GPS相对定位原理

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GPS相对定位原理

1. 相对定位原理概述

不论是测码伪距绝对定位还是测相伪距绝对定位，由于卫星星历误差、接收机钟与卫星钟同步差、大气折射误差等各种误差的影响，导致其定位精度较低。虽然这些误差已作了一定的处理，但是实践证明绝对定位的精度仍不能满足精密定位测量的需要。为了进一步消除或减弱各种误差的影响，提高定位精度，一般采用相对定位法。

相对定位，是用两台GPS接收机，分别安置在基线的两端，同步观测相同的卫星，通过两测站同步采集GPS数据，经过数据处理以确定基线两端点的相对位置或基线向量（图1-1）。这种方法可以推广到多台GPS接收机安置在若干条基线的端点，通过同步观测相同的GPS卫星，以确定多条基线向量。相对定位中，需要多个测站中至少一个测站的坐标值作为基准，利用观测出的基线向量，去求解出其它各站点的坐标值。

S2 S3 S4 S1 A 基线向量 B 图1-1 GPS相对定位

在相对定位中，两个或多个观测站同步观测同组卫星的情况下，卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气层延迟误差，对观测量的影响具有一定的相关性。利用这些观测量的不同组合，按照测站、卫星、历元三种要素来求差，可以大大削弱有关误差的影响，从而提高相对定位

GPS,测量,卫星定位,变形监测,控制网

维普资讯

6

测

绘

通

报

20 0 3年

第 5期

文章编号：4 40 1 ( 0 3 0 .0 60 0 9 .9 2 0 ) 50 0 .3 1

中图分类号： 2 8 4 P 2 .

文献标识码： B

现代 G S相对定位的精度 P许其凤(息工程大学测绘学院，南郑州 4 0 5 )信河 50 2

Th r cso fM o e n GP l tv sto i g e P e ii n o d r S Rea i ePo ii n nX ie g U Q- n f

摘要：讨论现代使用卫星精密星历和高精度处理软件时， P相对定位的精度评估，于实测资料给出精度估计模型。指出精度 GS基不再只与边长成反比，明显包括了与边长无关的分量，且北、、 3东高个分量的精度明显不同，并讨论相关问题。

关键词： P; G S相对定位；精度；模型

一

、

序言

对定位的主要误差源进行重新估计。

2纪 8代，于 G S相对定位精度的大 0世 0年基 P量统计、究提出了相对定位精度与边长成反比的研结论，或是说，对精度大体一致。这一结论被用于相规范的制定、差的规定，限并广泛用于作业的精度评定，如我国 GP Ⅱ级网和 A, S I, B级 G

GPS,测量,卫星定位,变形监测,控制网

维普资讯

6

测

绘

通

报

20 0 3年

第 5期

文章编号：4 40 1 ( 0 3 0 .0 60 0 9 .9 2 0 ) 50 0 .3 1

中图分类号： 2 8 4 P 2 .

文献标识码： B

现代 G S相对定位的精度 P许其凤(息工程大学测绘学院，南郑州 4 0 5 )信河 50 2

Th r cso fM o e n GP l tv sto i g e P e ii n o d r S Rea i ePo ii n nX ie g U Q- n f

摘要：讨论现代使用卫星精密星历和高精度处理软件时， P相对定位的精度评估，于实测资料给出精度估计模型。指出精度 GS基不再只与边长成反比，明显包括了与边长无关的分量，且北、、 3东高个分量的精度明显不同，并讨论相关问题。

关键词： P; G S相对定位；精度；模型

一

、

序言

对定位的主要误差源进行重新估计。

2纪 8代，于 G S相对定位精度的大 0世 0年基 P量统计、究提出了相对定位精度与边长成反比的研结论，或是说，对精度大体一致。这一结论被用于相规范的制定、差的规定，限并广泛用于作业的精度评定，如我国 GP Ⅱ级网和 A, S I, B级 G

GPS卫星定位原理

GPS 卫星定位原理

GPS 测量定位涉及很复杂的数学计算，而这些计算都由专门的软件来处理, 所以面对非测绘专业的读者,以下只列出简单的原理公式。

5. 1 GPS 卫星定位基本原理

利用三个以上卫星的已知空间位置, 用空间距离交会法, 求得地面待定点 （接收 机）的位置，这就是GPS 卫星定位的基本原理（图2—23）但考虑到各种误差的 影响,为了达到定位精度要求,至少需要同步观测 4颗以上的卫星。

卫星是高速运行的动态已知点, 卫星的实时位置是由导航电文解算的, 测量出测站（接受机天线中心）至卫星间的距离,

式如下：

式中（xJ , yJ , zJ ）为三个卫星某时刻的位置（

依据测距原理, 根据待定点运动状态可分为静态定位和动态定位。 单机定位又叫绝对定位, 若至少两台以上接收机同时观测, 确定两点间相对位置, 又叫相对定位。

5.2 伪距测量定位原理

1 ）伪距测量 伪距测量通常用C/A 码或P 码进行，在图2-24中，卫星到接收机的距离是通过 测定信号从卫星到接收机的延迟时间乘以光速 C 来求得,延迟时间是通过码相 关技术来求得。 GPS 卫星发射的测距码是按一定的规律排列的，在同一周期内每个码对应着某一 特定的时间,识别每个码的形状

GPS卫星定位原理

GPS 卫星定位原理

GPS 测量定位涉及很复杂的数学计算，而这些计算都由专门的软件来处理, 所以面对非测绘专业的读者,以下只列出简单的原理公式。

5. 1 GPS 卫星定位基本原理

利用三个以上卫星的已知空间位置, 用空间距离交会法, 求得地面待定点 （接收 机）的位置，这就是GPS 卫星定位的基本原理（图2—23）但考虑到各种误差的 影响,为了达到定位精度要求,至少需要同步观测 4颗以上的卫星。

卫星是高速运行的动态已知点, 卫星的实时位置是由导航电文解算的, 测量出测站（接受机天线中心）至卫星间的距离,

式如下：

式中（xJ , yJ , zJ ）为三个卫星某时刻的位置（

依据测距原理, 根据待定点运动状态可分为静态定位和动态定位。 单机定位又叫绝对定位, 若至少两台以上接收机同时观测, 确定两点间相对位置, 又叫相对定位。

5.2 伪距测量定位原理

1 ）伪距测量 伪距测量通常用C/A 码或P 码进行，在图2-24中，卫星到接收机的距离是通过 测定信号从卫星到接收机的延迟时间乘以光速 C 来求得,延迟时间是通过码相 关技术来求得。 GPS 卫星发射的测距码是按一定的规律排列的，在同一周期内每个码对应着某一 特定的时间,识别每个码的形状

GPS卫星定位原理

GPS测量定位涉及很复杂的数学计算,而这些计算都由专门的软件来处理,所以面对非测绘专业的读者,以下只列出简单的原理公式。

5. 1 GPS卫星定位基本原理

利用三个以上卫星的已知空间位置,用空间距离交会法,求得地面待定点(接收机的位置,这就是GPS卫星定位的基本原理(图2—23但考虑到各种误差的影响,为了达到定位精度要求,至少需要同步观测4颗以上的卫星。

卫星是高速运行的动态已知点,卫星的实时位置是由导航电文解算的,只要实时测量出测站(接受机天线中心至卫星间的距离,就可以进行测站点的定位。公式如下:

式中(xJ,yJ,zJ为三个卫星某时刻的位置(j=1,2,3; (xP,yP,zP 为测站点P点坐标;

(ρ1,ρ2,ρ3 为卫星到接收机天线的距离。

依据测距原理,其定位方法可分为:伪距法定位、载波相位定位和差分定位等。根据待定点运动状态可分为静态定位和动态定位。

单机定位又叫绝对定位,若至少两台以上接收机同时观测,确定两点间相对位置,又叫相对定位。

5.2 伪距测量定位原理 1伪距测量

伪距测量通常用C/A码或P码进行,在图2-24中,卫星到接收机的距离是通过测定信号从卫星到接收机的延迟时间乘以光速C来求得,延迟时间是通过码

GPS卫星定位原理

GPS测量定位涉及很复杂的数学计算,而这些计算都由专门的软件来处理,所以面对非测绘专业的读者,以下只列出简单的原理公式。

5. 1 GPS卫星定位基本原理

利用三个以上卫星的已知空间位置,用空间距离交会法,求得地面待定点(接收机的位置,这就是GPS卫星定位的基本原理(图2—23但考虑到各种误差的影响,为了达到定位精度要求,至少需要同步观测4颗以上的卫星。

卫星是高速运行的动态已知点,卫星的实时位置是由导航电文解算的,只要实时测量出测站(接受机天线中心至卫星间的距离,就可以进行测站点的定位。公式如下:

式中(xJ,yJ,zJ为三个卫星某时刻的位置(j=1,2,3; (xP,yP,zP 为测站点P点坐标;

(ρ1,ρ2,ρ3 为卫星到接收机天线的距离。

依据测距原理,其定位方法可分为:伪距法定位、载波相位定位和差分定位等。根据待定点运动状态可分为静态定位和动态定位。

单机定位又叫绝对定位,若至少两台以上接收机同时观测,确定两点间相对位置,又叫相对定位。

5.2 伪距测量定位原理 1伪距测量

伪距测量通常用C/A码或P码进行,在图2-24中,卫星到接收机的距离是通过测定信号从卫星到接收机的延迟时间乘以光速C来求得,延迟时间是通过码

《GPS定位原理及应用》练习 第一章绪论

1、GPS的含义？与经典大地测量相比，GPS有何特点？

①选点灵活，无需通视。②定位精度高。③观测时间短。④提供三维坐标⑤操作简便⑥全天候作业。

2、GPS卫星的作用是什么？什么叫“定位星座”？什么叫“卫星星历”？

定位星座：在用ＧＰＳ卫星进行导航定位时，为了求得测站的三维位置，必须观测４颗ＧＰＳ卫星，称之为定位星座

所谓“卫星星历”是一系列描述卫星运动及其轨道的参数。

3、GPS系统由哪几部分组成？地面监控系统由哪些部分组成？各部分的主要功能是什么？ GPS系统由GPS卫星星座（空间部分）、地面监控系统（地面控制部分）和GPS信号接收机（用户设备部分）等三部分组成

GPS工作卫星的地面系统，目前主要由分布在全球的5个地面站组成，其中包括一个主控站、三个信息注入站和五个卫星监测站。

主控站：收集、处理本站和监测站收到的全部资料，编算出每颗卫星的星历和GPS时间系统，将预测的卫星星历、钟差、状态数据以及大气传播改正编制成导航电文传入到注入站。 注入站：将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器中。 监测站：为主控站提供卫星的观测数据。

4、什么是GPS信号接收机？其作用是什么？它由哪几部分

GPS卫星定位基本原理

本单元教学重点和难点

1、伪距测量的原理及其相应的技术； 2、载波相位测量的原理及其相应的技术； 3、绝对定位和相对定位的方法。 教学目标

1、熟悉伪距测量的原理及其相应的技术； 2、熟悉载波相位测量的原理及其相应的技术； 3、了解GPS绝对定位、相对定位和差分定位的含义； 4、了解三种定位的区别和相应的方法。 学习指导

本章介绍GPS测量原理，内容包括：GPS定位方法分类、GPS观测量、动态绝对定位、静态绝对定位、动态相对定位、静态相对定位以及差分定位。教学目的是使学生掌握GPS定位的基本原理，为学习GPS测量误差、GPS接收机选购与检验、GPS网的设计、GPS选点、观测和数据处理打下理论基础。

本章内容的特点是概念多、理论多、公式多，不涉及技能训练。学习时重点掌握GPS定位的基本原理、GPS定位方法分类、GPS观测量、绝对定位、精度衰减因子、整周未知数、整周跳等基本概念，测码伪距动态绝对定位和测相伪距动态绝对定位、静态绝对定位、相对定位、RTK、网络RTK等基本原理。对于教材中的公式推导过程不要求掌握，但对公式推导的结论应当理解并熟练掌握。如观测方程和定位精度评价公式，应能结合误差传播定律从中看出影响定位精度的各种

第五章 GPS定位基本原理教学内容 ① GPS定位原理 ② GPS测量定位的类型； ③ 伪距法测量； ④ 载波相位测量； ⑤ 周跳的探测与修复；

⑥ 绝对定位；⑦ 相对定位； ⑧ 差分GPS。 ⑨ 美国GPS政策

第五章 GPS定位基本原理

§5.1 GPS定位概述卫星定位基本原理

测距交会原理：利用三颗以上卫星的已知空间位置， 测量之间的距离，可交会出地面未知点(用户接收机) 的位置。

第三颗卫星所确定的球面 交上述圆周于两点，其中 一点就是用户位置

GPS定位的基本原理 需解决的两个关键问题– 如何确定卫星的位置– 如何测量出站星距离

第五章 GPS定位基本原理

§5.1 GPS定位概述一、卫星定位基本原理通过GPS电文解译出该时刻卫星的三维坐标分布为：

( X j , Y j , Z j ), j 1,2,3用距离交会法求解P点的三维坐标的观测方程

12 ( X X 1 ) 2 (Y Y 1 ) 2 ( Z Z 1 ) 22 2 ( X X 2 ) 2 (Y Y 2 ) 2 ( Z Z 2 ) 2

32 ( X X 3 ) 2 (Y Y 3 ) 2 ( Z