手持GPS定位精度研究

手持GPS定位精度研究

山西焦煤西山煤电西曲矿 李东红录入时间：2010-7-14

手持式GPS是一种体积小巧、携带方便、独立使用的全天候实时定位导航设备。尤其近年来在工程地质测绘以及中小比例尺填图中应用越来越广泛，大大地加重了地质工作手段的科技含量。其标称精度一般在5—10 m，实用中手持式GPS定位精度尚缺乏系统研究，因此系统地研究手持式GPS使用精度以及探讨如何改善测量精度具有重要实用意义。

一、手持GPS定位稳定性研究

定位稳定性在这里主要包含两方面的内容。其一是指测定一个点，需要观测多长时间，其观测结果才稳定不变，或稳定在仪器精度规定范围之内变化；其二是指在不同的观测时段测定同一个点的结果的符合度，称之为内符合精度。

1. 观测时长与定位稳定性的试验

在试验中，分别采用3台eTrexC 进行了野外实测，在同一个点上每30s记录一次观测结果，其观测结果列于表1，定位结果仅列出3位数，测量结果保留到米。表中时间0.0，表示动态观测结果，即到达某地时立即记录下观测的定位结果。

(1) 快速静态观测结果分析

从表1中可以看出，所使用的3台手持式GPS测量的稳定性与时间的关系是一致的，当在1个点上持续观测4 min以上的时长时，3台仪器各自测定的x互差最大值在1 m以内，Y坐标各自测定的互差最大值在3m以内，其观测结果基本达到稳定状态。

(2) 实时动态观测结果分析

从表1中观测时间为0.0这一栏可以看出，其与4 min及以后的观测值相比较，y坐标值差值最大的为40 m左右，最小的达8m左右；x坐标最大的差值在巧m左右，最小差值在3 m左右。显然，动态观测结果跳跃较大，稳定性较差。

表1 手持式GPS不同时长的定位结果 m

2. 内符合稳定性试验

仪器的精度是建立在仪器的稳定性之上的，也是评价其可靠性的基础。如果一台仪器在相同的观测条件下，或不同的时间段，其测量结果差异很大或其差异毫无规律，即不稳定，这样的仪器是无法谈论其精度和可靠性的。因此，对仪器稳定性的研究具有十分重要的意义。试验中通过不同的时间段对相同点的重复观测来研究仪器的稳定性。重复观测分上午和下午2个时段，在相同的点位上进行2次重复测量，对重复观测结果求差。

表2 单点定位重复测量较差 m

由表 2按公式(1)计算得3种观测时长的测量稳定度。

ms,=■ (1)

式中，S‘为相同观测时长的不同观测时段的观测值较差，n为较差个数。

实时定位稳定度为：ms=±33.6m

5min定位稳定度为：m5s=±10.1m

10min定位稳定度为：m10s=±6.9m

若考虑5号点受阔叶树的影响，使得通视条件不好，在计算稳定度时剔除该点，则 实时定位稳定度为：ms=±35.7m

5min定位稳定度为：M5s=±4.93m

10min定位稳定度为：m10s=±5.86m

由此可见，手持式GPS实时定位的稳定度要比定位时长5min以上稳定度低6倍，而定位时长5min和10min的稳定度可以认为是同等的。

二、 手持式GPS绝对定位准确度试验

仪器的稳定性不代表观测结果就一定准确，手持式GPS绝对定位的准确度指测量结果与其真实位置符合程度。为此，采用导线测量的方法，对表2中各点按一级导线测量的要求测得其坐标(实用中可选用所使用的工作地形图中的控制点、图中的山头、道路交叉点等明显地物点在图上内插的坐标为控制)，其点位误差相对于手持式GPS的定位误差可忽略不计，故称其为坐标真值。则观测值与其差值可认为是真误差Δ。

按公式

m=±■ (2)

算得不同观测时长的绝对定位精度，这说明，就绝对定位而言，实时定位精度比定位时长为5min和10min的精度低一个数量级，而定位时长5min定位的精度与10min定位的精度相同。

三、手持式GPS相对定位精度试验

由于距离测量是通过两端点的坐标计算而获得，故在此将距离测量称为相对定位。在试验中采用了同步相对定位和异步相对定位2种方法。得出，同步距离测量要比异步距离测量结果稳定且精度高。这是因为2台接收机在同一时段内观测了相同的一组卫星，他们的观测量属于相关性较高的相关测量值，即他们包含有部分相同的误差，通过坐标差分，有效地消除和削弱了卫星钟差、电离层、对流层对测距的影响及卫星星历误差，从而提高了定位精度。

四、控制点中粗差观测值的发现与剔除

通常认为当系统误差消除后的残差是随机误差，但观测值的残差如果大于仪器标称精度的2倍，一般认为是粗差，应予以剔除。测的其他点进行系统误差改正而获得最后定位结果。

五 、结 论

1. 定位时长应在4—5min才能保证有稳定的观测结果。实时定位的稳定度在30m以上，而5min的定位稳定度在5m左右；

2. 单点绝对定位中含有不可忽略的系统误差，该系统误差可以在工作区内通过有限的控制点予以修正；

3. 进行距离测量时，最好采用2台仪器同步观测，其差分距离计算能有效地削弱卫星钟差、卫星星历误差、电离层及对流层对测距的影响，从而提高定位精度。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/g4e4.html