進(jìn) 行代數(shù)解算。 第二種技術(shù)是采用雙頻接收機(jī)。 2～177。利用 GPS 信息能夠不斷更新這些參數(shù)。電離層效應(yīng)是限制單頻接收機(jī)測程的主要因素。載波平滑接收機(jī)的濾波器設(shè)計時應(yīng)顧及此特性。時延值同自由電子數(shù)成正比。通過各國政府資助建立了遍布于全球的GPS 跟蹤站網(wǎng)（圖 ）并且利用這些跟蹤站連續(xù)不斷地跟蹤測量處理得到了每天的 GPS 衛(wèi)星軌道信息。從實際操作角度考慮，是比較適合我國自主定軌的方案，而且目前能夠達(dá)到的精度也完全可以滿足我國實時差分服務(wù)的要求，并可以實時提供 IGP（ IGS 快速預(yù)報星歷）的結(jié)果已經(jīng)達(dá)到了 米左右的水平，并且已經(jīng)可以實時提供，對于差分服務(wù)而言是最為理想軌道信息，但目前 IGP 有時間（比如公休日）和星座上的缺陷，不能夠滿足差分工程可靠性的要求。由于受到地域以及時間延遲等因素的限制，使得自主進(jìn)行 GPS 定軌以及預(yù)報工作遇到較大的難度，通過對計算結(jié)果同 IGS 精密軌道的比較，我們可以得出下列結(jié)論： 在采用廣播星歷作為軌道初始值以及利用國內(nèi) 8 個 GPS 跟蹤站的原則下，不建議采用單天解進(jìn)行軌道確定及預(yù)報。 用 IGS 預(yù)報星歷進(jìn)行軌道預(yù)報 我們以 IGP 軌道作為初始軌道進(jìn)行了測試。軌道預(yù)報精度取決于三天解的情況以及建立起的三天弧段的質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上重新積分得到的，考慮到跟蹤站站數(shù)較少，而且區(qū)域范圍只在中國，因此掌握的 GPS 衛(wèi)星信息是有欠缺的在獲得的結(jié)果中平均精度在 2 米左右。由于衛(wèi)星分布軌道的實際情況，衛(wèi)星可視的時間與 高度（見圖 ）與軌道最終的確定精度有著密切的聯(lián)系。 其中，除了個別衛(wèi)星如 4號、 10 號星以及未列在內(nèi)的 8號星（差值在 20 米左右），其余各個星的狀況非常好，基本上在 米的量級上，結(jié)果非常不錯。 以 1999 年第 108 天為例。然后，通過這個模型進(jìn)行 24小時的外推預(yù)報，得到預(yù)報星歷。在 GAMIT 軟件中，三天解方案是取中間一天分別向前后進(jìn)行一天積 分，得到一個 3 天的弧段，在接下來的數(shù)據(jù)處理中，均采用這個軌道。畢竟出現(xiàn)在我國上空的 GPS 衛(wèi)星數(shù)及出現(xiàn)的時間是有限的，而且所利用 的 GPS 跟蹤站數(shù)量有限，因此即使利用三天的數(shù)據(jù)進(jìn)行軌道改進(jìn)，所得到的結(jié)果也不可能達(dá)到 IGS 站的水平。然后，用估計出的衛(wèi)星軌道初值和力模型參數(shù)對衛(wèi)星運(yùn)動方程積分得出的精密的衛(wèi)星軌道。 GPS 衛(wèi)星定軌問題可以用以下系統(tǒng)方程概括： /()( GMetXs ? |Xs(t)+??ni si tQtXF1 ))(),(( (8) )())(,)()((),(()( tWtPxtxtRtXGtY ps ???? (9) 式（ 8）為衛(wèi)星運(yùn)動方程，右邊第一項為質(zhì)點(diǎn)地球引力加速度；第二項為作為在衛(wèi)星上的 攝動加速度； Xs(t)為慣性系中的衛(wèi)星位置向量； Gme 為地球引力常數(shù)； Q(t)為力模型參數(shù) .式 (8)為觀測方程 .式中 , px 為地固坐標(biāo)系中的測站坐標(biāo)；? x 和 R(t)為地固坐標(biāo)到慣性系的平移參數(shù)和旋轉(zhuǎn)矩陣； P(t)為描述觀測值中的其他誤差影響的模型參數(shù)； W(t)為觀測噪聲。 GPS 衛(wèi)星定軌的模型和方法。其精度加上 SA政策的影響后為 100 米或更差，隨著 IGS 數(shù)據(jù)的處理工作的不斷完善，利用全球站數(shù) IGS 數(shù)據(jù)處理中心用全球的幾十到幾百個站的一天或多天的 數(shù)據(jù)定軌，精度可達(dá) 10 厘米。高精度 GPS 相對定位在較大范圍內(nèi)的地球動力學(xué)現(xiàn)象實時監(jiān)測和大型 精密工程測量里的應(yīng)用也成為現(xiàn)實。此外 ,SA是星歷誤差的重要組成部分。幸運(yùn)的是 :這兩種較大的分量誤差不影響定位精度 ,只有衛(wèi)星位置誤差沿視線方向的投影才產(chǎn)生定位誤差。 為擺脫或削弱 GPS保密性政策的限制，廣大導(dǎo)航定位用戶采取了以下對策 ? 采用差分定位方法 ? 使用 GPS測軌精密星歷 ? 使用其它衛(wèi)星定位系統(tǒng) ? 使用能同時接收處理多種衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號的接收設(shè)備 3 精密 GPS測量的理論基礎(chǔ) 簡述 因為星歷也存在著誤差，當(dāng) GPS 信息發(fā)播的衛(wèi)星位置不正確時 ,將產(chǎn)生星歷誤差。 ? 反電子欺騙 (AS)措施 AS措施是對 P碼引入機(jī)密碼（ W碼），將 P碼轉(zhuǎn)換為保密碼（ Y碼）的技術(shù)。 ? 選擇可用性 (SA)政策 SA政策包括人為干擾星歷數(shù)據(jù)的 ? 技術(shù)以及在 GPS基準(zhǔn)信號中加入高頻抖動的 ? 技術(shù)。 GPS 的相關(guān)政策及對策 GPS 與美國的國防現(xiàn)代化發(fā)展密切相關(guān)，為保障美國的利益， GPS 采取有如下一些保護(hù)性政策和措施，包括： ? 對不同的用戶提供不同服務(wù) GPS栽波中采用兩種測距碼，即精碼 (P碼 )和粗碼 (C/A碼 )，相應(yīng)采取兩種服務(wù)方式即精密定位服務(wù) (PPS)和標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù) (SPS)。 如右上圖所示 ，實時載波相位差分系統(tǒng)（ RTK） 技術(shù)的工作原理圖。一部分是每一個用戶接收機(jī)所公有的，例如衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差、電離層誤差、對流層誤差等；第二部分為不能由用戶測量或由校正模型來計算的傳播延遲誤差；第三部分為各用戶接收機(jī)所固有的誤差，例如內(nèi)部噪聲、通道延遲、多徑效應(yīng)等。 前者為準(zhǔn) RTK 技術(shù)，后者為真正的 RTK 技術(shù)。前者與偽距差分相同，基準(zhǔn)站將載波相位修正量發(fā)送給用戶站，以改正其載波相位，然后求解坐標(biāo) 。用戶站接收 GPS 衛(wèi)星的載波相位 與來自基準(zhǔn)站的載波相位，并組成相位差分觀測值進(jìn)行實時處理，能實時給出厘米級的定位結(jié)果。它能實時提供觀測點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并達(dá)到厘米級的高精度。隨之而來的是更加精密的測量技術(shù) — 載波相位差分技術(shù)。 差分 GPS 的出現(xiàn)，能實時給定載體的位置，精度為米級，滿足了引航、水下測量等工程的要求。這些技術(shù)的應(yīng)用對推動精密 GPS 測量起了促進(jìn)作用。于是探求快速測量的方法應(yīng)運(yùn)而生。 載波相位差分原理 測地型接收機(jī)利用 GPS 衛(wèi)星載波相位進(jìn)行的靜態(tài)基線測量獲得了很高的精度（ 106～ 108）。 偽距 差分能將兩站公共誤差抵消，但隨著用戶到基準(zhǔn)站距離的增加又出現(xiàn)了系統(tǒng)誤差，這種誤差用任何差分法都是不能消除的。幾乎所有的商用差分 GPS 接收機(jī)均采用這種技術(shù)。位置差分法適用于用戶與基準(zhǔn)站間距離在100km 以內(nèi)的情況。 最后得到的改正后的用戶坐標(biāo)已消去了基準(zhǔn)站和用戶站的共同誤差，例如衛(wèi)星軌道誤差、 SA影響、大氣影響等，提高了定位精度。由于存在著軌道誤差、時鐘誤差、 SA 影響、大氣影響、多徑效應(yīng)以及其 它 誤差，解算出的坐標(biāo)與基準(zhǔn)站的已知坐標(biāo)是不一樣的， 存在誤 差。 其都是要消除公共誤差，來達(dá)到精密定位的目的 ,我們來看偽距差分和載波相位差分原理： 位置差分原理 這是一種最簡單的差分方法，任何一種 GPS 接收機(jī)均可改裝和組成這種差分系統(tǒng)。這三類差分方式的工作原理是相同的，即都是由基準(zhǔn)站發(fā) 送改正數(shù)，由用戶站接收并對其測量結(jié)果進(jìn)行改正，以獲得精確的定位結(jié)果。正是由于這個原因，通常將消除了整周未知數(shù)的三差法結(jié)果，僅用作前兩種方法的初次解 (近似值 )，而在實際工作中采用雙差法結(jié)果更加適宜。 (3)三差法 三差法就是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，即在接收機(jī)、衛(wèi)星和歷元間求三次差 ,引入三差法的目的，就在于解決前兩種方法中存在的整周未知數(shù)和整周跳變待定的問題 (前已敘及 )，這是三差法的主要優(yōu)點(diǎn)。但是由于進(jìn)行連續(xù)的相關(guān)觀測，求二次差后，便可有效地消除兩測站接收機(jī)的相對鐘差改正數(shù)，這是雙差模型的主要優(yōu)點(diǎn)；同時也大大地減小了其它誤差的影響。 (2)雙差法 雙差 就是在不同測站上同步觀測一組衛(wèi)星所得到的單差之差，即在接收機(jī)和衛(wèi)星間求二次差。因此，當(dāng)求一次差時，必然削弱了這些誤差的影響；同時消除了衛(wèi)星鐘的誤差 (因兩臺接收機(jī)在同 — 時刻接收同一顆衛(wèi)星的信號，則衛(wèi)星鐘差改正數(shù)相等 )。 (1)單差法 所謂單差，即不同觀測站同步 觀測相同衛(wèi)星 p所得到的觀測量之差，也就是在兩臺接收機(jī)之間求一次差；它是 GPS相對定位中觀測量組合的最基本形式。 靜態(tài)相對定位的最基本情況是用兩臺 GPS接收機(jī)分別安置在基線的兩端，固定不動；同步觀測相同的 GPS衛(wèi)星，以確定基線端點(diǎn)在 WGS— 84坐標(biāo)系中的相對位置或基線向量，由于在測量過程中，通過重復(fù)觀測取得了充分的多余觀測數(shù)據(jù)，從而改善了 GPS定位的精度。在介紹絕對定位方法時已敘及， GPS測量結(jié)果中不可避免地存在著種種誤差；但這些誤差對觀測量的影響具有一定的相關(guān)性，所以利用這些觀測量的不同線性組合進(jìn)行相對定位，便可能有效地消除或減弱上述誤差的影響，提高 GPS定位的精度，同時消除了相關(guān)的多余參數(shù)，也大大方便了 GPS的整體平差工作。關(guān)于確定 No的具體算法以及對整周跳變 (由于種種原因引 起的整周觀測值的意外丟失現(xiàn)象 )的探測和修復(fù)的具體方法，這里不再詳述，請參閱有關(guān)書籍。偽距法就是在進(jìn)行載波相位測量的同時，再進(jìn)行偽距測量；由兩種方法的觀測 方程可知，將未經(jīng)過大氣改正和鐘差改正的偽距觀測值減去載波相位實際觀測值與波長的乘積，便可得到值，從而求出整周未知數(shù) No， No作為未知數(shù)參與平差，就是將 No作為未知參數(shù)，在測后數(shù)據(jù)處理和平差時與測站坐標(biāo)一并求解；根據(jù)對 No的處理方式不同，可分為“整數(shù)解’和“實數(shù)解”。 難點(diǎn) ： 整周未知數(shù)的確定是載波相位測量中特有的問題，也是進(jìn)一步提高GPS定位精度、提高作業(yè)速度的關(guān)鍵所在。故在進(jìn)行載波相位測量之前，首先要進(jìn)行解調(diào)，設(shè)法將調(diào)制在載波上測距碼和數(shù)據(jù)碼去掉，重新獲取載波。快速解算法所需觀測時間較短，一般 只要幾分鐘。為了提高解的可靠性，所需觀測時間較長，如 12h。如果按解算所需時間的長短來區(qū)分，則可分為經(jīng)典靜態(tài)相對定位法和快速解算法。這些問題的存在，使得載波相位測量的數(shù)據(jù)處理甚為復(fù)雜。 但是，由于載波信號是一種周期性的正弦信號，而相位測量 有 無法直接測定衛(wèi)星載波信號在傳播路線上相位變化的整周數(shù)，因而存在著整周不確定性問題。 載波相位測量 載波相位測量是以 GPS 衛(wèi)星發(fā)射的載波為測距信號，測量 用戶接收機(jī)收到的載波信號與接收機(jī)產(chǎn)生的參考載波信號之間的相位差。分為 A 碼偽距 和 P 碼偽距。由于衛(wèi)星鐘、接收機(jī)誤差及信號經(jīng)過電離層和 對流層時產(chǎn)生時間延遲，實測距離 39。 偽距法定位 偽距法定位是由 GPS 接收機(jī)在某一時刻測出 的到四顆以上 GPS 衛(wèi)星的偽距及已知衛(wèi)星的位置，采用距離交會的方法求定接受機(jī)天線所在點(diǎn)的三維坐標(biāo)。在數(shù)據(jù)處理時，根據(jù)上述結(jié)果 ,并以現(xiàn)有已知點(diǎn) (三點(diǎn)以上 )的坐標(biāo)值作為約束條件 ，進(jìn)行整體平差計算，得到各 GPS測站點(diǎn)在當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有坐標(biāo)系中的實用坐標(biāo)，從而完成 GPS測量結(jié)果向 C80或當(dāng)?shù)鬲?dú)立坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。 （ 3） 功能多，應(yīng)用廣： 隨著人們對 GPS 認(rèn)識的加深， GPS 不僅在 測量，導(dǎo)航，測速，測時等方面得到更廣泛的應(yīng)用，而且其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大 。不受天氣的影響。用于精密定位測量工作的 GPS接收機(jī)，其觀測數(shù)據(jù)必需進(jìn)行后期處理，因此必須配有功能完善的后處理