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1、第五章第五章GPS卫星定位基本原理卫星定位基本原理5.1 概述概述5.2 伪距测量伪距测量5.3 载波相位测量载波相位测量5.4 整周跳变的修复整周跳变的修复5.5 GPS绝对定位与相对定位绝对定位与相对定位5.6 美国的美国的GPS政策政策5.7 差分差分GPS定位原理定位原理5.1 概述概述1.测角交会法测角交会法 1)前方交会前方交会 2)恻方交会恻方交会 3)后方交会后方交会 2. 测边交会法测边交会法(距离交会距离交会)测角交会法测角交会法A AB BP P侧方交会侧方交会前方交会前方交会A AB BP PA、B和和C点坐标已知，点坐标已知，P点坐标未知点坐标未知后方交会后方交会P
2、PC CA AB B测测边（距）交会法边（距）交会法P PC CA AB Bd d1 1d d2 2d d3 3飞机轮船仍旧使用的一种导航定位方法飞机轮船仍旧使用的一种导航定位方法飞机轮船仍旧使用的一种导航定位方法飞机轮船仍旧使用的一种导航定位方法如只有两个无线电发射台，可根据用户接收机的概略位置交会出接如只有两个无线电发射台，可根据用户接收机的概略位置交会出接如只有两个无线电发射台，可根据用户接收机的概略位置交会出接如只有两个无线电发射台，可根据用户接收机的概略位置交会出接收机的平面位置收机的平面位置收机的平面位置收机的平面位置 无线电导航定位无线电导航定位无线电导航定位无线电导航定位 卫星
3、激光测距定位卫星激光测距定位卫星激光测距定位卫星激光测距定位无线电发射台或激光测距仪无线电发射台或激光测距仪无线电发射台或激光测距仪无线电发射台或激光测距仪3. 3. 无线电接收机或卫星无线电接收机或卫星无线电接收机或卫星无线电接收机或卫星1)ABC1)ABC为三个无线电信号发射台为三个无线电信号发射台为三个无线电信号发射台为三个无线电信号发射台, ,坐标已坐标已坐标已坐标已知知知知2)P2)P为用户接收机为用户接收机为用户接收机为用户接收机3)3)采用无线电测距方法测得采用无线电测距方法测得采用无线电测距方法测得采用无线电测距方法测得PA PB PCPA PB PC4)4)以以以以ABCAB
4、C为球心为球心为球心为球心, ,以三个长为半径作出三以三个长为半径作出三以三个长为半径作出三以三个长为半径作出三个定位球面个定位球面个定位球面个定位球面, ,即可交出接收机的平面位置即可交出接收机的平面位置即可交出接收机的平面位置即可交出接收机的平面位置5.1概述概述P PC CA AB Bd d1 1d d2 2d d3 31)P1)P点为激光测距卫星点为激光测距卫星点为激光测距卫星点为激光测距卫星2)A B C2)A B C为固定于地面上为固定于地面上为固定于地面上为固定于地面上三个的卫星激光测距仪三个的卫星激光测距仪三个的卫星激光测距仪三个的卫星激光测距仪( (坐标已知坐标已知坐标已知坐
5、标已知) )3)3)确定出确定出确定出确定出P P点位置点位置点位置点位置4)4)利用三个卫星位置在地面上有第利用三个卫星位置在地面上有第利用三个卫星位置在地面上有第利用三个卫星位置在地面上有第四个位置四个位置四个位置四个位置 , ,利用所测定的三个空间利用所测定的三个空间利用所测定的三个空间利用所测定的三个空间距离交会出该地面点的位置距离交会出该地面点的位置距离交会出该地面点的位置距离交会出该地面点的位置4. 4.近代卫星大地测量近代卫星大地测量近代卫星大地测量近代卫星大地测量( (卫星激光测距）卫星激光测距）卫星激光测距）卫星激光测距）5.GPS5.GPS卫星定位的基本原理卫星定位的基本原
6、理卫星定位的基本原理卫星定位的基本原理(1)(1)观测方程观测方程P点的三维坐标（点的三维坐标（X，Y，Z）5.1 5.1 概述概述概述概述1)1)内容内容内容内容: :应用测距交会原理应用测距交会原理应用测距交会原理应用测距交会原理, ,利用三颗以上卫星的已知空间位置利用三颗以上卫星的已知空间位置利用三颗以上卫星的已知空间位置利用三颗以上卫星的已知空间位置交会出地面未知点的位置交会出地面未知点的位置交会出地面未知点的位置交会出地面未知点的位置2).2).3)GPS3)GPS卫星定位方法卫星定位方法卫星定位方法卫星定位方法a. a.依据测距的原理划分：依据测距的原理划分：依据测距的原理划分：依
7、据测距的原理划分： 1 1）伪距法定位）伪距法定位）伪距法定位）伪距法定位（测码）（测码）（测码）（测码） 2 2）载波相位测量定位）载波相位测量定位）载波相位测量定位）载波相位测量定位（测相）（测相）（测相）（测相） 3 3）差分）差分）差分）差分GPSGPS定位定位定位定位b.b.根据待定点的运动状态划分：根据待定点的运动状态划分：根据待定点的运动状态划分：根据待定点的运动状态划分： 1 1）静态定位）静态定位）静态定位）静态定位( (绝对绝对绝对绝对) ) 2 2）动态定位）动态定位）动态定位）动态定位( (相对相对相对相对) ) c. c.获得定位结果的时效获得定位结果的时效获得定位结
8、果的时效获得定位结果的时效( (补充）补充）补充）补充） 1) 1) 事后定位事后定位事后定位事后定位( (静态静态静态静态) ) 2) 2) 实时定位实时定位实时定位实时定位 (RTK)(RTK)5.GPS5.GPS卫星定位的基本原理卫星定位的基本原理卫星定位的基本原理卫星定位的基本原理(2)(2)5.1 5.1 概述概述概述概述5.2 伪距测量伪距测量1. 1.伪距：由卫星发射的测距码信号到达伪距：由卫星发射的测距码信号到达伪距：由卫星发射的测距码信号到达伪距：由卫星发射的测距码信号到达GPSGPS接收机的接收机的接收机的接收机的传播时传播时传播时传播时间乘以光速间乘以光速间乘以光速间乘以
9、光速所得出的所得出的所得出的所得出的量测距离量测距离量测距离量测距离。由于。由于。由于。由于各种误差各种误差各种误差各种误差的存在，与的存在，与的存在，与的存在，与卫星到测站的实际几何距离有一定差值。卫星到测站的实际几何距离有一定差值。卫星到测站的实际几何距离有一定差值。卫星到测站的实际几何距离有一定差值。2. 2.两种测量值：两种测量值：两种测量值：两种测量值： - - C CA A码伪距码伪距码伪距码伪距 误差误差误差误差20-3020-30米米米米 - - P P码伪距码伪距码伪距码伪距 误差误差误差误差1010米米米米3. 3.伪距定位法伪距定位法伪距定位法伪距定位法: : 由由由由G
10、PSGPS接收机在某一时刻测出到达四颗以上接收机在某一时刻测出到达四颗以上接收机在某一时刻测出到达四颗以上接收机在某一时刻测出到达四颗以上GPSGPS卫星的伪距以及已知的卫星位置，采用卫星的伪距以及已知的卫星位置，采用卫星的伪距以及已知的卫星位置，采用卫星的伪距以及已知的卫星位置，采用测测测测距交会距交会距交会距交会的方的方的方的方法求定接收机天线所在点的三维坐标。法求定接收机天线所在点的三维坐标。法求定接收机天线所在点的三维坐标。法求定接收机天线所在点的三维坐标。4. 4.特点特点特点特点 1)1)适用于导航和低精度测量适用于导航和低精度测量适用于导航和低精度测量适用于导航和低精度测量 2)
11、 2) 定位速度快；定位速度快；定位速度快；定位速度快； 3)3)可作为载波相位测量中解决整波数不确定问题（模可作为载波相位测量中解决整波数不确定问题（模可作为载波相位测量中解决整波数不确定问题（模可作为载波相位测量中解决整波数不确定问题（模糊度）的辅助资料。糊度）的辅助资料。糊度）的辅助资料。糊度）的辅助资料。5.2.1伪距测量伪距测量1 1.卫星发出一个测距码，该测距码经过卫星发出一个测距码，该测距码经过时间时间后到达接收机；后到达接收机；2.接收机产生一组结构完全相同的测距码接收机产生一组结构完全相同的测距码复制码，并通过时延器使其延迟时间复制码，并通过时延器使其延迟时间；5.2 5.2
12、 伪距测量伪距测量伪距测量伪距测量5.2.1.15.2.1.1伪距测量的方法伪距测量的方法伪距测量的方法伪距测量的方法3. 3.将两组测距码进行相关处理，直到两组测距码的将两组测距码进行相关处理，直到两组测距码的将两组测距码进行相关处理，直到两组测距码的将两组测距码进行相关处理，直到两组测距码的自相关系数自相关系数自相关系数自相关系数 R R( ( )=1)=1为止，此时，复制码已和测为止，此时，复制码已和测为止，此时，复制码已和测为止，此时，复制码已和测距码对齐，复制码的延迟时间距码对齐，复制码的延迟时间距码对齐，复制码的延迟时间距码对齐，复制码的延迟时间 就等于卫星信号就等于卫星信号就等于
13、卫星信号就等于卫星信号的传播时间的传播时间的传播时间的传播时间 ；4. 4.将将将将 乘上光速乘上光速乘上光速乘上光速c c后即可求得卫星至接收机的伪距。后即可求得卫星至接收机的伪距。后即可求得卫星至接收机的伪距。后即可求得卫星至接收机的伪距。5.2.1.1伪距测量的方法伪距测量的方法(续续)5.2 .15.2 .1伪距测量伪距测量伪距测量伪距测量5.2.1.2为什么利用码相关法测定伪距？为什么利用码相关法测定伪距？vv为什么不利用码的标志来推算时延值？为什么不利用码的标志来推算时延值？为什么不利用码的标志来推算时延值？为什么不利用码的标志来推算时延值？1. 1.随机误差的存在：随机误差的存在
14、：随机误差的存在：随机误差的存在： 每个测距码在产生时；测距码在传播过程中由于外界干扰产生变每个测距码在产生时；测距码在传播过程中由于外界干扰产生变每个测距码在产生时；测距码在传播过程中由于外界干扰产生变每个测距码在产生时；测距码在传播过程中由于外界干扰产生变形；复制码在产生时。形；复制码在产生时。形；复制码在产生时。形；复制码在产生时。2. 2.仅根据测距码中的某一标志来进行量测会带来较大仅根据测距码中的某一标志来进行量测会带来较大仅根据测距码中的某一标志来进行量测会带来较大仅根据测距码中的某一标志来进行量测会带来较大误差。利用码相关技术在自相关系数误差。利用码相关技术在自相关系数误差。利用
15、码相关技术在自相关系数误差。利用码相关技术在自相关系数R R( ( ) = max ) = max 的的的的情况下来确定信号的传播时间情况下来确定信号的传播时间情况下来确定信号的传播时间情况下来确定信号的传播时间 ，实质上是采用了多实质上是采用了多实质上是采用了多实质上是采用了多个码特征来确定个码特征来确定个码特征来确定个码特征来确定 ，排除了随机误差的影响。排除了随机误差的影响。排除了随机误差的影响。排除了随机误差的影响。5.2.15.2.1伪距测量伪距测量伪距测量伪距测量5.2.1.3伪距测量的原理伪距测量的原理(1)1.三种时间系统：三种时间系统：1) 各颗各颗GPS卫星的时间标准卫星的
16、时间标准2) 各台各台GPS信号接收机的时间标准信号接收机的时间标准3) 统一上述时间标准的统一上述时间标准的GPS时间系统时间系统5.2.15.2.1伪距测量伪距测量伪距测量伪距测量5.2.1.3伪距测量的原理（伪距测量的原理（2） 伪噪声码从卫星到接伪噪声码从卫星到接伪噪声码从卫星到接伪噪声码从卫星到接收天线的传播时间：收天线的传播时间：收天线的传播时间：收天线的传播时间：伪噪声码从卫星到伪噪声码从卫星到伪噪声码从卫星到伪噪声码从卫星到达接收天线的时元达接收天线的时元达接收天线的时元达接收天线的时元伪噪声码在其卫伪噪声码在其卫伪噪声码在其卫伪噪声码在其卫星的发射时元星的发射时元星的发射时元
17、星的发射时元5.2.15.2.1伪距测量伪距测量伪距测量伪距测量2. 2.5.2.1.3伪距测量的原理（伪距测量的原理（3）d dt t 卫卫卫卫星星星星时时时时钟钟钟钟相相相相对对对对于于于于GPSGPS时时时时间间间间系系系系统统统统的的的的时时时时间间间间偏偏偏偏差差差差（可根据导航电文求得）（可根据导航电文求得）（可根据导航电文求得）（可根据导航电文求得）d dT T 接接接接收收收收机机机机时时时时钟钟钟钟相相相相对对对对于于于于GPSGPS时时时时间间间间系系系系统统统统的的的的时时时时间间间间偏偏偏偏差（接收机钟差）差（接收机钟差）差（接收机钟差）差（接收机钟差）5.2.15.2
18、.1伪距测量伪距测量伪距测量伪距测量5.2.1.3伪距测量的原理（伪距测量的原理（4）卫星到接收天线的真实距离：卫星到接收天线的真实距离：卫星到接收天线的真实距离：卫星到接收天线的真实距离：卫星到接收天线的卫星到接收天线的卫星到接收天线的卫星到接收天线的“ “伪距（伪距（伪距（伪距（pseudorangepseudorange）” ”：伪噪声码的真伪噪声码的真伪噪声码的真伪噪声码的真实传播时间实传播时间实传播时间实传播时间5.2.15.2.1伪距测量伪距测量伪距测量伪距测量3 3：5.2.1.3伪距测量的原理（伪距测量的原理（5）4.考虑电离层考虑电离层/对流层影响的伪距值：对流层影响的伪距值
19、：C C ( (d dt t d dT T ) ) 时钟偏差引起的距离偏差时钟偏差引起的距离偏差时钟偏差引起的距离偏差时钟偏差引起的距离偏差d dionion电离层效应引起的距离偏差电离层效应引起的距离偏差电离层效应引起的距离偏差电离层效应引起的距离偏差d dtroptrop对流层引起的距离偏差对流层引起的距离偏差对流层引起的距离偏差对流层引起的距离偏差5.2.15.2.1伪距测量伪距测量伪距测量伪距测量5.2.2伪距定位观测方程伪距定位观测方程 是卫星在轨位置和用户位置的函数，即：是卫星在轨位置和用户位置的函数，即： 第第第第j j 颗卫星在时元颗卫星在时元颗卫星在时元颗卫星在时元t t 的
20、三维的三维的三维的三维坐标，可从导航电文中求得坐标，可从导航电文中求得坐标，可从导航电文中求得坐标，可从导航电文中求得 用户接收天线在时元用户接收天线在时元用户接收天线在时元用户接收天线在时元t t 的三维的三维的三维的三维坐标，为待求的未知数坐标，为待求的未知数坐标，为待求的未知数坐标，为待求的未知数上式中有上式中有上式中有上式中有4 4个未知数（用户三维坐标和个未知数（用户三维坐标和个未知数（用户三维坐标和个未知数（用户三维坐标和接收机的接收机的接收机的接收机的钟差钟差钟差钟差d dT T ）。）。）。）。这样在任何一个观测瞬间，用户这样在任何一个观测瞬间，用户这样在任何一个观测瞬间，用户
21、这样在任何一个观测瞬间，用户至至至至少需要同时观测少需要同时观测少需要同时观测少需要同时观测4 4颗卫星颗卫星颗卫星颗卫星，以便解算，以便解算，以便解算，以便解算4 4个未知数。个未知数。个未知数。个未知数。5.2.2伪距测量的基本方程（续）伪距测量的基本方程（续）5.3 载波相位测量载波相位测量(1)1. 1.伪距测量的不足：伪距测量的不足：伪距测量的不足：伪距测量的不足：测距码的码元长度较长，因此量测精度较低。测距码的码元长度较长，因此量测精度较低。测距码的码元长度较长，因此量测精度较低。测距码的码元长度较长，因此量测精度较低。 （对（对（对（对C/AC/A码码码码而言精度而言精度而言精度
22、而言精度3m3m左右左右左右左右，P P码约为码约为码约为码约为30cm30cm）2. 2.如果把载波作为量测信号，载波的波长要短得多如果把载波作为量测信号，载波的波长要短得多如果把载波作为量测信号，载波的波长要短得多如果把载波作为量测信号，载波的波长要短得多（ L L1 1=19cm=19cm， L L2 2=24cm =24cm ），比），比），比），比P P码码元的长度码码元的长度码码元的长度码码元的长度小两个数量级。对载波进行相位测量，可以达到小两个数量级。对载波进行相位测量，可以达到小两个数量级。对载波进行相位测量，可以达到小两个数量级。对载波进行相位测量，可以达到很高的精度。很高的
23、精度。很高的精度。很高的精度。3. 3.载波信号是一种周期性正弦信号，相位测量只能载波信号是一种周期性正弦信号，相位测量只能载波信号是一种周期性正弦信号，相位测量只能载波信号是一种周期性正弦信号，相位测量只能测定其不足一个波长的部分，因而存在着测定其不足一个波长的部分，因而存在着测定其不足一个波长的部分，因而存在着测定其不足一个波长的部分，因而存在着整周数整周数整周数整周数不确定性不确定性不确定性不确定性的问题，使解算过程变得比较复杂。的问题，使解算过程变得比较复杂。的问题，使解算过程变得比较复杂。的问题，使解算过程变得比较复杂。5.3 载波相位测量载波相位测量(2)4. 4.重建载波：重建载
24、波：重建载波：重建载波：1)1)概念概念概念概念: :将调制在载波上的测距码和导航电文去掉，重新获得载波。将调制在载波上的测距码和导航电文去掉，重新获得载波。将调制在载波上的测距码和导航电文去掉，重新获得载波。将调制在载波上的测距码和导航电文去掉，重新获得载波。2)2)方法：方法：方法：方法： 码相关法：码相关法：码相关法：码相关法：(1)(1)方法方法方法方法: :将所接收到的调制信号将所接收到的调制信号将所接收到的调制信号将所接收到的调制信号( (卫星信号卫星信号卫星信号卫星信号) )与接收机产与接收机产与接收机产与接收机产生的复制码相乘生的复制码相乘生的复制码相乘生的复制码相乘 (2)(
25、2)特点特点特点特点: :局限制局限制局限制局限制 需了解码的结构需了解码的结构需了解码的结构需了解码的结构 优点优点优点优点 可获得导航电文可获得导航电文可获得导航电文可获得导航电文, ,可获得全波长的载波可获得全波长的载波可获得全波长的载波可获得全波长的载波, ,信号质量好信号质量好信号质量好信号质量好 平方法平方法平方法平方法 :(1):(1)方法方法方法方法: :将所接收到的调制信号将所接收到的调制信号将所接收到的调制信号将所接收到的调制信号( (卫星信号卫星信号卫星信号卫星信号) )自乘自乘自乘自乘 (2) (2) 优点优点优点优点 无需了解码的结构无需了解码的结构无需了解码的结构无
26、需了解码的结构 缺点缺点缺点缺点 无法获得导航电文无法获得导航电文无法获得导航电文无法获得导航电文, ,所获载波波长为原来波长的一所获载波波长为原来波长的一所获载波波长为原来波长的一所获载波波长为原来波长的一半半半半, ,信号质量较差信号质量较差信号质量较差信号质量较差5.3 载波相位测量载波相位测量(3)5.3.1 载波相位测量原理载波相位测量原理5.3.2 载波相位测量的观测方程载波相位测量的观测方程5.3.3 整周未知数整周未知数N0 0的确定的确定5.3.1 载波相位测量原理载波相位测量原理k k 接收机在接收机钟面时刻接收机在接收机钟面时刻接收机在接收机钟面时刻接收机在接收机钟面时刻
27、t tk k 时观时观时观时观测测测测j j 卫星所取得的相位观测量卫星所取得的相位观测量卫星所取得的相位观测量卫星所取得的相位观测量k k 接收机在接收机钟面时刻接收机在接收机钟面时刻接收机在接收机钟面时刻接收机在接收机钟面时刻t tk k 时所时所时所时所产生的产生的产生的产生的本地参考信号本地参考信号本地参考信号本地参考信号的相位值的相位值的相位值的相位值k k 接收机在接收机钟面时刻接收机在接收机钟面时刻接收机在接收机钟面时刻接收机在接收机钟面时刻t tk k 时所接收到的时所接收到的时所接收到的时所接收到的j j 卫星载波卫星载波卫星载波卫星载波信号信号信号信号的相位值的相位值的相位
28、值的相位值1. 1.载波相位测量的观测量载波相位测量的观测量载波相位测量的观测量载波相位测量的观测量 GPSGPS接收机所接收的卫星载波信号与接收机本振接收机所接收的卫星载波信号与接收机本振接收机所接收的卫星载波信号与接收机本振接收机所接收的卫星载波信号与接收机本振参考信号的相位差。参考信号的相位差。参考信号的相位差。参考信号的相位差。2. 2.初始初始初始初始t t0 0时刻时刻时刻时刻，小于一周的相位差为，小于一周的相位差为，小于一周的相位差为，小于一周的相位差为 0 0，其，其，其，其整周数为整周数为整周数为整周数为 ，则此时的相位观测值为：，则此时的相位观测值为：，则此时的相位观测值为
29、：，则此时的相位观测值为：3. 3. 任一时刻任一时刻ti卫星卫星Sj 到到k接收机的相位差：接收机的相位差：整周数整周数整周数整周数变化量变化量变化量变化量整周整周整周整周模糊度（常数）模糊度（常数）模糊度（常数）模糊度（常数）三差三差法法5.3.2 载波相位测量的观测方程(1)1. 1. 载波相位测量是接收机（天线）和卫星位置的函数。只有载波相位测量是接收机（天线）和卫星位置的函数。只有得到了它们之间的函数关系，才能从观测量中求解接收机得到了它们之间的函数关系，才能从观测量中求解接收机（或卫星）的位置。（或卫星）的位置。2.1) 2.1) 设在设在GPSGPS标准时刻标准时刻TaTa（卫星
30、钟时刻（卫星钟时刻tata）卫星）卫星SjSj发射的载发射的载波信号相位为波信号相位为 （tata），经传播延迟，经传播延迟后，在后，在GPSGPS标准时刻标准时刻TbTb（接收机钟时刻（接收机钟时刻tbtb）到达接收机。）到达接收机。 2) 2) 根据电磁波传播原理，根据电磁波传播原理， TbTb时接收到的和时接收到的和TaTa时发射时的时发射时的 相相位不变，即位不变，即 j j（TbTb） = = j j（tata） 3) 3) 在在Tb Tb 时，载波相位观测量为：时，载波相位观测量为： = = （tbtb）- - j j（TbTb） = = （tbtb）- - j j（tata）5.
31、3.2 载波相位测量的观测方程(2)4)4)考虑卫星钟差和接收机钟差，有考虑卫星钟差和接收机钟差，有Ta Ta = =tata+ + ta ta , , Tb Tb = =tbtb+ + tb tb , , 则：则： = = （Tb Tb - - tbtb）- - j j（ Ta Ta - - ta ta ） (1)(1)5) 5) 载波信号的相位与频率的关系为载波信号的相位与频率的关系为: : （t t + + t t）= = （t t）+ +f f t t （2 2）6) 6) 将将(2)(2)代入代入(1)(1)得得FF= = （Tb Tb ）- -fi fi tbtb- - j j（T
32、a Ta ）+ + f jf j ta ta （3 3） fi fi = =f jf j = =f f 7) 7)Tb Tb = =Ta Ta + + ，由公式（，由公式（2 2），得：），得： Nkj+Nkj+ （TbTb）= = j j（TaTa）+ +f f 8) 8) 公式（公式（3 3）可改写为：）可改写为： = = j j（TaTa）+ +f f - -f f tbtb- - j j（Ta Ta ）+ + f f tata- Nkj- Nkj = = f f - -f f tbtb+ + f f tata- - NkjNkj （4 4）5.3.2 载波相位测量的观测方程(3)3.
33、3.传播延迟传播延迟传播延迟传播延迟中考虑电离层和对流层的影响中考虑电离层和对流层的影响中考虑电离层和对流层的影响中考虑电离层和对流层的影响1 1和和和和2 2 ，则：，则：，则：，则： 代入公式（代入公式（代入公式（代入公式（4 4），得：），得：），得：），得：5.3.2 载波相位测量的观测方程(3) f f：接收机产生的固定参考频率接收机产生的固定参考频率接收机产生的固定参考频率接收机产生的固定参考频率 c c: : 光速光速光速光速 ：卫星至接收机之间的距离卫星至接收机之间的距离卫星至接收机之间的距离卫星至接收机之间的距离（未知数）（未知数）（未知数）（未知数） 1 1：电离层影响电离
34、层影响电离层影响电离层影响 2 2：对流层影响对流层影响对流层影响对流层影响 tta a ：卫星钟差卫星钟差卫星钟差卫星钟差 ttb b ：接收机钟差（未知数）接收机钟差（未知数）接收机钟差（未知数）接收机钟差（未知数）4.1)4.1)接收机接收机接收机接收机 k k 对卫星对卫星对卫星对卫星 j j 的载波相位测量的观测方程：的载波相位测量的观测方程：的载波相位测量的观测方程：的载波相位测量的观测方程：5.3.2 载波相位测量的观测方程(4)由于由于由于由于 =c c/ /f f，则上式为：则上式为：则上式为：则上式为：两边同乘两边同乘两边同乘两边同乘, , , ,得得得得: :2)2)伪距
35、测量与载波相位测量的观测方程的联系伪距测量与载波相位测量的观测方程的联系伪距测量与载波相位测量的观测方程的联系伪距测量与载波相位测量的观测方程的联系5.3.3 整周未知数N0的确定静态方法静态方法动态方法动态方法5.3.3.1静态方法静态方法一一伪距法二二经典方法三三多普勒法四四快速测定整周未知数法(FARA) Fast ambiguity resolution approach一一 伪距法伪距法2.2.将载波相位测量的观测值将载波相位测量的观测值将载波相位测量的观测值将载波相位测量的观测值( (化为以距离为单位化为以距离为单位化为以距离为单位化为以距离为单位) )减去伪距实际观测值后即可得到
36、减去伪距实际观测值后即可得到减去伪距实际观测值后即可得到减去伪距实际观测值后即可得到NNo o。3.3.由于伪距测量的精度较低，所以要有较多的由于伪距测量的精度较低，所以要有较多的由于伪距测量的精度较低，所以要有较多的由于伪距测量的精度较低，所以要有较多的NNo o取平均值后才能获得正确的整波段数。取平均值后才能获得正确的整波段数。取平均值后才能获得正确的整波段数。取平均值后才能获得正确的整波段数。所以，得所以，得所以，得所以，得5.3.3.15.3.3.1静态方法静态方法静态方法静态方法1. 1.二二 经典方法经典方法v 将整周未知数当做平差中的待定参数将整周未知数当做平差中的待定参数一一)
37、 整数解整数解二二) 实数解实数解5.3.3.15.3.3.1静态方法静态方法静态方法静态方法二二 经典方法经典方法整数解整数解1. 1. 短基线短基线短基线短基线定位时一般采用这种方法。定位时一般采用这种方法。定位时一般采用这种方法。定位时一般采用这种方法。2 2 具体步骤：具体步骤：具体步骤：具体步骤： 1)1)首先根据卫星位置首先根据卫星位置首先根据卫星位置首先根据卫星位置和修复了周跳后的和修复了周跳后的和修复了周跳后的和修复了周跳后的相位观测相位观测相位观测相位观测值进行平差计算，求得基线向量和整周未知数。值进行平差计算，求得基线向量和整周未知数。值进行平差计算，求得基线向量和整周未知
38、数。值进行平差计算，求得基线向量和整周未知数。 2)2)解得的整周未知数是一个实数，将其固定为整解得的整周未知数是一个实数，将其固定为整解得的整周未知数是一个实数，将其固定为整解得的整周未知数是一个实数，将其固定为整数数数数( (四舍五入法四舍五入法四舍五入法四舍五入法) )，并重新进行平差计算。，并重新进行平差计算。，并重新进行平差计算。，并重新进行平差计算。 3)3)在计算中整周未知数采用整周值并视为已知数，在计算中整周未知数采用整周值并视为已知数，在计算中整周未知数采用整周值并视为已知数，在计算中整周未知数采用整周值并视为已知数，以求得基线向量的最后值。以求得基线向量的最后值。以求得基线
39、向量的最后值。以求得基线向量的最后值。5.3.3.15.3.3.1静态方法静态方法静态方法静态方法二二 经典方法经典方法实数解实数解1.基线较长时采用这种方法。基线较长时采用这种方法。2.具体步骤类似整数解方法，区别在于具体步骤类似整数解方法，区别在于解得的整周未知数是一个实数。解得的整周未知数是一个实数。注注注注: :采用经典方法时，需要较长的观测时间，采用经典方法时，需要较长的观测时间，采用经典方法时，需要较长的观测时间，采用经典方法时，需要较长的观测时间，影响了作业效率，所以只有在高精度定位影响了作业效率，所以只有在高精度定位影响了作业效率，所以只有在高精度定位影响了作业效率，所以只有在
40、高精度定位领域中才应用领域中才应用领域中才应用领域中才应用5.3.3.15.3.3.1静态方法静态方法静态方法静态方法三三 多普勒法（三差法）多普勒法（三差法）1.1.由于连续跟踪的所有载波相位观测值中均含有相同的由于连续跟踪的所有载波相位观测值中均含有相同的由于连续跟踪的所有载波相位观测值中均含有相同的由于连续跟踪的所有载波相位观测值中均含有相同的整周未知数整周未知数整周未知数整周未知数NN0 0，所以将相邻两个观测历元的载波相所以将相邻两个观测历元的载波相所以将相邻两个观测历元的载波相所以将相邻两个观测历元的载波相位相减，就可消去位相减，就可消去位相减，就可消去位相减，就可消去NN0 0，
41、从而解出坐标。然后再根据从而解出坐标。然后再根据从而解出坐标。然后再根据从而解出坐标。然后再根据坐标值求解坐标值求解坐标值求解坐标值求解NN0 0 。5.3.3.15.3.3.1静态方法静态方法静态方法静态方法2. 1)tm2. 1)tm时刻卫星时刻卫星时刻卫星时刻卫星SjSj到到到到k k接收机的相位差：接收机的相位差：接收机的相位差：接收机的相位差：(1)(1)2) tn2) tn时刻卫星时刻卫星时刻卫星时刻卫星SjSj到到到到k k接收机的相位差接收机的相位差接收机的相位差接收机的相位差：(2)(2)公式（公式（公式（公式（1 1）- -（2 2），即可消除），即可消除），即可消除），即
42、可消除N N0 03. 3.两个历元间的载波相位观测值之差受接收机钟及卫星钟的随两个历元间的载波相位观测值之差受接收机钟及卫星钟的随两个历元间的载波相位观测值之差受接收机钟及卫星钟的随两个历元间的载波相位观测值之差受接收机钟及卫星钟的随机误差影响，机误差影响，机误差影响，机误差影响， 所以精度不太好，往往用来求整周数的初始值。所以精度不太好，往往用来求整周数的初始值。所以精度不太好，往往用来求整周数的初始值。所以精度不太好，往往用来求整周数的初始值。1. 19901. 1990年年年年E EFreiFrei和和和和G GBeutlerBeutler提出提出提出提出2. 2. 基本思路：基本思路
43、：基本思路：基本思路： 1)1)利用利用利用利用初始平差的解向量及其精度信息初始平差的解向量及其精度信息初始平差的解向量及其精度信息初始平差的解向量及其精度信息，以参数估计和统计假，以参数估计和统计假，以参数估计和统计假，以参数估计和统计假设检验为基础，确定在某一置信区间内设检验为基础，确定在某一置信区间内设检验为基础，确定在某一置信区间内设检验为基础，确定在某一置信区间内NN0 0的可能的整数解的组合；的可能的整数解的组合；的可能的整数解的组合；的可能的整数解的组合； 2)2)依次将依次将依次将依次将NN0 0的每一组合作为已知值，重复进行平差计算。使的每一组合作为已知值，重复进行平差计算。
44、使的每一组合作为已知值，重复进行平差计算。使的每一组合作为已知值，重复进行平差计算。使估值的验后平差或方差和为最小的一组估值的验后平差或方差和为最小的一组估值的验后平差或方差和为最小的一组估值的验后平差或方差和为最小的一组NN0 0 ，即为最佳估值。即为最佳估值。即为最佳估值。即为最佳估值。 3)3)利用这种方法进行短基线定位时，利用双频接收机只须观利用这种方法进行短基线定位时，利用双频接收机只须观利用这种方法进行短基线定位时，利用双频接收机只须观利用这种方法进行短基线定位时，利用双频接收机只须观测一分钟即可确定整周未知数测一分钟即可确定整周未知数测一分钟即可确定整周未知数测一分钟即可确定整周
45、未知数 此方法已在快速静态定位中得到了广泛应用此方法已在快速静态定位中得到了广泛应用此方法已在快速静态定位中得到了广泛应用此方法已在快速静态定位中得到了广泛应用四四 快速确定整周未知数法快速确定整周未知数法(FARA)Fast ambiguity resolution approach补充补充 静态法的不足静态法的不足使用静态方法时，一旦对所测卫星失锁，使用静态方法时，一旦对所测卫星失锁，则接收机载体必须停下来，重新确定整则接收机载体必须停下来，重新确定整周未知数，严重限制了载波相位观测法周未知数，严重限制了载波相位观测法在高精度动态定位中的有效应用。在高精度动态定位中的有效应用。5.3.3.
46、2动态初始化法动态初始化法AROFAmbiguity resolution on the flyAmbiguity resolution on the fly1993年徕卡公司开发成功年徕卡公司开发成功基本思想：基本思想： 根据接收机在运动过程中对载波信号的短时间观测值，与根据接收机在运动过程中对载波信号的短时间观测值，与根据接收机在运动过程中对载波信号的短时间观测值，与根据接收机在运动过程中对载波信号的短时间观测值，与参考站的同步观测值一起，利用快速解算法确定参考站的同步观测值一起，利用快速解算法确定参考站的同步观测值一起，利用快速解算法确定参考站的同步观测值一起，利用快速解算法确定NN0
47、0。然后利然后利然后利然后利用逆向求解方法来确定载体在上述短时间内的瞬时位置。用逆向求解方法来确定载体在上述短时间内的瞬时位置。用逆向求解方法来确定载体在上述短时间内的瞬时位置。用逆向求解方法来确定载体在上述短时间内的瞬时位置。动态初始化法的特点动态初始化法的特点在在载体的运动过程中，所观测的卫星一载体的运动过程中，所观测的卫星一旦失锁，为确定整周未知数，运动载体旦失锁，为确定整周未知数，运动载体不需停下来重新进行初始化工作。不需停下来重新进行初始化工作。已在短距离（已在短距离（10km）的实时）的实时动态相动态相对定位中，得到了成功应用，定位精度对定位中，得到了成功应用，定位精度可达厘米级。
48、可达厘米级。作作 业业1.GPSGPS卫星定位的基本原理是什么？卫星定位的基本原理是什么？卫星定位的基本原理是什么？卫星定位的基本原理是什么？2.2. 2. 什么叫伪距？伪距测量的特点有哪些？什么叫伪距？伪距测量的特点有哪些？什么叫伪距？伪距测量的特点有哪些？什么叫伪距？伪距测量的特点有哪些？3.3. 3. 为什么采用码相关法测定伪距？为什么采用码相关法测定伪距？为什么采用码相关法测定伪距？为什么采用码相关法测定伪距？4.4. 4. 解释重建载波，主要方法有哪些？各有什么优缺点？解释重建载波，主要方法有哪些？各有什么优缺点？解释重建载波，主要方法有哪些？各有什么优缺点？解释重建载波，主要方法有
49、哪些？各有什么优缺点？5.5. 5.在载波相位测量中，确定在载波相位测量中，确定在载波相位测量中，确定在载波相位测量中，确定整周未知数主要有哪些方法整周未知数主要有哪些方法整周未知数主要有哪些方法整周未知数主要有哪些方法？ 5.4整周跳变的修复整周跳变的修复5.4.1 屏幕扫描法屏幕扫描法5.4.2 用高次差或多项式拟合法用高次差或多项式拟合法5.4.3 在卫星间求差法在卫星间求差法 5.4.4 用双频观测值修复周跳用双频观测值修复周跳5.5.5 根据平差后的残差发现和修复整周跳变根据平差后的残差发现和修复整周跳变5.4.1 整周跳变的修复任一时刻任一时刻任一时刻任一时刻ti ti卫星卫星卫星
50、卫星SjSj到到到到k k接接接接收机的相位差收机的相位差收机的相位差收机的相位差不足一周的相位差不足一周的相位差不足一周的相位差不足一周的相位差ti ti 时刻的时刻的时刻的时刻的整周数整周数整周数整周数周跳的含义周跳的含义 在跟踪卫星过程中，由于某种原因，使得计在跟踪卫星过程中，由于某种原因，使得计数器无法连续计数。当信号重新被跟踪后，数器无法连续计数。当信号重新被跟踪后，整周计数就不正确，但是整周计数就不正确，但是不到一个整周的不到一个整周的相位观测值仍是正确的相位观测值仍是正确的。这种现象称为整。这种现象称为整周跳变，简称周跳变，简称周跳周跳。周跳的含义（续）周跳的含义（续）1.如果是
51、因为电源的故障或振荡器本身的故障如果是因为电源的故障或振荡器本身的故障使信号暂时中断，那么使信号暂时中断，那么中断前后信号本身中断前后信号本身失去了连续性失去了连续性。恢复正常工作后的观测值。恢复正常工作后的观测值中中不但整周计数不正确不但整周计数不正确，不足整周的部分不足整周的部分也不对也不对。这时，修复周跳没有什么意义。这时，修复周跳没有什么意义。2.必须将资料分为两个时段，各设一个整周未必须将资料分为两个时段，各设一个整周未知数单独进行处理。知数单独进行处理。整周跳变的修复方法整周跳变的修复方法5.4.1 屏幕扫描法屏幕扫描法5.4.2 用高次差或多项式拟合法用高次差或多项式拟合法5.4
52、.3 在卫星间求差法在卫星间求差法5.4.4用双频观测值修复周跳用双频观测值修复周跳5.4.5根据平差后的残差发现和修复整周跳变根据平差后的残差发现和修复整周跳变5.4.1 屏幕扫描法屏幕扫描法 作业员在计算机屏幕前依次对每个站、每个时作业员在计算机屏幕前依次对每个站、每个时段、每颗卫星的相位观测值的变化率的图像进段、每颗卫星的相位观测值的变化率的图像进行逐段检查，观测其是否连续。如果出现不规行逐段检查，观测其是否连续。如果出现不规则的突然变化，说明出现了周跳现象。手工编则的突然变化，说明出现了周跳现象。手工编辑修复。辑修复。5.4.2 用高次差或多项式拟合法用高次差或多项式拟合法5.4.2.
53、1.高次差法：高次差法：1. 1.依据依据依据依据：该方法是根据有周跳现象的发生将会破坏载波：该方法是根据有周跳现象的发生将会破坏载波：该方法是根据有周跳现象的发生将会破坏载波：该方法是根据有周跳现象的发生将会破坏载波 相位测量的观测值相位测量的观测值相位测量的观测值相位测量的观测值IntInt（）+ + 随时间而有规律变随时间而有规律变随时间而有规律变随时间而有规律变化的特性来探测的化的特性来探测的化的特性来探测的化的特性来探测的 2. 2.方法方法方法方法： 在相邻的观测值间依次求差（一次差、二次在相邻的观测值间依次求差（一次差、二次在相邻的观测值间依次求差（一次差、二次在相邻的观测值间依
54、次求差（一次差、二次 差、差、差、差、五次差），检查是否出现异常。、五次差），检查是否出现异常。、五次差），检查是否出现异常。、五次差），检查是否出现异常。3. 3.缺点缺点缺点缺点：用求差法一般难于探测出只有几周的小周跳，：用求差法一般难于探测出只有几周的小周跳，：用求差法一般难于探测出只有几周的小周跳，：用求差法一般难于探测出只有几周的小周跳，可用曲线拟合方法即可可用曲线拟合方法即可可用曲线拟合方法即可可用曲线拟合方法即可5.4.2 用高次差或多项式拟合法（续）用高次差或多项式拟合法（续）5.4.2.2多项式拟合法：多项式拟合法： 根据几个相位观测量拟合一个根据几个相位观测量拟合一个n阶多
55、项式，阶多项式，据此据此预估预估下一个观测值，并与实测值比较，下一个观测值，并与实测值比较，从而来发现周跳并修正整周计数。从而来发现周跳并修正整周计数。5.4.2 用高次差或多项式拟合法（续）用高次差或多项式拟合法（续）用高次差检查周跳用高次差检查周跳高次差具有随机特性，无周跳现象存在。高次差具有随机特性，无周跳现象存在。高次差具有随机特性，无周跳现象存在。高次差具有随机特性，无周跳现象存在。5.4.2 用高次差或多项式拟合法（续）用高次差或多项式拟合法（续）历元历元历元历元t t5 5观测值有周跳，使四次差产生异常。观测值有周跳，使四次差产生异常。观测值有周跳，使四次差产生异常。观测值有周跳
56、，使四次差产生异常。用高次差检查周跳（续）用高次差检查周跳（续）用高次差检查周跳（续）用高次差检查周跳（续）5.4.3 在卫星间求差法在卫星间求差法 由于每颗卫星的载波相位观测值受到接收机振由于每颗卫星的载波相位观测值受到接收机振荡器的随机误差的影响相同，所以在卫星间求荡器的随机误差的影响相同，所以在卫星间求差即可消除接收机振荡器的随机误差引起的周差即可消除接收机振荡器的随机误差引起的周跳误差跳误差5.4.4 用双频观测值修复周跳用双频观测值修复周跳1.又称电离层残差法又称电离层残差法2.对双频载波相位观测值进行组合运算，同时对双频载波相位观测值进行组合运算，同时考虑电离层折射改正，结果中只剩
57、下整周考虑电离层折射改正，结果中只剩下整周数之差和电离层折射的残差项。利用此结数之差和电离层折射的残差项。利用此结果即可探测周跳。果即可探测周跳。5.4.4 用双频观测值修复周跳用双频观测值修复周跳（续）（续）双频双频双频双频接收机的两个载波频率的相位观测量：接收机的两个载波频率的相位观测量：接收机的两个载波频率的相位观测量：接收机的两个载波频率的相位观测量：考虑到电离层折射改正考虑到电离层折射改正考虑到电离层折射改正考虑到电离层折射改正 则有：则有：则有：则有：已消去已消去已消去已消去距离项和钟差项，以及对流层改正项。只剩距离项和钟差项，以及对流层改正项。只剩距离项和钟差项，以及对流层改正项
58、。只剩距离项和钟差项，以及对流层改正项。只剩整整整整周数之差与电离层折射的残差项（值很小）。周数之差与电离层折射的残差项（值很小）。周数之差与电离层折射的残差项（值很小）。周数之差与电离层折射的残差项（值很小）。5.4.4 用双频观测值修复周跳用双频观测值修复周跳（续）（续）优点：优点： - - 中只涉及频率，取决于电离层残差影响，中只涉及频率，取决于电离层残差影响，中只涉及频率，取决于电离层残差影响，中只涉及频率，取决于电离层残差影响，无须预先知道测站和卫星坐标。无须预先知道测站和卫星坐标。无须预先知道测站和卫星坐标。无须预先知道测站和卫星坐标。缺点：缺点： 1. 1. 如果两个载波相位观测
59、值中都出现周跳，则如果两个载波相位观测值中都出现周跳，则如果两个载波相位观测值中都出现周跳，则如果两个载波相位观测值中都出现周跳，则无法采用此方法。无法采用此方法。无法采用此方法。无法采用此方法。 2. 2.不能顾及多路径效应和测量噪声的影响。不能顾及多路径效应和测量噪声的影响。不能顾及多路径效应和测量噪声的影响。不能顾及多路径效应和测量噪声的影响。5. 4.5根据平差后的残差根据平差后的残差发现和修复周跳发现和修复周跳1. 1. 经过上述处理的观测值中还可能存在一些小周跳经过上述处理的观测值中还可能存在一些小周跳经过上述处理的观测值中还可能存在一些小周跳经过上述处理的观测值中还可能存在一些小
60、周跳, ,修复后的周跳可能会引入修复后的周跳可能会引入修复后的周跳可能会引入修复后的周跳可能会引入1212周的偏差。周的偏差。周的偏差。周的偏差。2. 2. 对修复后的观测值进行平差计算，求得各观测值的对修复后的观测值进行平差计算，求得各观测值的对修复后的观测值进行平差计算，求得各观测值的对修复后的观测值进行平差计算，求得各观测值的残差。有周跳的观测值会出现很大的残差。残差。有周跳的观测值会出现很大的残差。残差。有周跳的观测值会出现很大的残差。残差。有周跳的观测值会出现很大的残差。5.5 GPS绝对定位与相对定位绝对定位与相对定位A 1.GPSA 1.GPS绝对定位也叫单点定位，即直接确定用户
61、绝对定位也叫单点定位，即直接确定用户绝对定位也叫单点定位，即直接确定用户绝对定位也叫单点定位，即直接确定用户接收接收接收接收机天线机天线机天线机天线在在在在WGS-84WGS-84坐标系中相对于坐标系原点坐标系中相对于坐标系原点坐标系中相对于坐标系原点坐标系中相对于坐标系原点地地地地球质心的绝对位置。球质心的绝对位置。球质心的绝对位置。球质心的绝对位置。5.5 GPS绝对定位与相对定位绝对定位与相对定位 2. 2. 绝对定位实质：应用绝对定位实质：应用绝对定位实质：应用绝对定位实质：应用测距交会测距交会测距交会测距交会的原理，利用的原理，利用的原理，利用的原理，利用三颗以上卫星的已知空间位置交
62、会出地面未知三颗以上卫星的已知空间位置交会出地面未知三颗以上卫星的已知空间位置交会出地面未知三颗以上卫星的已知空间位置交会出地面未知点（用户接收机）的在点（用户接收机）的在点（用户接收机）的在点（用户接收机）的在WGS-84WGS-84坐标系中的位坐标系中的位坐标系中的位坐标系中的位置。置。置。置。5.5 GPS绝对定位与相对定位绝对定位与相对定位 静态静态 动态：动态：伪距法伪距法伪距法伪距法3绝对定位绝对定位 伪距法（测码）伪距法（测码）伪距法（测码）伪距法（测码） 载波相位测量（测相）载波相位测量（测相）载波相位测量（测相）载波相位测量（测相）载波相位测量较难应用于动态绝对定位中的原因：
63、载波相位测量较难应用于动态绝对定位中的原因：载波相位测量较难应用于动态绝对定位中的原因：载波相位测量较难应用于动态绝对定位中的原因： 载体在运动过程中，要保持对所测载体在运动过程中，要保持对所测载体在运动过程中，要保持对所测载体在运动过程中，要保持对所测相同卫星的连续跟踪相同卫星的连续跟踪相同卫星的连续跟踪相同卫星的连续跟踪，技术上有一定困难技术上有一定困难技术上有一定困难技术上有一定困难 动态解算动态解算动态解算动态解算整周未知数整周未知数整周未知数整周未知数的方法，其应用尚有一定的局限的方法，其应用尚有一定的局限的方法，其应用尚有一定的局限的方法，其应用尚有一定的局限5.5 GPS绝对定位
64、与相对定位绝对定位与相对定位4. 受卫星轨道误差、钟差以及信号传播误差受卫星轨道误差、钟差以及信号传播误差等影响，定位精度较低等影响，定位精度较低 - 静态绝对定位精度约为米级静态绝对定位精度约为米级 - 动态绝对定位精度为动态绝对定位精度为1040m5.5 GPS绝对定位与相对定位绝对定位与相对定位B B 相对定位相对定位相对定位相对定位1. 1.定义：是至少用两台定义：是至少用两台定义：是至少用两台定义：是至少用两台GPSGPS接收机，同步观测相同的接收机，同步观测相同的接收机，同步观测相同的接收机，同步观测相同的GPSGPS卫星，确定两台接收机天线之间的相对位置（坐卫星，确定两台接收机天
65、线之间的相对位置（坐卫星，确定两台接收机天线之间的相对位置（坐卫星，确定两台接收机天线之间的相对位置（坐标差）标差）标差）标差）2. 2.它是目前它是目前它是目前它是目前GPSGPS定位中精度最高的一种定位方法定位中精度最高的一种定位方法定位中精度最高的一种定位方法定位中精度最高的一种定位方法3. 3.应用范围：精密导航、大地测量、精密工程测量、地应用范围：精密导航、大地测量、精密工程测量、地应用范围：精密导航、大地测量、精密工程测量、地应用范围：精密导航、大地测量、精密工程测量、地球动力学研究等球动力学研究等球动力学研究等球动力学研究等5.5 GPS绝对定位与相对定位绝对定位与相对定位5.5
66、.1静态绝对定位静态绝对定位5.5.2静态相对定位静态相对定位5.5.1静态绝对定位静态绝对定位5.5.1.1 伪距法绝对定位伪距法绝对定位5.5.1.2 伪距法绝对定位的解算伪距法绝对定位的解算5.5.1.3 应用载波相位观测值进行静态绝对定位应用载波相位观测值进行静态绝对定位5.5.1.4 绝对定位精度评价绝对定位精度评价5.5.15.5.1静态绝对定位静态绝对定位静态绝对定位静态绝对定位注：注：注：注：上式中有上式中有上式中有上式中有4 4个未知数（用户三维坐标和个未知数（用户三维坐标和个未知数（用户三维坐标和个未知数（用户三维坐标和接收接收接收接收机的钟差机的钟差机的钟差机的钟差d d
67、T T ）。）。）。）。在任何一个观测瞬间，用户在任何一个观测瞬间，用户在任何一个观测瞬间，用户在任何一个观测瞬间，用户至至至至少需要同时观测少需要同时观测少需要同时观测少需要同时观测4 4颗卫星颗卫星颗卫星颗卫星，以便解算，以便解算，以便解算，以便解算4 4个未知数。个未知数。个未知数。个未知数。1.观测方程：观测方程：5.5.1.1 伪距法绝对定位伪距法绝对定位5.5.1.1 伪距法绝对定位伪距法绝对定位令令令令( (X X0 0 Y Y0 0 Z Z0 0) )T T，( ( x x y y z z) )T T分别为测站坐标分别为测站坐标分别为测站坐标分别为测站坐标的近似值与改正数。令的
68、近似值与改正数。令的近似值与改正数。令的近似值与改正数。令其中：其中：其中：其中：伪距观测方程的线性化形式：伪距观测方程的线性化形式：伪距观测方程的线性化形式：伪距观测方程的线性化形式：2.观测方程的线性化：观测方程的线性化：5.5.15.5.1静态绝对定位静态绝对定位静态绝对定位静态绝对定位5.5.1.2 伪距法绝对定位的解法伪距法绝对定位的解法 1 1 1 1 利用利用利用利用最小二乘原理最小二乘原理最小二乘原理最小二乘原理（通过最小化误差的平方和（通过最小化误差的平方和（通过最小化误差的平方和（通过最小化误差的平方和找到一组数据的最佳函数匹配）求解测站坐标的找到一组数据的最佳函数匹配）求
69、解测站坐标的找到一组数据的最佳函数匹配）求解测站坐标的找到一组数据的最佳函数匹配）求解测站坐标的改正数改正数改正数改正数( ( ( ( x x x x y y y y z z z z) ) ) )。 2 2 2 2 是一个迭代的过程。将每次计算出的坐标和钟是一个迭代的过程。将每次计算出的坐标和钟是一个迭代的过程。将每次计算出的坐标和钟是一个迭代的过程。将每次计算出的坐标和钟差作为初始值，重新代入进行解算。直到结果差作为初始值，重新代入进行解算。直到结果差作为初始值，重新代入进行解算。直到结果差作为初始值，重新代入进行解算。直到结果符符符符合一定阈值合一定阈值合一定阈值合一定阈值。注：具体解算看
70、书注：具体解算看书注：具体解算看书注：具体解算看书5.5.15.5.1静态绝对定位静态绝对定位静态绝对定位静态绝对定位5.5.1.3 应用载波相位观测值进行静应用载波相位观测值进行静态绝对定位态绝对定位 f f：接收机产生的固定参考频率接收机产生的固定参考频率接收机产生的固定参考频率接收机产生的固定参考频率 c c: : 光速光速光速光速 ：卫星至接收机之间的距离卫星至接收机之间的距离卫星至接收机之间的距离卫星至接收机之间的距离（未知数）（未知数）（未知数）（未知数） : :整周未知数（未知数）整周未知数（未知数）整周未知数（未知数）整周未知数（未知数） 1 1：电离层影响电离层影响电离层影响
71、电离层影响 2 2：对流层影响对流层影响对流层影响对流层影响 tta a ：卫星钟差卫星钟差卫星钟差卫星钟差 ttb b ：接收机钟差（未知数）接收机钟差（未知数）接收机钟差（未知数）接收机钟差（未知数）1. 1. 接收机接收机接收机接收机 k k 对卫星对卫星对卫星对卫星 j j 的载波相位测量的观测方程：的载波相位测量的观测方程：的载波相位测量的观测方程：的载波相位测量的观测方程：5.5.15.5.1静态绝对定位静态绝对定位静态绝对定位静态绝对定位5.5.1.3 应用载波相位观测值进行静态绝对定位应用载波相位观测值进行静态绝对定位2. 2. 将观测方程线性化将观测方程线性化将观测方程线性化
72、将观测方程线性化3. 3. 利用最小二乘原理求解测站坐标、接收机钟差、整周未知数利用最小二乘原理求解测站坐标、接收机钟差、整周未知数利用最小二乘原理求解测站坐标、接收机钟差、整周未知数利用最小二乘原理求解测站坐标、接收机钟差、整周未知数4. 4. 由于存在整周未知数问题，在观测由于存在整周未知数问题，在观测由于存在整周未知数问题，在观测由于存在整周未知数问题，在观测4 4颗卫星的情况下，至少必颗卫星的情况下，至少必颗卫星的情况下，至少必颗卫星的情况下，至少必须须须须3 3个历元，对相同的卫星进行同步观测个历元，对相同的卫星进行同步观测个历元，对相同的卫星进行同步观测个历元，对相同的卫星进行同步
73、观测 5. 5. 精度高于伪距法静态绝对定位精度高于伪距法静态绝对定位精度高于伪距法静态绝对定位精度高于伪距法静态绝对定位 整周未知数固定解整周未知数固定解整周未知数固定解整周未知数固定解 / / 实数解实数解实数解实数解6. 6. 解算结果可为相对定位的参考站提供较为精密的起始坐标解算结果可为相对定位的参考站提供较为精密的起始坐标解算结果可为相对定位的参考站提供较为精密的起始坐标解算结果可为相对定位的参考站提供较为精密的起始坐标5.5.1.4 绝对定位精度评价绝对定位精度评价1. DOP1. DOP值的性质值的性质值的性质值的性质 a a 用于单点定位时，所观测卫星的数量与分布有关，它表示的
74、用于单点定位时，所观测卫星的数量与分布有关，它表示的用于单点定位时，所观测卫星的数量与分布有关，它表示的用于单点定位时，所观测卫星的数量与分布有关，它表示的是定位的几何条件是定位的几何条件是定位的几何条件是定位的几何条件 b b 它的值越小，定位的几何条件越好。它的值越小，定位的几何条件越好。它的值越小，定位的几何条件越好。它的值越小，定位的几何条件越好。2. GPS2. GPS绝对定位精度主要取决于绝对定位精度主要取决于绝对定位精度主要取决于绝对定位精度主要取决于 1 1）卫星分布的几何条件）卫星分布的几何条件）卫星分布的几何条件）卫星分布的几何条件 2 2） 观测量的精度观测量的精度观测量
75、的精度观测量的精度 3. 3. 精度因子精度因子精度因子精度因子 看书看书看书看书 4. 4.精度因子的数值与所观测卫星的几何分布有关精度因子的数值与所观测卫星的几何分布有关精度因子的数值与所观测卫星的几何分布有关精度因子的数值与所观测卫星的几何分布有关5.5.1.4 绝对定位精度评价绝对定位精度评价一般地，六面体体积越大，一般地，六面体体积越大，GDOPGDOP值越小值越小精度高精度高接收机接收机接收机接收机GDOP较小接收机接收机接收机接收机GDOP较大选星选星问题问题实际观测中，为了减弱大气折射的影响，所测卫星的高实际观测中，为了减弱大气折射的影响，所测卫星的高实际观测中，为了减弱大气折
76、射的影响，所测卫星的高实际观测中，为了减弱大气折射的影响，所测卫星的高度角不能过低。在这一条件下，尽可能使卫星与测站构度角不能过低。在这一条件下，尽可能使卫星与测站构度角不能过低。在这一条件下，尽可能使卫星与测站构度角不能过低。在这一条件下，尽可能使卫星与测站构成的六面体体积最大。成的六面体体积最大。成的六面体体积最大。成的六面体体积最大。理论分析表明：在观测四颗星时，任意两方向之理论分析表明：在观测四颗星时，任意两方向之间的夹角为间的夹角为109度时，其六面体的体积最大。度时，其六面体的体积最大。可由用户接收设备自动完成。可由用户接收设备自动完成。单点定位的误差源及应对方法n n卫星星历卫星
77、星历n n精密星历精密星历精密星历精密星历n n卫星钟差卫星钟差n n精密钟差精密钟差精密钟差精密钟差、地面跟踪地面跟踪地面跟踪地面跟踪n n电离层延迟电离层延迟n n双频改正双频改正双频改正双频改正n n对流层延迟对流层延迟n n模型改正模型改正模型改正模型改正补充补充精密单点定位n n精密单点定位精密单点定位n nPPP Precise Point PositioningPPP Precise Point Positioningn n特点特点特点特点n n主要观测值为载波相位主要观测值为载波相位主要观测值为载波相位主要观测值为载波相位n n采用精密的卫星轨道和钟数据采用精密的卫星轨道和钟数
78、据采用精密的卫星轨道和钟数据采用精密的卫星轨道和钟数据n n采用复杂的模型采用复杂的模型采用复杂的模型采用复杂的模型n n定位精度定位精度定位精度定位精度n n亚分米级亚分米级亚分米级亚分米级n n用途用途用途用途n n全球高精度测量全球高精度测量全球高精度测量全球高精度测量n n卫星定轨卫星定轨卫星定轨卫星定轨补充补充1.概念：概念：用两台用两台GPS接收机分别安置在基线的两接收机分别安置在基线的两端，端，同步观测相同的同步观测相同的GPS卫星卫星，以确定两台接，以确定两台接收机天线之间的收机天线之间的相对位置相对位置（坐标差）。（坐标差）。5.5.2静态相对定位静态相对定位5.5.2静态相
79、对定位静态相对定位 静态静态：载波相位测量（测相）载波相位测量（测相）载波相位测量（测相）载波相位测量（测相） 动态动态相对定位相对定位 伪距法（测码）伪距法（测码）伪距法（测码）伪距法（测码） 载波相位测量载波相位测量载波相位测量载波相位测量2. 2. 特点：特点：特点：特点：1 1）可以消除许多可以消除许多可以消除许多可以消除许多相同或相近的误差相同或相近的误差相同或相近的误差相同或相近的误差，定位精度高定位精度高定位精度高定位精度高 2 2）广泛应用于大地测量、精密工程测量、地）广泛应用于大地测量、精密工程测量、地）广泛应用于大地测量、精密工程测量、地）广泛应用于大地测量、精密工程测量、
80、地球动力学的研究和精密导航球动力学的研究和精密导航球动力学的研究和精密导航球动力学的研究和精密导航3. 3.分类分类分类分类5.5.2静态相对定位静态相对定位4. 14. 1）在高精度静态相对定位中，当仅有两台接收机时，）在高精度静态相对定位中，当仅有两台接收机时，）在高精度静态相对定位中，当仅有两台接收机时，）在高精度静态相对定位中，当仅有两台接收机时，一般应考虑将单独测定的基线向量联结成向量网一般应考虑将单独测定的基线向量联结成向量网一般应考虑将单独测定的基线向量联结成向量网一般应考虑将单独测定的基线向量联结成向量网（三角网或导线网），以增强几何强度，改善定位（三角网或导线网），以增强几何
81、强度，改善定位（三角网或导线网），以增强几何强度，改善定位（三角网或导线网），以增强几何强度，改善定位精度。精度。精度。精度。 2 2）当有多台接收机时，应采用网定位方式，可检核）当有多台接收机时，应采用网定位方式，可检核）当有多台接收机时，应采用网定位方式，可检核）当有多台接收机时，应采用网定位方式，可检核和控制多种误差对观测量的影响，明显提高定位精和控制多种误差对观测量的影响，明显提高定位精和控制多种误差对观测量的影响，明显提高定位精和控制多种误差对观测量的影响，明显提高定位精度。度。度。度。作业作业1.什么是周跳？它是如何产生的？修复的方法有什么是周跳？它是如何产生的？修复的方法有哪些？
82、哪些？2.如何评价绝对定位的精度？如何评价绝对定位的精度？3.一次差、二次差、三次差分别能消除什么误差一次差、二次差、三次差分别能消除什么误差？5.6 美国的美国的GPS政策政策5.6.1 美国的美国的SA和和AS政策政策5.6.2 针对针对SA和和AS政策的政策政策的政策5.6.3 GPS现代化计划现代化计划5.6.1 SA和和AS政策政策1. GPS1. GPS卫星发射的测距码：卫星发射的测距码：卫星发射的测距码：卫星发射的测距码： 1 1） P P码码码码 精密定位服务（精密定位服务（精密定位服务（精密定位服务（PPSPPS）精度精度精度精度1010米米米米 军用、得到特许的部门军用、得
83、到特许的部门军用、得到特许的部门军用、得到特许的部门 2 2）C/AC/A码码码码 标准定位服务（标准定位服务（标准定位服务（标准定位服务（SPSSPS）精度精度精度精度20302030米米米米 民用民用民用民用 ASAS政策后政策后政策后政策后100100米米米米1989.111990.9：“SA”和和“AS”实实验验1991.7：实施：实施SA技术技术5.6.1.1 SA（Selective Availability）技术技术1.SA1.SA技术称有选择可用性技术技术称有选择可用性技术技术称有选择可用性技术技术称有选择可用性技术 2. 2. 目的：降低非特许用户目的：降低非特许用户目的：降
84、低非特许用户目的：降低非特许用户GPSGPS实时定位精度实时定位精度实时定位精度实时定位精度 水平定位精度水平定位精度水平定位精度水平定位精度 100100米米米米 高程定位精度高程定位精度高程定位精度高程定位精度 140140米米米米 定时精度定时精度定时精度定时精度 340340纳秒纳秒纳秒纳秒3. 3.主要内容：主要内容：主要内容：主要内容： 1 1）广播星历：）广播星历：）广播星历：）广播星历： 对卫星基准频率使用对卫星基准频率使用对卫星基准频率使用对卫星基准频率使用 技术，降低星历精度；技术，降低星历精度；技术，降低星历精度；技术，降低星历精度； 2 2）在卫星钟的钟频信号中加高频抖
85、动（）在卫星钟的钟频信号中加高频抖动（）在卫星钟的钟频信号中加高频抖动（）在卫星钟的钟频信号中加高频抖动（ 技术）技术）技术）技术）5.6.1.1 SA（Selective Availability）技术（续）技术（续）4 4 现状现状现状现状 补充补充补充补充 1 1）20012001年年年年5 5月月月月1 1日下午，美国宣布取消日下午，美国宣布取消日下午，美国宣布取消日下午，美国宣布取消SASA政策政策政策政策2 2）随着）随着）随着）随着GPSGPS系统的增强，第二频率上蒋发播系统的增强，第二频率上蒋发播系统的增强，第二频率上蒋发播系统的增强，第二频率上蒋发播C/AC/A码码码码伪距，
86、增强第三频率，卫星钟差和电离层延时的伪距，增强第三频率，卫星钟差和电离层延时的伪距，增强第三频率，卫星钟差和电离层延时的伪距，增强第三频率，卫星钟差和电离层延时的影响进一步减小。影响进一步减小。影响进一步减小。影响进一步减小。双频单点定位精度可达双频单点定位精度可达双频单点定位精度可达双频单点定位精度可达1212米。米。米。米。5.6.1.2AS（Anti-Spoofing）技术技术1. 反电子欺骗技术反电子欺骗技术2. 将将P码与保密的码与保密的W码相加成码相加成Y码码，Y码严格码严格保密。保密。3.目的：目的：防止敌方使用防止敌方使用P码进行精密导航定位。码进行精密导航定位。5.6.1.3
87、SA和和AS技术对定位的影响技术对定位的影响1. 降低单点定位精度降低单点定位精度2. 降低长距离相对定位精度降低长距离相对定位精度3. AS技术给确定技术给确定整周未知数整周未知数带来不便带来不便是否实施是否实施SA政策，可以从导航电文政策，可以从导航电文中的测距精度（中的测距精度（URA）中判别中判别（书上书上书上书上例子例子例子例子）5.6.1.2针对针对SA和和AS政策的政策政策的政策1. 1. 应用应用应用应用P-WP-W技术和技术和技术和技术和L L1 1与与与与L L2 2交叉相关技术交叉相关技术交叉相关技术交叉相关技术2 2 研制能同时接收研制能同时接收研制能同时接收研制能同时
88、接收GPSGPS和和和和GLONASSGLONASS信号的接收机信号的接收机信号的接收机信号的接收机3 3 发展发展发展发展DGPSDGPS和和和和WADGPSWADGPS差分差分差分差分GPSGPS系统系统系统系统4 4 建立独立的建立独立的建立独立的建立独立的GPSGPS卫星测轨系统卫星测轨系统卫星测轨系统卫星测轨系统5 5 建立独立的卫星导航与定位系统建立独立的卫星导航与定位系统建立独立的卫星导航与定位系统建立独立的卫星导航与定位系统应用应用P-W技术和技术和L1与与L2交叉相关技术交叉相关技术目的：使目的：使目的：使目的：使L L2 2载波相位观测值得到恢复，其精度与使用载波相位观测值
89、得到恢复，其精度与使用载波相位观测值得到恢复，其精度与使用载波相位观测值得到恢复，其精度与使用P P码相同码相同码相同码相同P-WP-W技术：技术：技术：技术： 将接收到的将接收到的将接收到的将接收到的L L1 1和和和和L L2 2信号和接收机生成的以原信号和接收机生成的以原信号和接收机生成的以原信号和接收机生成的以原P P码信号为基础的码信号为基础的码信号为基础的码信号为基础的人工复制信号相关，并将频带宽度降低得到密码带宽，便可获知人工复制信号相关，并将频带宽度降低得到密码带宽，便可获知人工复制信号相关，并将频带宽度降低得到密码带宽，便可获知人工复制信号相关，并将频带宽度降低得到密码带宽，
90、便可获知WW码的估值，将上述接收到的信号减去码的估值，将上述接收到的信号减去码的估值，将上述接收到的信号减去码的估值，将上述接收到的信号减去WW码估值，恢复码估值，恢复码估值，恢复码估值，恢复P P码码码码L L1 1与与与与L L2 2交叉相关技术：交叉相关技术：交叉相关技术：交叉相关技术： 可辨认可辨认可辨认可辨认Y Y1 1- -Y Y2 2的值，进一步得到的值，进一步得到的值，进一步得到的值，进一步得到L L2 2码伪距码伪距码伪距码伪距研制能同时接收研制能同时接收GPS和和GLONASS信号的接收机信号的接收机GLONASS无无SA技术，定位精度高于技术，定位精度高于GPS接收机接收
91、机发展发展DGPS和和WADGPS差分差分GPS系统系统已在已在不少国家和地区得到了发展不少国家和地区得到了发展定位精度达厘米级定位精度达厘米级应用领域广泛应用领域广泛建立独立的建立独立的GPS卫星测轨系统卫星测轨系统利用利用利用利用GPSGPS卫星，建立独立的跟踪系统，以卫星，建立独立的跟踪系统，以卫星，建立独立的跟踪系统，以卫星，建立独立的跟踪系统，以精密地测定卫星轨道，为用户提供精密星精密地测定卫星轨道，为用户提供精密星精密地测定卫星轨道，为用户提供精密星精密地测定卫星轨道，为用户提供精密星历服务历服务历服务历服务加拿大、澳大利亚和欧洲的一些国家在实加拿大、澳大利亚和欧洲的一些国家在实加
92、拿大、澳大利亚和欧洲的一些国家在实加拿大、澳大利亚和欧洲的一些国家在实施建立区域性或全球精密测轨系统的计划施建立区域性或全球精密测轨系统的计划施建立区域性或全球精密测轨系统的计划施建立区域性或全球精密测轨系统的计划以美国为首从以美国为首从以美国为首从以美国为首从19861986年开始建立的国际合年开始建立的国际合年开始建立的国际合年开始建立的国际合作作作作GPSGPS卫星跟踪网（卫星跟踪网（卫星跟踪网（卫星跟踪网（CIGNETCIGNET）建立独立的卫星导航与定位系统建立独立的卫星导航与定位系统GLONASS、伽俐略计划、北斗计划伽俐略计划、北斗计划技术复杂、耗资巨大技术复杂、耗资巨大GPS现
93、代化计划现代化计划v 增加民用信号增加民用信号v 改善现有信号改善现有信号v 克服大气层效应克服大气层效应v 改善地面设施改善地面设施v 开发第三代开发第三代GPS卫星卫星增加民用信号增加民用信号民用空间信号：标准精度服务民用空间信号：标准精度服务民用空间信号：标准精度服务民用空间信号：标准精度服务SPSSPS19981998年美国副总统戈尔宣布在年美国副总统戈尔宣布在年美国副总统戈尔宣布在年美国副总统戈尔宣布在L L2 2=1227.6MHz=1227.6MHz频率上广播第二民用信号频率上广播第二民用信号频率上广播第二民用信号频率上广播第二民用信号20052005年在年在年在年在L L5 5
94、=1176.45MHz=1176.45MHz上广播第三民用上广播第三民用上广播第三民用上广播第三民用信号信号信号信号对于单点定位的用户，利用第二和第三民用信对于单点定位的用户，利用第二和第三民用信对于单点定位的用户，利用第二和第三民用信对于单点定位的用户，利用第二和第三民用信号改善定位精度，提高信号的可用性和服务号改善定位精度，提高信号的可用性和服务号改善定位精度，提高信号的可用性和服务号改善定位精度，提高信号的可用性和服务的连续性的连续性的连续性的连续性军用信号军用信号保护作战区内的军用服务，防止敌方使保护作战区内的军用服务，防止敌方使用用GPS服务，保存区域外的民用服务服务，保存区域外的民
95、用服务军用军用PPS服务中提供新的军用服务中提供新的军用M码，比码，比现有的现有的P码功率大码功率大改善现有信号改善现有信号为了提高对欧盟为了提高对欧盟GNSS定位系统的竞定位系统的竞争力，争力，2000年年5月月2日，克林顿总统日，克林顿总统宣布：即日起停止宣布：即日起停止SA技术技术用户可得到优于用户可得到优于22m的水平的水平SPS定位定位精度精度克服大气层效应克服大气层效应使用使用L2 C/A码与码与L1相结合，使电相结合，使电离层误差从离层误差从7.0m降低到降低到0.1m改善地面设施改善地面设施改善地面控制设备，提高对改善地面控制设备，提高对GPS卫星卫星的监测能力，使控制网络更加
96、稳定，的监测能力，使控制网络更加稳定，提高定位精度提高定位精度差分定位差分定位静态定位中：静态定位中：相对定位相对定位动态定位中：动态定位中：差分定位差分定位讲授内容讲授内容讲授内容讲授内容5.7 差分GPS定位原理v两台两台GPS接收机分别安置在基线的两端，接收机分别安置在基线的两端，同步观测相同的同步观测相同的GPS卫星卫星，以确定两台接，以确定两台接收机天线之间的收机天线之间的相对位置相对位置（坐标差）。（坐标差）。GPS相对定位相对定位 一个测站上对两个目标的观测值；一个测站上对两个目标的观测值； 两个测站上对同一目标的观测值；两个测站上对同一目标的观测值； 一个测站上对一个目标的两次
97、观测值；一个测站上对一个目标的两次观测值； v利用求差后的观测值解算两观测站间利用求差后的观测值解算两观测站间的基线向量。的基线向量。差分技术在相对定位中的运用差分技术在相对定位中的运用“(DGPS) Differential GPS”至少需两台接收机，分别在运动载体和基准至少需两台接收机，分别在运动载体和基准至少需两台接收机，分别在运动载体和基准至少需两台接收机，分别在运动载体和基准站上。两台接收机同步观测一组卫星，基准站上。两台接收机同步观测一组卫星，基准站上。两台接收机同步观测一组卫星，基准站上。两台接收机同步观测一组卫星，基准接收机为动态接收机提供接收机为动态接收机提供接收机为动态接收
98、机提供接收机为动态接收机提供差分改正数差分改正数差分改正数差分改正数（DGPSDGPS数据数据数据数据），动态接收机根据自己的观测值和差），动态接收机根据自己的观测值和差），动态接收机根据自己的观测值和差），动态接收机根据自己的观测值和差分改正数，精确解算用户的三维坐标。分改正数，精确解算用户的三维坐标。分改正数，精确解算用户的三维坐标。分改正数，精确解算用户的三维坐标。基准接收机基准接收机基准接收机基准接收机动态接收机动态接收机动态接收机动态接收机DGPS数据链数据链基准接收机的基准接收机的基准接收机的基准接收机的DGPSDGPS数据数据数据数据无线电发送机无线电发送机无线电发送机无线电发送
99、机，与，与，与，与动态接收机的动态接收机的动态接收机的动态接收机的DGPSDGPS数据数据数据数据无线电接收机无线电接收机无线电接收机无线电接收机，构，构，构，构成了成了成了成了DGPSDGPS数据链数据链数据链数据链差分改正数差分改正数差分改正数差分改正数DGPS数据链的组成数据链的组成调制解调器调制解调器无线电电台无线电电台通过通过RS-232-C接口与信号接收接口与信号接收机相连机相连GPSGPS信号信号信号信号接收机接收机接收机接收机RS-232-CRS-232-C接口接口接口接口调制调制调制调制解调器解调器解调器解调器无线电无线电无线电无线电发射机发射机发射机发射机基准站上的基准站上
100、的基准站上的基准站上的DGPSDGPS数据链数据链数据链数据链RS-232-C接口接口数据终端设备和数据通信设备间的串行二数据终端设备和数据通信设备间的串行二进制数据交换的接口进制数据交换的接口在基准站上：在基准站上： 将将将将DGPSDGPS数据送到调制解调器数据送到调制解调器数据送到调制解调器数据送到调制解调器在动态站上：在动态站上： 从调制解调器取得从调制解调器取得从调制解调器取得从调制解调器取得DGPSDGPS数据，并送到信号接收机数据，并送到信号接收机数据，并送到信号接收机数据，并送到信号接收机调制解调器调制解调器在基准站上：在基准站上： 将将将将DGPSDGPS数据进行编码，进而将
101、其调制在载波上，数据进行编码，进而将其调制在载波上，数据进行编码，进而将其调制在载波上，数据进行编码，进而将其调制在载波上，送到无线电发射机送到无线电发射机送到无线电发射机送到无线电发射机在动态站上：在动态站上： 从已调波中解调出从已调波中解调出从已调波中解调出从已调波中解调出DGPSDGPS数据，通过数据，通过数据，通过数据，通过RS-232-CRS-232-C接口送到信号接收机接口送到信号接收机接口送到信号接收机接口送到信号接收机GPSGPS信号信号信号信号接收机接收机接收机接收机RS-232-CRS-232-C接口接口接口接口调制调制调制调制解调器解调器解调器解调器无线电无线电无线电无线
102、电发射机发射机发射机发射机无线电收发机无线电收发机在基准站上：在基准站上： 无线电发射机以电磁波的形式将无线电发射机以电磁波的形式将无线电发射机以电磁波的形式将无线电发射机以电磁波的形式将DGPSDGPS数据发数据发数据发数据发送给用户送给用户送给用户送给用户在动态站上：在动态站上： 接收接收接收接收DGPSDGPS数据数据数据数据 基准站基准站基准站坐标基准站坐标基准站坐标基准站坐标(X(X0 0,Y,Y0 0,Z,Z0 0) )L1L1、L2(PL2(P、INTINT、FrdFrd（）) )流动站流动站差分差分GPS技术可以消除的误差技术可以消除的误差1. 多台接收机公有的误差（可完全消除
103、）多台接收机公有的误差（可完全消除） - - 卫星钟误差、星历误差卫星钟误差、星历误差卫星钟误差、星历误差卫星钟误差、星历误差2. 传播延迟误差（大部分消除）传播延迟误差（大部分消除） - - 电离层误差、对流层误差电离层误差、对流层误差电离层误差、对流层误差电离层误差、对流层误差3. 接收机固有的误差接收机固有的误差 - - 内部噪声、通道延迟误差、多路径效应内部噪声、通道延迟误差、多路径效应内部噪声、通道延迟误差、多路径效应内部噪声、通道延迟误差、多路径效应差分差分GPS分类（一）分类（一）按按数据处理方式：数据处理方式：实时实时DGPS测量测量后处理后处理DGPS测量测量 如：如：如：如
104、：GPSGPS航空摄影测量技术航空摄影测量技术航空摄影测量技术航空摄影测量技术差分差分GPS分类（二）分类（二）5.7.1 单基准站单基准站GPS差分差分5.7.2局部区域差分局部区域差分5.7.3广域差分广域差分 位置差分位置差分位置差分位置差分 伪距差分伪距差分伪距差分伪距差分 载波相位差分载波相位差分载波相位差分载波相位差分5.7.1.单站单站GPS的差分的差分5.7.1.1位置差分位置差分5.7.1.2伪距差分伪距差分5.7.1.3载波相位差分载波相位差分1. 1. 原理原理原理原理1)1)计算基准站的精密坐标与观测坐标的改正数；计算基准站的精密坐标与观测坐标的改正数；计算基准站的精密
105、坐标与观测坐标的改正数；计算基准站的精密坐标与观测坐标的改正数；2)2)基准站发送基准站发送基准站发送基准站发送坐标改正数坐标改正数坐标改正数坐标改正数，用户接收机接收其并对自，用户接收机接收其并对自，用户接收机接收其并对自，用户接收机接收其并对自身观测值进行修正。身观测值进行修正。身观测值进行修正。身观测值进行修正。5.7.1.1位置差分位置差分5.7.1.1位置差分位置差分2. 2. 计算步骤计算步骤计算步骤计算步骤 1 1） 基准站的精密坐标已知（基准站的精密坐标已知（基准站的精密坐标已知（基准站的精密坐标已知（X X0 0，Y Y0 0，Z Z0 0），在基），在基），在基），在基准站
106、上的接收机测得的坐标为（准站上的接收机测得的坐标为（准站上的接收机测得的坐标为（准站上的接收机测得的坐标为（X X，Y Y，Z Z）（）（）（）（包含包含包含包含各种误差），所以，坐标改正数为：各种误差），所以，坐标改正数为：各种误差），所以，坐标改正数为：各种误差），所以，坐标改正数为： 2 2）基准站用数据链将改正数发送出去，用户接收机在基准站用数据链将改正数发送出去，用户接收机在基准站用数据链将改正数发送出去，用户接收机在基准站用数据链将改正数发送出去，用户接收机在解算时加上改正数：解算时加上改正数：解算时加上改正数：解算时加上改正数：经过改正经过改正经过改正经过改正后的坐标：后的坐标：
107、后的坐标：后的坐标：3 3 位置差分的特点位置差分的特点位置差分的特点位置差分的特点优点：优点： - - 消去了基准站和用户站共同的误差消去了基准站和用户站共同的误差消去了基准站和用户站共同的误差消去了基准站和用户站共同的误差 - - 基准接收机只需向动态用户发送三个基准接收机只需向动态用户发送三个基准接收机只需向动态用户发送三个基准接收机只需向动态用户发送三个DGPSDGPS数据，易于实施数据，易于实施数据，易于实施数据，易于实施数据传输数据传输数据传输数据传输 - - 计算简单，适用于各种型号接收机。计算简单，适用于各种型号接收机。计算简单，适用于各种型号接收机。计算简单，适用于各种型号接
108、收机。缺点：缺点： - - 基准站与用户须观测同一组卫星，距离较长时难以满足。基准站与用户须观测同一组卫星，距离较长时难以满足。基准站与用户须观测同一组卫星，距离较长时难以满足。基准站与用户须观测同一组卫星，距离较长时难以满足。 - - 随着站间距离的加长，动态用户的位置测量精度逐渐降低随着站间距离的加长，动态用户的位置测量精度逐渐降低随着站间距离的加长，动态用户的位置测量精度逐渐降低随着站间距离的加长，动态用户的位置测量精度逐渐降低5.7.1.1位置差分位置差分5.7.1.2伪距差分伪距差分1. 1.原理原理原理原理根据基准站精确坐标和测出的卫星地心坐标，根据基准站精确坐标和测出的卫星地心坐
109、标，根据基准站精确坐标和测出的卫星地心坐标，根据基准站精确坐标和测出的卫星地心坐标，求出卫星至基准站的求出卫星至基准站的求出卫星至基准站的求出卫星至基准站的真正距离真正距离真正距离真正距离，计算伪距改，计算伪距改，计算伪距改，计算伪距改正数及其变化率；正数及其变化率；正数及其变化率；正数及其变化率；用户根据伪距改正数及其变化率求出改正后用户根据伪距改正数及其变化率求出改正后用户根据伪距改正数及其变化率求出改正后用户根据伪距改正数及其变化率求出改正后的伪距，计算用户接收机坐标。的伪距，计算用户接收机坐标。的伪距，计算用户接收机坐标。的伪距，计算用户接收机坐标。2. 2. 计算步骤计算步骤计算步骤
110、计算步骤1 1）根据基准站已知坐标（）根据基准站已知坐标（）根据基准站已知坐标（）根据基准站已知坐标（X X0 0, ,Y Y0 0, ,Z Z0 0）和观测到的卫星星历和观测到的卫星星历和观测到的卫星星历和观测到的卫星星历, ,计算每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离，如下：计算每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离，如下：计算每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离，如下：计算每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离，如下：伪距伪距伪距伪距改正数为：改正数为：改正数为：改正数为：其其其其变化率为：变化率为：变化率为：变化率为：伪距伪距伪距伪距5.7.1.2伪距差分伪距差分5.7.1.2伪距差分伪距差分1.2
111、 2）基准站将）基准站将）基准站将）基准站将 j j 和和和和d d j j发送给用户，用户在测发送给用户，用户在测发送给用户，用户在测发送给用户，用户在测出的伪距出的伪距出的伪距出的伪距 j j上加上改正，求出经改正后的伪距：上加上改正，求出经改正后的伪距：上加上改正，求出经改正后的伪距：上加上改正，求出经改正后的伪距：然后按下式计算坐标：然后按下式计算坐标：然后按下式计算坐标：然后按下式计算坐标：用户接收用户接收用户接收用户接收机钟差机钟差机钟差机钟差接收机接收机接收机接收机噪声噪声噪声噪声3 C/A3 C/A码伪距的单点定位和码伪距的单点定位和码伪距的单点定位和码伪距的单点定位和DGPS
112、DGPS测量的精度估值比较测量的精度估值比较测量的精度估值比较测量的精度估值比较4. 4. 伪距差分定位精度高的原因伪距差分定位精度高的原因伪距差分定位精度高的原因伪距差分定位精度高的原因消除了消除了GPS卫星时钟偏差的精度损失卫星时钟偏差的精度损失（用户（用户（用户（用户接收机计算出的伪距同伪距改正数中的钟差相互抵消）接收机计算出的伪距同伪距改正数中的钟差相互抵消）接收机计算出的伪距同伪距改正数中的钟差相互抵消）接收机计算出的伪距同伪距改正数中的钟差相互抵消）能够显著减小甚至消除电离层能够显著减小甚至消除电离层/对流层效应对流层效应和星历误差的精度损失和星历误差的精度损失5.7.1.2伪距差
113、分伪距差分优点：优点： 基准接收机发送的基准接收机发送的基准接收机发送的基准接收机发送的DGPSDGPS数据，是所有在视数据，是所有在视数据，是所有在视数据，是所有在视卫星的伪距改正数，动态接收机只需选用其中卫星的伪距改正数，动态接收机只需选用其中卫星的伪距改正数，动态接收机只需选用其中卫星的伪距改正数，动态接收机只需选用其中4 4颗以上的伪距改正值。颗以上的伪距改正值。颗以上的伪距改正值。颗以上的伪距改正值。缺点：缺点： 精度随基准站到用户的距离增加而降低。精度随基准站到用户的距离增加而降低。精度随基准站到用户的距离增加而降低。精度随基准站到用户的距离增加而降低。5. 伪距差分的特性伪距差分
114、的特性5.7.1.2伪距差分伪距差分1 RTK1 RTK（Real Time Real Time KinematicKinematic）技术技术技术技术1. 1.2 2 实时处理两个观测站实时处理两个观测站实时处理两个观测站实时处理两个观测站载波相位观测量载波相位观测量载波相位观测量载波相位观测量的差分方法。的差分方法。的差分方法。的差分方法。3 3 分类分类分类分类修正法修正法修正法修正法（准（准（准（准RTKRTK）：）：）：）： 将基准接收机的载波相位将基准接收机的载波相位将基准接收机的载波相位将基准接收机的载波相位修正值修正值修正值修正值发送给用户，改正用户接发送给用户，改正用户接发送
115、给用户，改正用户接发送给用户，改正用户接收到的载波相位，再解求坐标收到的载波相位，再解求坐标收到的载波相位，再解求坐标收到的载波相位，再解求坐标差分法差分法差分法差分法（真（真（真（真RTKRTK）：）：）：）： 将基准接收机的将基准接收机的将基准接收机的将基准接收机的载波相位载波相位载波相位载波相位发送给用户，进行求差解算坐标发送给用户，进行求差解算坐标发送给用户，进行求差解算坐标发送给用户，进行求差解算坐标5.7.1.3载波相位差分载波相位差分4 4 载波相位差分观测量方程载波相位差分观测量方程载波相位差分观测量方程载波相位差分观测量方程RTK的工作原理的工作原理5.7.1.3载波相位差分
116、载波相位差分v静态方法静态方法v动态方法动态方法载波相位差分求载波相位差分求解的解的关键关键起始相位模糊度的确定起始相位模糊度的确定静态法静态法伪距法伪距法经典方法经典方法多普勒法多普勒法快速确定法快速确定法需要对需要对GPS卫星的静态观测来实现卫星的静态观测来实现伪距法伪距法v将载波相位测量的观测值将载波相位测量的观测值将载波相位测量的观测值将载波相位测量的观测值( (化为以距离为单位化为以距离为单位化为以距离为单位化为以距离为单位) )减去伪距实际观测值后即可得到减去伪距实际观测值后即可得到减去伪距实际观测值后即可得到减去伪距实际观测值后即可得到NNo o。v由于伪距测量的精度较低，所以要
117、有较多的由于伪距测量的精度较低，所以要有较多的由于伪距测量的精度较低，所以要有较多的由于伪距测量的精度较低，所以要有较多的NNo o取平均值后才能获得正确的整波段数。取平均值后才能获得正确的整波段数。取平均值后才能获得正确的整波段数。取平均值后才能获得正确的整波段数。所以，得所以，得所以，得所以，得经典方法经典方法v 将整周未知数当做平差中的待定参数将整周未知数当做平差中的待定参数 整数解整数解 实数解实数解多普勒法（三差法）多普勒法（三差法）由于连续跟踪的所有载波相位观测值中由于连续跟踪的所有载波相位观测值中均含有相同的整周未知数均含有相同的整周未知数N0，所以将所以将相邻两个观测历元的载波
118、相位相减，就相邻两个观测历元的载波相位相减，就可消去可消去N0，从而解出坐标。然后再根从而解出坐标。然后再根据坐标值求解据坐标值求解N0 。快速确定整周未知数法快速确定整周未知数法v 19901990年年年年E EFreiFrei和和和和G GBeutlerBeutler提出提出提出提出v 基本思路：基本思路：基本思路：基本思路： 利用初始平差的解向量及其精度信息，以参利用初始平差的解向量及其精度信息，以参利用初始平差的解向量及其精度信息，以参利用初始平差的解向量及其精度信息，以参数估计和统计假设检验为基础，确定在某一置数估计和统计假设检验为基础，确定在某一置数估计和统计假设检验为基础，确定在
119、某一置数估计和统计假设检验为基础，确定在某一置信区间内信区间内信区间内信区间内NN0 0的可能的整数解的组合；的可能的整数解的组合；的可能的整数解的组合；的可能的整数解的组合； 依次将依次将依次将依次将NN0 0的每一组合作为已知值，重复进的每一组合作为已知值，重复进的每一组合作为已知值，重复进的每一组合作为已知值，重复进行平差计算。使估值的验后平差或方差和为最行平差计算。使估值的验后平差或方差和为最行平差计算。使估值的验后平差或方差和为最行平差计算。使估值的验后平差或方差和为最小的一组小的一组小的一组小的一组NN0 0 ，即为最佳估值。即为最佳估值。即为最佳估值。即为最佳估值。单站差分技术的
120、局限单站差分技术的局限测量精度随着站间距离的增加而降低测量精度随着站间距离的增加而降低 如：采用伪距法如：采用伪距法如：采用伪距法如：采用伪距法DGPSDGPS测量，站间距离为测量，站间距离为测量，站间距离为测量，站间距离为500km500km时，时，时，时，用户定位误差为用户定位误差为用户定位误差为用户定位误差为 12.212.2mm；站间距离为站间距离为站间距离为站间距离为600km600km时，用时，用时，用时，用户定位误差为户定位误差为户定位误差为户定位误差为 14.414.4mm克服单站差分技术的局限克服单站差分技术的局限局部区域差分（局部区域差分（LADGPS）广域差分（广域差分（
121、WADGPS）局部区域差分（局部区域差分（LADGPS）在局部区域布设差分在局部区域布设差分GPS网，该网由网，该网由若干个基准站组成，通常还包含一个若干个基准站组成，通常还包含一个或数个监控站。或数个监控站。位于区域中的用户根据多个基准站提位于区域中的用户根据多个基准站提供的供的改正信息改正信息，经平差后求得自己的，经平差后求得自己的改正数。改正数。局部区域差分（续）局部区域差分（续）用户接收机通常采用用户接收机通常采用加权平均法加权平均法或或最小最小方差法方差法对来自多个基准站的改正信息进对来自多个基准站的改正信息进行平差计算，求得自己的坐标改正数或行平差计算，求得自己的坐标改正数或距离改
122、正数距离改正数用户与基准站之间的距离一般在用户与基准站之间的距离一般在500km以内才能获得较好的精度以内才能获得较好的精度广域差分的基本思想广域差分的基本思想对对GPS观测量的误差源加以区分，并单独观测量的误差源加以区分，并单独对每一误差源分别加以对每一误差源分别加以“模型化模型化”，然，然后将计算出的每一误差源的数值，通过后将计算出的每一误差源的数值，通过数据链传输给用户，对用户数据链传输给用户，对用户GPS定位的定位的误差加以改正。误差加以改正。广域差分示意图广域差分示意图电离层改正电离层改正电离层改正电离层改正卫星星历改正卫星星历改正卫星星历改正卫星星历改正卫星时钟改正卫星时钟改正卫星
123、时钟改正卫星时钟改正广域差分可纠正的误差种类广域差分可纠正的误差种类星历误差星历误差依赖区域精密定轨，确定精密星历，取代广播星历依赖区域精密定轨，确定精密星历，取代广播星历依赖区域精密定轨，确定精密星历，取代广播星历依赖区域精密定轨，确定精密星历，取代广播星历大气延时误差大气延时误差通过建立精确的区域大气延时模型，能够精确地计算通过建立精确的区域大气延时模型，能够精确地计算通过建立精确的区域大气延时模型，能够精确地计算通过建立精确的区域大气延时模型，能够精确地计算出作用区内的大气时延量出作用区内的大气时延量出作用区内的大气时延量出作用区内的大气时延量卫星钟差误差卫星钟差误差可计算出卫星钟各时刻
124、的精确钟差可计算出卫星钟各时刻的精确钟差可计算出卫星钟各时刻的精确钟差可计算出卫星钟各时刻的精确钟差广域差分的工作流程广域差分的工作流程1)1)在已知坐标的若干监测站上，跟踪观测在已知坐标的若干监测站上，跟踪观测在已知坐标的若干监测站上，跟踪观测在已知坐标的若干监测站上，跟踪观测GPSGPS卫星卫星卫星卫星的伪距、相位等信息；的伪距、相位等信息；的伪距、相位等信息；的伪距、相位等信息；2)2)将测得的伪距、相位和电离层延时的量测结果传将测得的伪距、相位和电离层延时的量测结果传将测得的伪距、相位和电离层延时的量测结果传将测得的伪距、相位和电离层延时的量测结果传输到中心站；输到中心站；输到中心站；
125、输到中心站；3)3)中心站计算出星历误差改正、卫星钟差改正及电中心站计算出星历误差改正、卫星钟差改正及电中心站计算出星历误差改正、卫星钟差改正及电中心站计算出星历误差改正、卫星钟差改正及电离层延迟误差改正；离层延迟误差改正；离层延迟误差改正；离层延迟误差改正；4)4)将上述改正数用数据通信链传输到用户站；将上述改正数用数据通信链传输到用户站；将上述改正数用数据通信链传输到用户站；将上述改正数用数据通信链传输到用户站；5)5)用户利用这些改正数修正自己的观测值，计算出用户利用这些改正数修正自己的观测值，计算出用户利用这些改正数修正自己的观测值，计算出用户利用这些改正数修正自己的观测值，计算出精密
126、结果。精密结果。精密结果。精密结果。广域差分的特点广域差分的特点定位精度对空间距离的敏感程度比局部区定位精度对空间距离的敏感程度比局部区定位精度对空间距离的敏感程度比局部区定位精度对空间距离的敏感程度比局部区域差分低得多；域差分低得多；域差分低得多；域差分低得多；更大的经济效益；更大的经济效益；更大的经济效益；更大的经济效益；定位精度均匀分布，且精度高；定位精度均匀分布，且精度高；定位精度均匀分布，且精度高；定位精度均匀分布，且精度高；覆盖区域广；覆盖区域广；覆盖区域广；覆盖区域广；硬件昂贵，技术复杂。可靠性和安全性不硬件昂贵，技术复杂。可靠性和安全性不硬件昂贵，技术复杂。可靠性和安全性不硬件
127、昂贵，技术复杂。可靠性和安全性不如单个的局域差分。如单个的局域差分。如单个的局域差分。如单个的局域差分。我国建立广域差分系统的方案我国建立广域差分系统的方案北京、拉萨、乌鲁木齐、上海四个北京、拉萨、乌鲁木齐、上海四个永久性永久性GPS监测站；监测站；计划增加武汉、哈尔滨两站；计划增加武汉、哈尔滨两站；拟在北京及武汉建立中心站。拟在北京及武汉建立中心站。我国广域差分我国广域差分GPS系统系统CA码码单点定位试验单点定位试验 以以以以库尔勒、喀什、和田为监测站，构成小区域网，选库尔勒、喀什、和田为监测站，构成小区域网，选库尔勒、喀什、和田为监测站，构成小区域网，选库尔勒、喀什、和田为监测站，构成小
128、区域网，选择距这一小网不同距离的四个地点作为用户位置择距这一小网不同距离的四个地点作为用户位置择距这一小网不同距离的四个地点作为用户位置择距这一小网不同距离的四个地点作为用户位置 根据小网计算卫星相对钟差，用伪距法计算用户测站根据小网计算卫星相对钟差，用伪距法计算用户测站根据小网计算卫星相对钟差，用伪距法计算用户测站根据小网计算卫星相对钟差，用伪距法计算用户测站坐标，并与国家级点计算坐标比较坐标，并与国家级点计算坐标比较坐标，并与国家级点计算坐标比较坐标，并与国家级点计算坐标比较虚拟参考站法（虚拟参考站法（VRS）偏导数法偏导数法线性内插法线性内插法条件平差法条件平差法多多基站基站RTK技术（
129、网络技术（网络RTK）虚拟参考站系统组成虚拟参考站系统组成1.控制中心控制中心既是通讯控制中心，也是数据处理中心。通过通讯线（光既是通讯控制中心，也是数据处理中心。通过通讯线（光既是通讯控制中心，也是数据处理中心。通过通讯线（光既是通讯控制中心，也是数据处理中心。通过通讯线（光缆，缆，缆，缆，ISDNISDN，电话线）与所有的固定参考站通讯；通过无线网电话线）与所有的固定参考站通讯；通过无线网电话线）与所有的固定参考站通讯；通过无线网电话线）与所有的固定参考站通讯；通过无线网络（络（络（络（GSMGSM，CDMACDMA，GPRS.GPRS.）与移动用户通讯与移动用户通讯与移动用户通讯与移动用
130、户通讯 2.固定站固定站分分分分布布布布在在在在整整整整个个个个网网网网络络络络中中中中，最最最最少少少少要要要要3 3 3 3个个个个站站站站，站站站站与与与与站站站站之之之之间间间间的的的的距距距距离离离离可可可可达达达达70707070公里，数据实时的传送到控制中心公里，数据实时的传送到控制中心公里，数据实时的传送到控制中心公里，数据实时的传送到控制中心3.用户用户用用用用户户户户的的的的接接接接收收收收机机机机加加加加上上上上无无无无线线线线通通通通讯讯讯讯的的的的调调调调制制制制解解解解调调调调器器器器。通通通通过过过过无无无无线线线线网网网网络络络络将将将将自自自自己己己己初初初初
131、始始始始位位位位置置置置发发发发给给给给控控控控制制制制中中中中心心心心，并并并并接接接接收收收收中中中中心心心心的的的的差差差差分分分分信信信信号号号号，生生生生成厘米级的位置信息成厘米级的位置信息成厘米级的位置信息成厘米级的位置信息VRS工作步骤工作步骤 各固定参考站将所有的原始数据通过数据通讯线发各固定参考站将所有的原始数据通过数据通讯线发各固定参考站将所有的原始数据通过数据通讯线发各固定参考站将所有的原始数据通过数据通讯线发给控制中心给控制中心给控制中心给控制中心 移动用户在工作前，先向控制中心发送一个移动用户在工作前，先向控制中心发送一个移动用户在工作前，先向控制中心发送一个移动用户
132、在工作前，先向控制中心发送一个概略坐概略坐概略坐概略坐标标标标，控制中心根据用户位置，由计算机自动选择最，控制中心根据用户位置，由计算机自动选择最，控制中心根据用户位置，由计算机自动选择最，控制中心根据用户位置，由计算机自动选择最佳的一组固定基准站，根据这些站发来的信息，整佳的一组固定基准站，根据这些站发来的信息，整佳的一组固定基准站，根据这些站发来的信息，整佳的一组固定基准站，根据这些站发来的信息，整体的改正体的改正体的改正体的改正GPSGPS的各种误差，将的各种误差，将的各种误差，将的各种误差，将高精度的差分信号高精度的差分信号高精度的差分信号高精度的差分信号发发发发给移动站。这个差分信号
133、的效果相当于在移动站旁给移动站。这个差分信号的效果相当于在移动站旁给移动站。这个差分信号的效果相当于在移动站旁给移动站。这个差分信号的效果相当于在移动站旁边，生成一个边，生成一个边，生成一个边，生成一个虚拟参考基站虚拟参考基站虚拟参考基站虚拟参考基站 移动站与虚拟参考站进行载波相位差分改正，实现移动站与虚拟参考站进行载波相位差分改正，实现移动站与虚拟参考站进行载波相位差分改正，实现移动站与虚拟参考站进行载波相位差分改正，实现实时实时实时实时RTKRTK。VRS与普通广域差分系统的区别与普通广域差分系统的区别普通广域差分系统：普通广域差分系统： 各基准站将各种各基准站将各种各基准站将各种各基准站
134、将各种误差改正数模型误差改正数模型误差改正数模型误差改正数模型发送给移动发送给移动发送给移动发送给移动用户用户用户用户VRS： 各基准站不直接向移动用户发送各基准站不直接向移动用户发送各基准站不直接向移动用户发送各基准站不直接向移动用户发送DGPSDGPS数据，数据，数据，数据，而是将其发送到控制中心，后者依据用户的实而是将其发送到控制中心，后者依据用户的实而是将其发送到控制中心，后者依据用户的实而是将其发送到控制中心，后者依据用户的实时请求，经过选择和计算，向用户发送时请求，经过选择和计算，向用户发送时请求，经过选择和计算，向用户发送时请求，经过选择和计算，向用户发送DGPSDGPS数据数据
135、数据数据VRS相对于普通相对于普通RTK的的优势优势 1.覆盖范围广覆盖范围广 按按按按边边边边长长长长7070公公公公里里里里计计计计算算算算，一一一一个个个个三三三三角角角角形形形形可可可可覆覆覆覆盖盖盖盖面面面面积积积积为为为为22002200多多多多平平平平方方方方公公公公里里里里。北北北北京京京京市市市市区区区区面面面面积积积积900900多多多多平平平平方方方方公公公公里里里里，那那那那么么么么一一一一个个个个三三三三角角角角形形形形（3 3个个个个站站站站）就就就就可可可可控控控控制整个北京市区。制整个北京市区。制整个北京市区。制整个北京市区。1010个站就可以完全控制北京全市。
136、个站就可以完全控制北京全市。个站就可以完全控制北京全市。个站就可以完全控制北京全市。VRS的的优势优势 2.2.2.2.费用将大幅度降低费用将大幅度降低费用将大幅度降低费用将大幅度降低 7070公公公公里里里里的的的的边边边边长长长长使使使使建建建建GPSGPS网网网网络络络络费费费费用用用用大大大大大大大大降降降降低低低低，用用用用户户户户不不不不再再再再架架架架设设设设自自自自己的基准站己的基准站己的基准站己的基准站 3.3.3.3.相对传统相对传统相对传统相对传统RTKRTK，提高了精度。提高了精度。提高了精度。提高了精度。 在在在在VRSVRS网络控制范围内，精度始终在网络控制范围内，
137、精度始终在网络控制范围内，精度始终在网络控制范围内，精度始终在1-21-2个厘米个厘米个厘米个厘米。 4. 4. 可靠性提高可靠性提高可靠性提高可靠性提高 采用了多个参考站的联合数据，大大提高可靠性。采用了多个参考站的联合数据，大大提高可靠性。采用了多个参考站的联合数据，大大提高可靠性。采用了多个参考站的联合数据，大大提高可靠性。 5. 5. 应用范围更广应用范围更广应用范围更广应用范围更广 城城城城市市市市规规规规划划划划，市市市市政政政政建建建建设设设设，交交交交通通通通管管管管理理理理，机机机机械械械械控控控控制制制制，气气气气象象象象，环环环环保保保保，农业等农业等农业等农业等。 网络网络RTK的发展前景的发展前景将极大扩展将极大扩展GPSGPS的应用领域，业内人士认的应用领域，业内人士认为，未来为，未来5 5至至1010年，年，GPSGPS网络建设将高速网络建设将高速发展，而这种网络发展，而这种网络RTKRTK技术，将代表着技术，将代表着GPSGPS发展的方向。发展的方向。目前我国只有深圳、北京（在建）、成目前我国只有深圳、北京（在建）、成都（在建）等地采用了此项技术。都（在建）等地采用了此项技术。
