单点定位程序说明
Lecture 13 GPS单点定位
导航定位数学模型（四颗星）
参数解算
1 1 ⎤ ⎡cdtS ⎤ ⎡ l1 ⎡ P1 ⎤ ⎡ R0 ⎢ 2⎥ ⎢ 2⎥ ⎢ 2⎥ ⎢ 2 ⎢ P ⎥ − ⎢ R0 ⎥ + ⎢cdtS ⎥ = ⎢l 3⎥ 3⎥ ⎢cdtS ⎢ P 3 ⎥ ⎢ R0 ⎢l 3 ⎢ 4⎥ ⎢ 4⎥ ⎢ 4⎥ ⎢ 4 ⎢ R0 ⎦ ⎥ ⎣ ⎢cdtS ⎦ ⎥ ⎣l ⎣P ⎦ ⎣
几何精度因子 位置精度因子 时间精度因子 水平精度因子 垂直精度因子
m pos = m0 q XX + qYY + qZZ
mt = m0 qtt mH = m0 qNN + qEE mV = m0 qUU
= m0 ⋅ PDOP
= m0 ⋅ TDOP = m0 ⋅ HDOP
= m0 ⋅ VDOP
单位权 中误差
i v i = l i ⋅ dX + m i ⋅ dY + n i ⋅ dZ + dt Rc − P i + R 0i − cdt S
导航定位数学模型
误差方程
⎡ v1 ⎤ ⎡ l1 ⎢ 2⎥ ⎢ 2 ⎢v ⎥ = ⎢ l ⎢L⎥ ⎢L ⎢ n⎥ ⎢ n ⎣v ⎦ ⎣ l
1 ⎤ + cdt1 1 ⎤ ⎡ dX ⎤ ⎡ P1 − R0 S ⎥⎢ ⎥ ⎢ 2⎥ m 2 n 2 1 ⎥ ⎢ dY ⎥ ⎢ P 2 − R02 + cdtS ⎥ − ⎥ L L L L⎥ ⎢ dZ ⎥ ⎢ ⎥⎢ ⎥ ⎢ n n n⎥ − + P R cdt m n n n 1 ⎦ ⎣ dt Rc ⎦ ⎢ S⎥ 0 ⎣ ⎦
单频精密单点定位计算流程
单频精密单点定位计算流程1.收集观测数据：使用全球定位系统(GPS)接收机收集卫星信号，并记录下每颗卫星的伪距观测值和卫星的位置信息。
观测时长通常为几分钟到几小时。
2.解算接收机钟差：由于GPS接收机的时钟可能存在误差，需要通过解算来确定实际的时钟偏差。
这可以通过比较接收机观测到的卫星信号和卫星的真实发射时间来实现。
3.接收机位置初始化：利用至少四颗卫星的伪距观测值和已知的卫星位置信息，可以通过迭代计算来确定接收机的位置。
初始位置可以通过接收机的初始估计位置或之前的测量结果来获得。
4.卫星位置计算：利用卫星的伪距观测值和接收机的位置信息，可以通过几何关系计算每颗卫星的位置。
这是通过伪距观测方程和卫星位置方程的迭代求解来实现的。
5.修改接收机位置：计算得到的卫星位置可能存在误差，可能会导致接收机位置的不准确。
因此，需要对接收机位置进行修改，以改进计算结果。
这可以通过比较计算得到的接收机位置与卫星位置的残差来实现。
6.伪距残差计算：将计算得到的接收机位置与卫星位置代入伪距观测方程，可以计算实际观测值与预测值之间的残差。
这些残差可以用来评估定位的准确性，并作为接下来计算的参考。
7.接收机和卫星钟差修正：除了时钟误差外，卫星和接收机的时钟还可能存在其他误差。
这些误差可以通过对伪距观测值进行修正来减小。
这可以通过比较计算得到的伪距和观测伪距的差异来实现。
8.运行迭代算法：使用以上步骤得到的结果，可以运行迭代算法来不断优化接收机的位置和钟差。
这些迭代算法通常采用最小二乘法来估计未知参数，并使残差最小化。
9.位置和时钟误差估计：在迭代算法收敛后，可以使用得到的结果来估计接收机的位置和时钟误差。
这可以通过计算接收机位置和钟差的标准差来实现。
10.定位结果验证：为了验证计算得到的接收机位置的准确性，可以与其他位置测量方法进行比较。
这可以包括使用差分GPS技术或进行实地测量。
11.结果输出：最后，将精密单点定位的计算结果输出到一个文件或者实时显示在GPS接收机的显示屏上。
RTKLIB源码解析（一）——单点定位（pntpos.c）
RTKLIB源码解析（⼀）——单点定位（pntpos.c）RTKLIB源码解析（⼀）——单点定位(pntpos.c)标签： GNSS RTKLIB 单点定位前段时间⼀直忙着写毕业论⽂，所以也没有太多时间来阅读 RTKLIB源码，最近好⽍把 pntpos中的相关代码看了⼀遍，知道了 RTKLIB是如何实现单点伪距定位的。
这⾥把每⼀个函数都做成了⼩卡⽚的形式，每个函数⼤都包含函数签名、所在⽂件、功能说明、参数说明、处理过程、注意事项和我的疑惑这⼏个部分，介绍了阅读代码时我⾃⼰的看法和疑惑。
所以希望诸位看官能帮忙解答我的疑惑，与我交流，也希望能帮助后来也有需要阅读 RTKLIB源码的⼈，给他们多提供⼀份思路。
总⽽⾔之，既为⼈，也为⼰。
这份⽂档是使⽤ Cmd Markdown完成的，在作业部落上其格式显式的⾮常完整，但是在博客园中⽬录、代码块和流程图似乎都没有显⽰出来，所以这⾥也贴上本⽂在作业部落上的链接，对格式“零容忍”的同学请移步那⾥。
⽬录pntposint pntpos (const obsd_t *obs, int n, const nav_t *nav, const prcopt_t *opt, sol_t *sol,double *azel, ssat_t *ssat, char *msg)所在⽂件：pntpos.c功能说明：依靠多普勒频移测量值和伪距来进⾏单点定位，给出接收机的位置、速度和钟差参数说明：函数参数，8个：obsd_t *obs I observation dataint n I number of observation datanav_t *nav I navigation dataprcopt_t *opt I processing optionssol_t *sol IO solutiondouble *azel IO azimuth/elevation angle (rad) (NULL: no output)ssat_t *ssat IO satellite status (NULL: no output)char *msg O error message for error exit返回类型:int O (1:ok,0:error)调⽤关系：如⽆特别说明，本⽂所出现的流程图中，纵向代表时间上的先后调⽤顺序，横向代表层次上的逐级调⽤顺序。
rtklib单点定位处理流程
RTKLIB单点定位处理流程RTKLIB（Real-Time Kinematic Library）是一个开源的软件包，用于进行实时差分定位和精密定位处理。
本文将详细描述RTKLIB的单点定位处理流程，包括数据预处理、观测数据解析、导航文件生成、单点定位计算等步骤。
1. 数据预处理在进行单点定位之前，首先需要对原始观测数据进行预处理。
这些原始数据通常来自于全球导航卫星系统（GNSS）接收机，包括GPS、GLONASS、Galileo等卫星系统。
1.1 数据格式转换首先，将原始观测数据转换为RTKLIB可识别的格式。
常见的格式包括RINEX （Receiver Independent Exchange Format）和UBX（u-blox binary format）。
使用RTKCONV工具可以将不同格式的观测数据转换为RINEX格式。
1.2 数据筛选对于长时间的连续观测数据，可以根据需要选择特定时间段的数据进行处理。
使用RTKPLOT工具可以可视化显示观测数据，并通过滑动窗口选择感兴趣的时间段。
2. 观测数据解析在完成数据预处理后，接下来需要对RINEX文件进行解析，提取其中的卫星观测量和导航电文。
2.1 卫星观测量解析使用RTKCONV工具将RINEX文件转换为OBS格式，其中包含了卫星的伪距观测值和载波相位观测值。
这些观测值是进行定位计算的基础。
2.2 导航电文解析使用RTKCONV工具将RINEX文件转换为NAV格式，其中包含了卫星的导航电文。
导航电文中包含了卫星的轨道参数和钟差等信息，用于计算卫星位置和钟差。
3. 导航文件生成在完成观测数据解析后，需要生成导航文件，用于计算卫星位置和钟差。
3.1 历书平滑由于导航电文中的轨道参数是以时间为自变量的多项式函数表示的，需要对其进行历书平滑处理。
使用RTKNAVIG工具可以对导航电文进行历书平滑，并生成历书平滑后的导航文件。
3.2 导航文件格式转换使用RTKCONV工具将历书平滑后的导航文件转换为SP3（Standard Product 3）格式或CLK（Clock）格式。
第6章 单点定位
• 单位权中误差，其受伪距测量精度、星历精度及大气延迟 影响；
• 对应的协因数矩阵，它由卫星的空间几何分布决定
6.1 伪距单点定位
协因数矩阵中各个元素反映了在特定的卫星空间几何分布 下，不同参数的定位精度及其相关性信息。因此，利用这些信 息即可描述卫星空间几何分布对定位精度影响的精度因子: 常用的精度因子有： （1）几何精度因子（Geometric Dilution of Precision, GPOP）
式中 ， Qx
qYX
qYY
qYZ
R
sin L0
cos L0
0
为坐标转换矩阵，
qZX qZY qZZ
cos B0 cos L0 cos B0 sin L0 sin B0
B0和L0分别为对应的大地纬度和大地经度。
6.1 伪距单点定位
由此可得到另两个常用的精度因子 （4）水平精度因子（Horizontal Dilution of Precision, GPOP）
23934824.154
23978631.5766+43
822.577
24181945.803 24298916.7595+116 967.755
22957572.280 22965399.9529+7 834.145
22385541.968 22355209.7858 30 330.506
ni
1
VX VY
VZ
=i
i0
+cV t
i
S
Ii Ti i
cVtR
若接收机同时接收n（ n ≥4）颗卫星，则上式可写为：
6.1 伪距单点定位
l1
l2
l3
GPS单点定位算法及实现
GPS单点定位算法及实现GPS单点定位算法是通过接收来自卫星的信号，通过计算接收信号到达时间差以及接收信号强度等信息，确定自身的位置坐标。
常见的GPS单点定位算法包括最小二乘法定位算法、加权最小二乘法定位算法、无拓扑算法等。
最小二乘法定位算法是一种基本的GPS定位算法，通过最小化测量误差的平方和，求得位置坐标最优解。
该算法假设接收器没有任何误差，并且卫星几何结构是已知的。
具体实现步骤如下：1.收集卫星信息：获取可见卫星的位置和信号强度信息。
2.数据预处理：对接收信号进行滤波和数据处理，例如去除离群点、噪声滤除等。
3.卫星定位计算：根据接收器和可见卫星之间的距离和相对几何关系，计算每颗卫星与接收器之间的距离。
4.平面定位计算：根据卫星位置和距离信息，使用最小二乘法求取接收器的经度和纬度。
5.高度定位计算：根据卫星位置和距离信息，使用最小二乘法或其他方法求取接收器的高度。
加权最小二乘法定位算法在最小二乘法定位算法的基础上加入对测量数据的加权处理，以提高定位精度。
加权最小二乘法定位算法的实现步骤与最小二乘法定位算法类似，只是在卫星定位计算和平面定位计算中，对每个测量值进行加权处理。
无拓扑算法是一种基于统计的定位算法，不需要事先知道接收器和卫星的几何关系，而是通过分析多个卫星的信息来确定接收器的位置。
其实现步骤如下：1.收集卫星信息：获取可见卫星的位置和信号强度信息。
2.数据预处理：对接收信号进行滤波和数据处理，例如去除离群点、噪声滤除等。
3.卫星选择：选择可见卫星中信号强度最强的几颗卫星。
4.定位计算：根据已选择的卫星信息，使用统计模型或其他算法计算接收器的位置。
1.数据采集与处理：获取和处理接收信号、卫星信息和测量数据，对数据进行有效的滤波和预处理。
2.算法选择与优化：根据定位精度和计算效率的要求，选择合适的算法，并进行算法优化和参数调整。
3.数据处理与结果可视化：对定位结果进行处理和分析，可通过地图等方式可视化结果，以便用户更直观地了解定位情况。
卫星导航定位算法与程序设计_单点定位程序流程
卫星导航定位算法与程序设计_单点定位程序流程(总5页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.MarchGPS 单点定位程序流程一、计算流程1、 读取RINEX N 文件，将所有星历放到一个列表（数组）ephlst 中。
2、 读取RINEX O 文件,读取一个历元观测值epoch3、数据预处理根据epoch 中的卫星号和历元时刻R T 在ephlst 查找相应的卫星星历, 准则3600.0R T TOE -<s 。
4、程序初始化，置测站概略位置为r X ，接收机钟差初值r dt 。
000r r r X X Y X cdt Z cdt ⎡⎤⎢⎥⎡⎤⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦第一次迭代，取000000X ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 5、 选择epoch 中一颗卫星i S 观测值，设其伪距为i S ρ 6、计算卫星i S 的信号发射的概略时刻i s T 方法如下：a) 卫星i S 的信号传播时间：0/i i i S S S r c dt dt τρ=-+;i S dt 为卫星钟差，需要进行相对论改正；b) 卫星i S 的信号发射时刻：0i i S S R T T τ=-； c) 卫星i S 在i S T 时刻的位置()()i i iiiS iT S S S S S T X T X Y Z =；d) 对卫星位置()i i S S X T 进行地球自转改正，得到()ii S S w X T ； e) 根据()i i S S w X T 和测站概略位置r X 计算卫星和测站的几何距离i S Rf) 根据几何距离i S R 求信号传播时间1/i i S S R c τ=。
g) 如果10710i i S S ττ--< ,则退出迭代。
11i i S S R T T τ=-即为卫星信号发射时刻。
h) 否则01i i S S ττ= ，回带到b)进行迭代。
精密单点定位
精密单点定位ppp精密单点定位(precise point positioning ，缩写PPP，指的是利用全球若干地面跟踪站的GPS观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差对单台GPS接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算。
在卫星导航应用之中，GPS作为定位的意义越来越重要，不论是军事上还是工程等方面上，导航定位的研究依然是一个不老的研究主题。
精密单点定位更是导航定位中的一个很值得研究的问题。
PPP根本上讲属于单点定位范畴，那么单点定位又是怎样进行测量定位的呢？单点定位是利用卫星星历和一台接收机确定待定点在地固坐标系中绝对位置的方法，其优点：一台接收机单独定位，观测组织和实施方便，数据处理简单；缺点：精度主要受系统性偏差(卫星轨道、卫星钟差、大气传播延迟等)的影响，定位精度低。
应用领域：低精度导航、资源普查、军事等。
对于单点定位的几何描述，三个站星距离，作三个球面三个球面两两相交于两点，如下图所示：站星距离的测定：保持GPS卫星钟同GPS接收机钟同步；GPS卫星和接收机同时产生相同的信号；采用相关技术获得信号传播时间；GPS卫星钟和GPS接收机钟难以保持严格同步，用相关技术获得的信号传播时间含有卫星钟和接收机钟同步误差的影响。
单点定位虽然是只需要一台接收机即可，但是单点定位的结果受卫星星历误差、卫星钟差以及卫星信号传播过程中的大气延迟误差的影响较为显著，故定位精度一般较差。
PPP针对单点定位中的影响，采用了精密星历和精密卫星钟差、高精度的载波相位观测值以及较严密的数学模型的技术，如用户利用单台GPS双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内，点位平面位置精度可达1~3cm,咼程精度可达2~4cm,实时定位的精度可达分米级。
精密单点定位的数学模型，对于伪距：—(X -X)2 (y i -Y)2 (z -Z)2 -V ion -V trop c V t S -C V t R误差方程为：V i =Ti dX —m i dY—ndz+c V t S —c V t R+(P°)i — (V i。
卫星导航定位算法与程序设计_单点定位程序流程
GPS 单点定位程序流程、计算流程读取RINEX N 文件，将所有星历放到一个列表（数组） ephlst 中。
数据预处理根据epoch 中的卫星号和历元时刻T R 在ephlst 查找相应的卫星星历，1、 2、 读取RINEX 以件,读取一个历元观测值epoch3、 4、 准则T R TOE3600.0s 。
程序初始化，置测站概略位置为X r ,接收机钟差初值dt r 。
X oX 0 X YdtZ 第一次迭代，取X 。
o cdt r 00 05、选择epoch 中一颗卫星S i 观测值，设其伪距为 S6、计算卫星§的信号发射的概略时刻T*方法如下:a ）卫星S i 的信号传播时间：0S Si / c dt r dt Si ;dt Si 为卫星钟差，需要进行相对论改正;b ）卫星S i 的信号发射时刻：T S T RSi；c ）卫星S i在T Si 时刻的位置X ST SiX SY SiZ Sid ）对卫星位置X Si T Si 进行地球自转改正，得到Xje ）根据X W i T Si 和测站概略位置X r 计算卫星和测站的几何距离 R Sf ）根据几何距离R Si 求信号传播时间IS R S /cg ） 如果/ o S 10 7，则退出迭代。
T 1SiT R :即为卫星信号发射时刻h ）否则0siSi，回带到b ）进行迭代。
7、 求卫星§方向余弦V V siVW S77Ss入入 I S 丫丫 sZZ s At o'S —，b iS ，炬’S，b ； 1R iR S R S8、 求卫星S 在观测方程式中的余数项：其中:Si ——卫星S j 的伪距观测值；R Si ——卫星S 到测站的几何距离；c dt S 以米表示的卫星S i 的钟差；d trop ——对流层延迟改正量，单位米，用简化的hopfield 模型计算；diono ——电离层延迟改正量，单位米，采用无电离层伪距组合观测值时，此项为 0;D RTCM ——对伪距的差分改正值，此处为 0；10、 重复第6— 9步，计算每颗卫星的系数和余数项11、 将所有卫星的系数组成误差方程，以x,y,z,cdt r为未知参数进行求解，形式应该是：AX Lb S 0 t 1So 玻。
单点定位程序说明
GPS单点定位程序文档说明一程序说明本程序的基本功能是利用测站接收机获取的观测文件（O文件），结合相应历元下的卫星导航文件（N文件）来计算测站点在WGS-84坐标系下的坐标。
所用编程语言为C++，编程环境为VC++6.0。
二单历元卫星坐标计算流程图三程序设计流程图四程序模块说明（一）对类的说明1.PointPosition类double GetDelta_t(CommonTime Toe,CommonTime Toc);用于计算两个历元时刻的时间间隔CoorCartesian ComputeSatCoor(double Tk,OneNavData oneNaveData);利用导航数据计算卫星坐标Bool GetPreciseSatCoor(CommonTimeObsTime,CoorCartesian&Sitecoor , CoorCartesian &Satcoor,OneNavData oneNavData,double SatClkBais);通过迭代得到新号发送时刻的卫星坐标double ComputeSatClkBias(double SendTime_Tk,OneNavData oneNavData);计算卫星的钟差改正Factor ComputeFactors(CoorCartesian &Sitecoor, CoorCartesian &Satcoor, double &satClkBias,double &Tr, double TropDelay, double ionDelay, double p1);计算组建法方程需要的各个元素double ComputeTropDelay(CoorCartesian SatCoor,CoorCartesian SitCoor);计算对流层误差double ComputeIonDelay(const double L1,const double L2);计算电离层误差2．ReadObsData类ReadObsFile(const string& FileName);ObsFileHeader ReadObsHeader(const string &FileName);读取观测文件的头文件部分EntirObsData ReadObsData(const string &FileName);读取观测文件的数据部分3．ReadNavData类NavFileHeader ReadNavHeader(const string &FileName);读取导航文件的头文件部分AllNavData ReadNavData(const string &FileName);读取导航文件的数据部分OneNavData SelectEpochNavData(AllNavData allNavData,string SatPrn,CommonTime ObsTime)查找并获取要计算的观测历元下的导航数据（二）程序模块的连接关系1.分别用文件流打开相应的观测数据文件和星历文件；2.调用ReadObsFile.ReadObsHeader()读取观测文件头文件；3.调用ReadObsFile.ReadObsData()按照观测历元读取观测数据；4调用ReadNavFile.ReadNavHeader()读取导航文件的头文件部分；5调用ReadNavFile.ReadNavData()读取导航文件的数据部分；6 利用循环并调用ReadNavFile.SelectEpochNavData()获取观测历元的导航数据7 调用puteSatCoor()计算卫星坐标8利用puteFactor()计算法方程的各个元素9迭代得到结果。
rtklib单点定位处理流程
rtklib单点定位处理流程RTKLIB单点定位处理流程概述•RTKLIB是一款开源的GPS/GNSS实时运动定位软件，支持单点定位、差分定位和RTK定位等功能。
•单点定位是基于单个接收器的数据进行定位，是最简单的定位方式之一。
•本文将详细介绍RTKLIB单点定位处理的流程。
数据采集1.连接GPS接收器并打开RTKLIB软件。
2.设置接收器参数，包括波特率、卫星系统等。
3.开始接收数据。
数据预处理1.导入接收器数据到RTKLIB软件。
2.配置测站坐标和接收器类型等参数。
3.设置观测数据的时间和卫星系统。
4.进行数据的预处理，包括轨道平滑和时钟偏差估计等。
电离层延迟校正1.使用电离层模型对接收器数据进行电离层延迟校正。
2.根据历史电离层数据和当前接收器数据进行校正计算。
定位计算1.进行接收机位置解算，得出初始的位置估计值。
2.利用接收机的速度和运动模型进行卡尔曼滤波，得到更精确的位置解算结果。
结果分析1.分析位置解算结果的精度和稳定性。
2.根据定位结果进行误差评估和优化。
结论•RTKLIB单点定位处理流程包括数据采集、数据预处理、电离层延迟校正、定位计算和结果分析等多个步骤。
•通过以上流程，可以得到较为准确的单点定位结果。
•RTKLIB是一款功能强大的定位软件，适用于各种测量和导航应用场景。
以上是RTKLIB单点定位处理的流程介绍，希望对你有所帮助。
注：本文章仅供参考，具体操作请参考RTKLIB软件的官方文档。
•连接GPS接收器和计算机，并确保连接正常。
•打开RTKLIB软件，进入数据采集界面。
•在软件中设置接收器的参数，包括波特率、卫星系统等。
•点击“开始”或类似的按钮开始接收数据。
数据预处理•在RTKLIB软件中导入接收器的数据文件。
•进入数据预处理界面，配置测站坐标和接收器类型等参数。
•设置观测数据的时间范围和卫星系统。
•进行数据的预处理，包括轨道平滑和时钟偏差估计等操作。
电离层延迟校正•使用电离层模型对接收器数据进行电离层延迟校正。
第五讲-GPS绝对(单点)定位
2020/8/20
GPS技术与应用
11
注意事项
（1）由于未知数Nij与所观测的卫星有关，在不同历元观 测不同卫星时，将会增加新的未知数，这不仅会使数据处
理变得复杂，而且有可能降低解的精度，因此在一个测站
的观测中，尽可能观测同一组卫星是适宜的。
cVtR 接收机钟差改正 cVtis 卫星钟差改正
Ni 整周模糊度改正
(Vion )i 电离层改正 (Vtrop )i 对流层改正
i 星历误差改正 (mul )i 多路径误差改正 i 随机误差改正
近似公式：
i ( X i X )2 (Y i Y )2 (Z i Z )2 cVtR cVtis Ni
i 星历误差改正 (mul )i 多路径误差改正 i 随机误差改正
2020/8/20
GPS技术与应用
7
伪距测量的观测方程
近似公式：
~
i (X i X )2 (Y i Y )2 (Z i Z )2 cVtR cVtis
(Vion )i (Vtrop )i 卫星钟误差经过多项式模型拟合后为微小量，可以忽略；
2020/8/20
GPS技术与应用
2
绝对定位的基本原理
➢ 以GPS卫星和用户接收机天线之间的距离（或距离差） 观测量为基础，根据已知的卫星瞬时坐标，来确定接收 机天线所对应的点位，即观测站的位置。GPS绝对定位 方法的实质是测量学中的空间距离后方交会。原则上观 测站位于以3颗卫星为球心，相应距离为半径的球与观 测站所在平面交线的交点上。
（2）当观测卫星数为nj，观测历元数为nt时，在任一观测 站Ti可得观测量的总数为nj nt，同时待解的未知数包括： 观测站的3个坐标分量， nt个接收机钟差参数和与所测卫 星相应的nj个整周未知数。为了求解，观测量总数必须满
卫星导航定位算法与程序设计_单点定位程序流程
卫星导航定位算法与程序设计_单点定位程序流程单点定位是卫星导航中最基本的应用，其基本思路是通过接收多颗卫星发送的信号，计算出接收点的位置。
下面是单点定位的程序流程，包括信号接收、时间同步、伪距测量、卫星位置计算和接收点位置计算等过程。
1.信号接收首先，需要接收卫星发送的信号。
接收设备通常包括天线、前端放大器和接收机等部分。
天线用于接收来自卫星的信号，并将其转化为电信号。
前端放大器用于增强信号的强度。
接收机用于解调信号，并转化为数字信号。
2.时间同步接收到的信号包含了卫星发射时的时间信息。
根据信号传播的速度，可以计算信号传播的时间，从而获取卫星发送信号的时刻。
由于信号传播时间非常短（大约为纳秒级别），所以需要高精度的时钟和时间同步技术来确保准确性。
3.伪距测量根据接收到的时间信息，可以计算接收点到卫星的距离，称为伪距。
计算伪距需要考虑信号传播的时间以及信号在大气中的传播速度变化等因素。
此外，由于信号在传播过程中会受到噪声、多径效应等干扰，需要进行滤波和信号处理等技术来提高测量的准确性。
4.卫星位置计算卫星的位置信息是通过星历数据进行描述的。
星历数据包含了卫星的轨道参数、时刻信息等。
根据接收到的伪距数据，可以通过解算的方法计算出卫星的位置。
解算的方法有很多种，常用的有最小二乘法、扩展卡尔曼滤波等。
通过解算，可以得到每颗卫星的位置坐标。
5.接收点位置计算根据接收到多颗卫星的位置信息和伪距数据，可以通过三角测量的方法计算出接收点的位置坐标。
三角测量的原理是利用多个已知位置的点，通过测量到这些点的距离，计算出目标点的位置。
根据接收点到不同卫星的伪距数据，可以得到多个方程，通过求解这些方程可以计算出接收点的坐标。
6.坐标转换和精度提高计算出接收点的坐标后，可以进行坐标转换，将其转化为地理坐标或其他坐标系。
此外，由于测量误差和卫星位置误差等因素，单点定位的精度一般较低。
为了提高精度，可以采用差分定位、精密定位等方法。
静态精密单点定位使用指南
静态精密单点定位使用指南
第一步：先连接天线，再连接电源，连接串口线。
第二步：打开GPS数据采集软件。
打开之后将会弹出界面，如下图所示：
第三步：选择串口号。
在“配置”组合框中单击“串口号”右边的下拉按钮，并在下拉表框里选择与连接串口线时对应的串口号。
以“COM1”为例,如下图所示：
第四步：选择波特率。
请单击“波特率”右边的下拉按钮，并在下拉列表框里选择波特率。
以“9600”为例，如下图所示：
第五步：选择GPS类型。
请单击“波特率”右边的下拉按钮，并在下拉列表框里选择GPS 类型。
以“NovAtelEMV-3”为例，如下图所示：
第六步：选择采样周期。
请单击“采样周期”右边的下拉按钮，并在下拉列表框里选择采样周期。
以“0.2”为例，如下图所示。
第七步：选择采集的数据文件路径。
默认下的文件路路径为：“c: \ test \”。
也可以单击“文件路径”右边的“浏览”按钮。
然后在列表中选择采集的数据文件路径。
如下图所示：
第八步：文件路径设置结束之后，单击“开始接受”按钮，程序开始运行，采集数据。
如下图所示：。
GPS单点定位算法及实现
升交角距：
摄动改正项：
u0 = ω0 + fs
（6）
δu = cus sin 2u0 + cuc cos 2u0 δr = crs sin 2u0 + crc cos 2u0 δi = cis sin 2u0 + cic cos 2u0
7)计算经过摄动改正的升交角距 u 、卫星到地心距离 r 、轨道倾角 i
星的瞬时地心坐标，可由卫星星历电文中求出；( X p ,Yp , Z p ) 为接收机的地心坐标， 是待求量。
为了求解方便和数据处理的需要，将式（17）进行微分，作线性化处理，
并将接收机的概略坐标 ( X p0 ,Yp0 , Z p0 ) 作为初始值代入，得到
dρ = Xs − X p0 dX + Ys − Yp0 dY + Zs − Z p0 dZ + dt
Crs , Crc 卫星地心距的调和改正项振幅
Ms
参考时刻的平近点角
AODE
星历数据的龄期
其中，AODE 表示从最后一次注入电文起外推星历时 0 的外推时间间隔， 它反映了外推星历的可靠程度。根据上述数据，便可外推出观测时刻 t 的轨道参 数，从而计算卫星在不同参考系中的相应坐标。
2.1 用广播星历参数计算卫星位置
卫星的星历, 是描述有关卫星运动轨道的信息。利用 GPS 进行定位, 就是根 据已知的卫星轨道信息和用户的观测资料, 通过数据处理来确定接收机的位置 及其载体的航行速度。所以, 精确的轨道信息是精密定位的基础。GPS 的卫星星 历按照精度可分为精密星历和广播星历。精密星历是由国际 GPS 服务中心( IGS) 通过 Internet 发布,它的轨道精度可达到 10cm 左右, 足以满足精密定位的需 要。但是精密星历只能在卫星观测的 11d 后获得, 无法为实时定位、导航、气象 等实时性要求很强的应用提供有效的服务。广播星历是通过接收机接收卫星发射 的含有轨道信息的导航电文, 经过解码获得的卫星星历推算得到卫星位置, 可 以实现实时的导航和定位。本程序以 2009 年 11 月 21 日上海跟踪站（SHAO） 的 RINEX 格式广播星历 shao3250.09n 和观测数据 shao3250.09o 为例，取了 200 个连续观测历元，在不同历元求出坐标值，最后求出坐标平差值，对平差值的各 分量作比较。
伺服电机单点定位控制程序
%M0.1 *M0.1*
NOT
%M0.1 *M0.1*
%M0.0 *M0.0*
%M0.3 *M0.3*
R
MUL
IN
OUT
PLC地址（PLC端子）
注释 伺服电机单点定位控制程序
启动电机，然后点击“正转启动”或“反转启动”按钮，电机开始转动直至到达设定转速。
MUL
IN1 OUT
IN
OUT
程序 Dint to Real
ENO
EN ENO
%I0.3 *Tag-20*
%M1.0
程序 段3
注释
%I0.2 *Tag-21*
%M1.1 *反转*
S
程序 段4
注释
%I0.3 *Tag-20*
%I0.1 *Tag-19*
%M1.1 *反转*
R
程序 段5
注释
%M1.0
%M0.3 *M0.3*
S
程序 段6
注释
M2.0 *Tag_18 *
IN2
%MD32 *Tag_7*
1000.0
MUL Real EN ENO
IN1 OUT IN2
%MD36 *Tag_8*
%MD36 *Tag_8*
CONV Real to DInt EN ENO
IN OUT
%MD40 *Tag_9*
程序 段7
注释
%M1.0
%M0.0 *M0.0*
%Q0.0 *脉冲输出*
858°
%MD24 *Tag_4*
%MD28 *Tag_6*
360. 0
CONV Int to DInt EN ENO
IN OUT CONV
GPS单点定位的原理与方法
GPS单点定位的原理与方法GPS（全球定位系统）单点定位是通过利用卫星信号来计算接收器的位置坐标的一种定位方法。
其原理基于三角测量和卫星轨道测量，具体包括以下几个步骤：1.卫星发射信号：GPS系统由一组人造卫星组成，这些卫星在地球上方不断绕行。
每颗卫星都向地面发射微波信号，包含了卫星的精确位置信息和时间信息。
2.接收器接收信号：GPS接收器是我们手持设备或车载设备中的组成部分，能够接收卫星发射的信号。
至少接收到4个卫星的信号时，GPS接收器开始进行定位计算。
信号的接收通常会受到建筑物、树木、峡谷等遮挡物的干扰。
3.信号时间测量：GPS接收器接收到卫星信号后，会测量信号从卫星发射到接收器接收的时间，根据信号的传播速度得出卫星和接收器之间的距离。
4.三角测量定位：至少接收到4个卫星信号后，GPS接收器会通过三角测量计算出接收器与各个卫星之间的距离差，进而确定接收器所在的位置。
5.计算接收器位置：根据接收器与至少4个卫星之间的距离差，GPS接收器可以利用三角测量原理计算出接收器的空间坐标，即经度、纬度和海拔高度。
6.位置纠正：单点定位的结果通常会受到多种误差的影响，如大气延迟、钟差、多普勒效应等。
为了提高定位的精确度，还需要纠正这些误差。
纠正方法包括差分GPS、RTK（实时动态定位）等。
除了上述的基本原理之外，GPS单点定位还可以通过改进方法来提高定位的精确度。
以下是几种常用的方法：1.多星定位：通过接收更多的卫星信号来计算接收器位置，增加多星定位的可靠性和精度。
2.差分GPS：差分GPS是通过两个或多个接收器同时接收卫星信号，其中一个接收器已知位置，用来纠正目标接收器的误差。
这样可以提高定位的精确度。
3.后处理：将接收器记录到的GPS信号数据回传到办公室，在计算机上进行后期处理，利用更复杂的算法和精确的星历文件来提高定位精度。
4.RTK定位：实时动态定位是一种高精度的GPS定位方法，利用地基台接收器和流动台接收器之间的无线通信，可以实现毫米级的定位精度。
中海达GPS操作说明（杜星明编）
中海达GPS操作说明（杜星明编）中海达GPS操作说明一、单点定位求解七参数（一个已知点A）基准站：任意架设基准站，手薄与基准站连接后，菜单——文件——新建项目——快捷向导——输入项目名称——（弹出坐标系统对话框）选择和已知点对应的坐标系统——（弹出中央子午线经度）将114改成当地中央子午线（本地为111）——回车——（弹出设置基准站对话框）——ALT+A——输入点名——类型：选“当地XYH”——天线高处输入天线高——ALT+C——回车。
移动站：手薄断开基准站，连接移动站。
在A点，按“SP”测量——设置记录点属性——输入点名、天线高——[可以马上修改为已知坐标或者测完后到菜单——查看——坐标库——记录点坐标库——选择已知点名——按3（编辑）]——光标移动到菜单“控制点”按“SP”打勾——将光标移动到“详细”回车。
——ALT+A——输入已知点名（AGC）——类型：选“当地XYH”回车——将坐标值修改为已知坐标——一直回车。
菜单——辅助——计算——七参数——按7（文件）——按1（提取当前记录）——按2（解算）二、两点求转换参数（两个已知点A，B）基准站：任意架设基准站，手薄与基准站连接后，菜单——文件——新建项目——快捷向导——输入项目名称——（弹出坐标系统对话框）选择和已知点对应的坐标系统——（弹出中央子午线经度）将114改成当地中央子午线（本地为111）——回车——（弹出设置基准站对话框）——ALT+A——输入点名——类型：选“GPSBLH”——天线高处输入天线高——ALT+C——回车。
移动站：手薄断开基准站，连接移动站。
在A点，按“SP”测量——设置记录点属性——输入点名、天线高——[可以马上修改为已知坐标或者测完后到菜单——查看——坐标库——记录点坐标库——选择已知点名——按3（编辑）]——光标移动到菜单“控制点”按“SP”打勾——将光标移动到“详细”回车。
——ALT+A——输入已知点名（AGC）——类型：选“工程XYH”回车——将坐标值修改为已知坐标——一直回车。
GNSS 单点定位的程序实现及分析
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·52·2021年第07期文章编号：2095－6835（2021）07－0052－02GNSS单点定位的程序实现及分析冯鹏睿，徐泮林，高明超（山东科技大学测绘科学与工程学院，山东青岛266590）摘要：在全球卫星导航系统（GNSS）数据处理领域，伪距单点定位是经常涉及的问题，并广泛应用于实时位置导航、提供RTK实时卫星位置及钟差等场合。
基于Microsoft Visual studio编程环境，自主开发了具有单点定位基本功能的程序算法，该程序可以计算观测时段内任意时刻的卫星瞬时坐标，可根据精度强弱度（PDOP）值对参与单点定位的卫星进行预处理，获取尽可能准确的批历元或某特定历元的单点定位坐标，并验证了问题解决的正确性和程序编写的合理性。
关键词：GNSS；单点定位；广播星历；程序实现中图分类号：P228.4文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2021.07.0171引言全球定位系统（GPS）为GNSS最具代表性的部分，很多国内外学者都专注于此领域的研究，伪距单点定位技术发展已经相当成熟。
但查阅已发表的文献发现，伪距单点定位程序的编写在相当多的文献中仅是一笔带过，许多文献都并未对程序进行详细的解读，这给学习GPS编程中遇到问题的读者带来了很大的困扰，需要额外浪费大量的研究时间去摸索程序的编写。
因此，自主开发改进程序设计，实现GPS 单点定位的各项功能显得尤为重要。
2GPS定位的时间系统和坐标系统2.1GPS时间系统GPS时是全球定位系统GPS使用的一种时间系统。
它是由GPS的地面监控系统和GPS卫星中的原子钟建立、维持的一种原子时，其起点为1980-01-06T00：00：00。
在起始时刻，GPS时与UTC对齐，这两种时间系统所给出的时间是相同的。
由于UTC存在跳秒，经过一段时间后，这两种时间系统中就会相差n个整秒，n是这段时间内UTC的积累跳秒数，随时间的变化而变化。
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GPS单点定位程序文档说明
一程序说明
本程序的基本功能是利用测站接收机获取的观测文件（O文件），结合相应历元下的卫星导航文件（N文件）来计算测站点在WGS-84坐标系下的坐标。
所用编程语言为C++，编程环境为VC++6.0。
二单历元卫星坐标计算流程图
三程序设计流程图
四程序模块说明
（一）对类的说明
1.PointPosition类
double GetDelta_t(CommonTime Toe,CommonTime Toc);
用于计算两个历元时刻的时间间隔
CoorCartesian ComputeSatCoor(double Tk,OneNavData oneNaveData);
利用导航数据计算卫星坐标
Bool GetPreciseSatCoor(CommonTimeObsTime,CoorCartesian&Sitecoor , CoorCartesian &Satcoor,OneNavData oneNavData,double SatClkBais);
通过迭代得到新号发送时刻的卫星坐标
double ComputeSatClkBias(double SendTime_Tk,OneNavData oneNavData);
计算卫星的钟差改正
Factor ComputeFactors(CoorCartesian &Sitecoor, CoorCartesian &Satcoor, double &satClkBias,double &Tr, double TropDelay, double ionDelay, double p1);
计算组建法方程需要的各个元素
double ComputeTropDelay(CoorCartesian SatCoor,CoorCartesian SitCoor);
计算对流层误差
double ComputeIonDelay(const double L1,const double L2);
计算电离层误差
2．ReadObsData类
ReadObs string& );
Obs ReadObsHeader(const string &);
读取观测文件的头文件部分
EntirObsData ReadObsData(const string &);
读取观测文件的数据部分
3．ReadNavData类
Nav ReadNavHeader(const string &);
读取导航文件的头文件部分
AllNavData ReadNavData(const string &);
读取导航文件的数据部分
OneNavData SelectEpochNavData(AllNavData allNavData,string SatPrn,CommonTime ObsTime)
查找并获取要计算的观测历元下的导航数据
（二）程序模块的连接关系
1.分别用文件流打开相应的观测数据文件和星历文件；
2.调用ReadObs()读取观测文件头文件；
3.调用ReadObs()按照观测历元读取观测数据；
4调用ReadNav()读取导航文件的头文件部分；
5调用ReadNav()读取导航文件的数据部分；
6 利用循环并调用ReadNavFile.SelectEpochNavData()获取观测历元的导航数据
7 调用puteSatCoor()计算卫星坐标
8利用puteFactor()计算法方程的各个元素
9迭代得到结果。
五程序的不足之处
1.程序较多的出现类调其他类中的方法，从而类的独立性较差。
2.在坐标系统中，只进行了空间直角坐标系和大地坐标系的转换，空间直角坐
标系和测站坐标系的转换，没有完全整理坐标转换。
3.计算的精度较低。
4.只利用GPS卫星的观测数据并没有利用Glonass卫星的观测数据，从而使数
据为得到充分利用。