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GPS卫星定位原理及其应用相对定位原理 第七章 GPS相对定位原理 本章研究的内容： 1.介绍利用GPS进行相对定位的原理。 2.详细讨论相对定位的各种观测方程模型。 3.基线向量的解算。 4.介绍解算整周未知数的几种方法。 一、相对定位方法概述 根据GPS接收机所处的状态可分为： 静态相对定位 动态相对定位 准动态相对定位法（走走停停定位法） 快速静态相对定位 （2）动态相对定位数据处理方式 GPS接收机及其数据传输示意图 RTD测量原理图 RTK测量原理图 RTK实施示意图 FDC 的主界面 在数据采集前查看GPS的状态，可以查看卫星数，信号接收情况，点位的精度，卫星的分布情况。 数据采集 点位放样 面积计算 面积计算结果 二、动态相对定位的观测方程 忽略大气折射残差的影响，方程可简化为： 双差的定义： 根据单差观测方程可得双差观测方程为： 2.关于测相伪距动态相对定位法 3.静态相对定位的观测方程 接收机之间、卫星之间、不同观测历元之间观测量之差为： 几种重要的组合形式： 观测量的线性组合的优缺点： 2.单差观测方程 若取 3.双差观测方程 若取 四、静态相对定位的单基线解算模型 误差方程式可写为： 单差观测线性化方程矩阵形式为： 在同步观测的卫星不同历元下的误差方程组为： 组成法方程并计算 双差观测方程的线性化及解算模型 双差观测方程的误差方程式为： 双差观测方程的误差方程式为（同步观测颗 卫星）： 双差观测方程的误差方程式为（同步观测颗 卫星）： 五、整周未知数的确定方法 伪距法 当作平差的待定参数 固定解与浮动解（整数解与实数解） 五、周跳的探测与修复 3.周跳的探测方法 单差观测方程的线性化及解算模型 单差相对定位观测方程为 如果任意取两观测站T1和T2，并以T1为已知起始点，则单差观测方程的线性化形式为： 若两观测站，同步观测卫星为 ，并以 为参考卫星可以得到双差观测方程式的线性化形式为： GPS接收机在整个观测时段中始终保持锁定卫星信号，则载波相位观测值是连续的，但是由于障碍物遮挡视线或无线电干扰等原因引起卫星信号短时间失锁，而使相位观测值的整周数发生跳变，这种现象称为周跳 。 1.什么是周跳？ 2.周跳的来源： （1）是卫星信号的暂时中断。这主要是由于树木，建筑物 等障碍物的阻挡产生的，是周跳最常见的来源。 （2）是卫星信号的信噪比过低，这主要是电离层条件差、多路径效应、接收机的强震荡和卫星高度角过低而引起的。 （3） 是接收机软件发生故障，从而导致错误的信号处理。 * * 相对定位的最基本情况 GPS相对定位也叫差分GPS定位，是目前定位中精度最高的一种定位方法。是用两台GPS接收机分别安置在基线的两端，并同步观测相同的GPS卫星，以确定基线端点在协议地球坐标系中的相对位置或基线向量。 GPS相对定位示意图 s1 s2 s3 s4 T1 T2 1.静态相对定位 设置在基线端点的接收机是固定不动的。 0.10 0.05 0.00 5 10 15 20 PDOP=5 观测历元数 精度(m) 当整周未知数确定后，相对定位精度随观测历元的变化 基本思想： （1）利用起始基线向量确定初始整周未知数（初始化）。 （2）一台接收机在基准站固定不动，并对所有可见的GPS卫星进行连续观测，而另一台接收机在其周围的观测站流动，并在每一流动站上静止地进行观测，以确定流动站与基准站之间的相对位置。 主要缺点： （1）接收机在移动过程中，必须保持对观测卫星的连续跟踪。 （2）发生失锁时，便须重新进行初始化。 基本思想： 通过快速地确定载波相位的整周未知数，可以克服准动态相对定位的缺点，无需保持对所测卫星的连续跟踪。 2.动态相对定位法 （1）动态相对定位定义 是用一台GPS接收机安置在基准站上固定不动，另一台接收机安置在运动的载体上，两台接收机同步观测相同的卫星，以确定运动点相对基准站的实时位置。 相对定位采用的观测量有： 测码伪距 测相伪距 实时处理：要求在观测过程中实时地获得定位的结 果，无需存储观测数据，但在流动站与基准站之间，必须实时地传输观测数据或观测量的修正数据。 测后处理：要求在观测工作结束后，通过数据处理而获得的定位结果。这种处理数据的方法可对观测数据进行详细的分析，易于发现粗差，也不需要实时地传输数据，但需要存储观测数据。 测深仪 电脑 发射电台 GPS主机 基准站 移动站 GPS主机 接收电台 发射电台 GPS主机 基准站 移动站 GPS主机 采集器 接收电台 1.