单点动态定位
单点动态定位
分别微分，便得到线性方程 线性方程
X = [∆X u ∆Yu ∆Z u d ]T
解算运动载体的实时点位时，后 点位的初始坐标值可以依据前一个点位 坐标来假定，因此，关键是要确定第一
ρ1
2
Y − Yu0
0
ρ1
2
Z − Z u0
0
ρ2
3
Y − Yu0
0
ρ2
3
Z − Z u0
0
ρ3
4
Y − Yu0
0
ρ 31
ϕ ( L2 ) = ( f 2 / c)(∆ρ i − ∆ρ i ) − R / f 2
j j0
ϕ ( L1 ) = ( f1 / c)(∆ρ i j − ∆ρ i j 0 ) − R / f1
1
2
式中R为与频率无关的固定偏差。经过电离层时延改正后的剩余相位为
[c / ( f
2 1
[(
)
(
)
cϕ / f = X
]
[(
j0
[(
− X i / ρ i j 0 − X j − X i / ρ i j 0 ∆X i
)
)
) ] − (Z − Z ) / ρ ]∆X (
j j0 i i
i
当动态用户和基准站都同时观测了4 颗相同的GPS卫星时，则可得到三个ϕ 值，从而按上式列 出三个方程式，可解出在t时刻动态用户位置估值（ i , Y i , Z i ）的改正数（ X i , ∆ Y i , ∆ Z i），从而 X ∆ 实现了动态载波相位测量的目的。 当动态用户和基准站各用一台双频接收机进行载波相位测量时，则可有效地提高动态定位的 实时位置精度。在此情况下，可知载波 L和L 的剩余相位观测值为
GNSS多系统动态精密单点定位性能分析
〇 引言
随着中国北斗卫星导航系统和欧盟Galileo卫 星导航系统的建设发展，以 及 GLONASS现 代 化 ， 过去采用GPS单系统进行导航定位的技术已经逐 渐 过 渡 到 了 GNSS (Global Navigation Satellite S ystem )多 系 统 导 航 定 位 阶 段 [1]，G N S S 各 系 统 兼 容 、互 操 作 与 数 据 融 合 成 为 GN SS导航定位领域 主要发展趋势之一 [ 2 ] 。 GNSS多系统较单系统数 据 冗 余 特 性 好 ，可显著改善有 遮 蔽或 者干 扰情 况 下 的导航定位效果，且拥有更好的完好性验证，通过 系 统 间 比 对 能 有 效 检 验 授 时 和 定 位 精 度 [3]。多系 统的发展可从根本上改变对某一系统的过分依赖， 尤 其 是 在 战 争 等 特 殊 环 境 下 。精 密 单 点 定 位 (PPP)技术具有作业机动灵活、无 需 基 准 台 站 、测 站间不受距离 限制，且观测值不会因差分操作减 少等优点[4]。使 用 单 台 接 收 机 即 可 直 接 获 得 高 精 度 的 IT R F 框 架 的 三 维 地 心 坐 标 ，大大节约了 用 户 成 本 ，提 高 了 生 产 效 率 [5]。近 年 来 ，P P P 技 术逐渐发展成为卫星导航定位技术领域的热点 研 究 方 向 之 一 ，正 蓬 勃 发 展 ，显 现 出 了 广 阔 的 应 用前景。以 IGS组织推动的多模GNSS实验跟踪
布情 况 如 表 1 所 示 。采用精密钟差中的测站坐标 作 为 参 考 值 ，可以准确计算出各 历 元 坐 标 估值 的 偏 差 。本文采用位置偏差均方差（RMS)来表征定位 精 度 ，并统计各测站定位偏差的水平分量优于〇. 1 m 且 垂 直 分 量 优 于 0.2 m 时 所 需 要 的 观 测 时 长 ， 作为收敛时间指标。
基于相位单差精密测速的动态精密单点定位算法
３ ｅ ａ ｆＡ ｖｎｅ ｕｖｙ ｇＥ ｇｎｅｉｇｏ Ｂ Ｍ，Ｓａ ｇａ ２０ ９ Ｃ ｉａ ．Ｋ ｙＬ ｂｏ ｄａｃｄＳ ｒｅｉ ｎｉｅｒ ｆ Ｓ ｎ ｎ Ｓ ｈｎｈｉ ００ ２， ｈｎ ）
Ａ ｓｒｃ： ｒｃｓ ｖｌ ｉ ｆｔｅ ｄｎｍｉ ｐａ ｏ ｃｎ ｂ ｅｅ ｎｄ ｂ ｉ ｌ—ｉｅｅｃ （ Ｄ） ｏ ａｃ ｍ ｌ ｅ ｂ ｔａｔ Ｐｅｉ ｅ ｃｔ ｏ ｈ ｙａ ｃ ｌｆｒ ａ ｅｄｔ ｍｉ ｙｓ ｇ ｄｆ ｒｎｅ Ｓ ｅ ｏ ｙ ｔ ｍ ｒ ｅ ｎｅ ｆ ｆ ｃｕ ｕａ ｄ ｔ
（ ．同济大学测量与国土信 息工程 系，上海 ２ ０ ９ ； ．河海大学地球科学 与工程学 院，南京 ２ ０９ １ ００２ ２ １０ ８ ３ ．现代工程测量 国家测绘局重点实验室 ，上海 ２ ０ ９ ） ０ ０ ２
摘
要 ：利用相邻历元问的载波相位单差可求得动态载体 的高精度三维速度 向量 ， 于此提 出了可精 确描述 基
ＤＯＩ １ ． ８ ３ ｊｉ ｎ １ ０ —３ ８ ２ １ ． ３ ０ ９ ： ０ ３ ７ ／ ． ｓ ． ０ ０ １ ２ ． ０ ２ ０ ． １ ｓ
Ａｎ Ａｐ ｏ ｃ ｆ ｒ Ｋｉ ｍ ａ ｉ ｅ ｉｅ Ｐｏ ｎ ｓｔｏ ｉ ｐｒ ａ ｈ ｏ ｎｅ ｔｃ Ｐｒ ｃｓ ｉ ｔＰｏ ｉｉ ｎ ｎｇ Ｂａ ｅ ｎ Ｐｒ ｃｓ ｌ ｃｔ ｔｍ ａ ｉ ｎ ｓ ｄ ｏ ｅ ｉｅ Ｖｅｏ ｉｙ Ｅｓｉ ｔｏ
第 ３ ３卷 第 ３期
２１ ０ ２年 ３月
宇
航
学
报
Ｖｏ ． ３ Ｎ ． １３ ｏ ３
Ｍａｃ ｒｈ ２ ２ ０１
Ｊ ｕ ｎ １ｏ ｔ ｎ ｕ ｉｓ ｏ ｒ ａ ｆ Ａｓｒ ａ ｔ ｏ ｃ
基 于相 位 单 差精 密 测 速 的 动态 精 密 单点 定 位 算 法
基于基准站改正信息的实时动态精密单点定位
．
ｐｒｖ ｈ ｔｎ ｗ ｌ ｏ ｉｈ ｃ ｎ ｏ ｔ ｉ ｑ ｖ ｌ ｎ ｅ ｕｌ ｔ ｉ ｅ ａｉ ｅａｉ ｅ ｐ ｓｔｏ ｉ ｏ ｅ ｔ ａ ｅ ａｇ ｒｔ ｍ ａ ｂ ａ ｎ ｅ ｕｉａｅ ｔｒ ｓ ｔ ｗｉｈ ｋ ｎ ｍ ｔｃ ｒ ｌｔｖ ｏ ｉ ｎｎｇ ｓ ｉ
．
ｐ ｓｔｏ ｉ ｇ ａｇ ｒｔ ｍ ｓ ｄ Ｏｌｒ ｆｒ ｎ ｅ ｓａｉ ｎ ｃ ｒｅ ｔ ｎ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ｏ ｓ ｌｅ ｔｅ ｅ ｐ ｏ ｅ ．Ｔｈ ｌｏ ｉｈ ｃ ｎ ｏ ｉｉｎ ｎ ｌｏ ｉｈ ｂａ ｅ ｉ ｅ ｅ ｅ ｃ —ｔｔｏ ｏ ｒ ｃｉ ｓ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ ｔ ｏ ｖ ｈ ｓ ｒ ｂｌｍｓ ｏ ｅ ａ ｇ ｒｔ ｍ ａ ｅｆｃ ｉｅｙ ｒ ｓ ｌｅ ｓ ｍｅｏ ｓ ｒ ａｉｎ ｅ ｒｒ ｅｗｅ ｎ ｒ ｆ ｒ ｎ ｅ ｓａｉｎ ａ ｂ ｌ ｔ ｔ ｎ，ａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｆ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ｆｅ ｔｖ ｌ ｅ ｏ ｖ ａ ｂ ｅ ｔｏ ｒｏ ｓｂ ｔ ｅ ｅｅ ｅ ｃ ｔｔｏ ｎｄ ｍｏ ｉｅ ｓａｉ ｖ ｏ ｎ ｈ ｎ ｍｏ ｉｙ ａ ｃ ｒ ｃ ｆ ｏ ｓ ｒａ ｉｎ ｔｍｏ ｉｅ ｓａ ｉｎ．Ｎｅ ａｇ ｒｔ ｍ ｓ ｓｉｌｕ ｉ ｇ ｔａ ｉｉｎａ ｂ ｅ ｖ ｔｏ ｓ ａ ｂ ｌ ｔ ｔ ｏ ｗ ｌｏ ｉｈ ｉ ｔｌ ｓｎ ｒ ｄ ｔｏ ｌＰＰＰ ｉ ｎ ｓ ｈｅ ｅ—ｆｅ ｏ ｉ ａｉ ｎ ｏ ｅｗａｉｎ ｏ ｏ ｐ ｒ ｒｅ ｃ ｍｂ ｎ ｔｏ ｂｓ ｚ ｔｏ ｍｏ ｅ ，ａ ｔ ｒ ｃ ｓ ｉｇ ｓｅ ｒ ｌｏ ｃ ｎ ｉｔｎ ｔ ｏ ｄ ｌ ｎｄ ｉｓ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｔｐｓ ａ ｅ ａｓ ｏ ｓｓｅ ｔｗｉ ｃ ｍｍｏ ｉ ｅ ｔｃ ＰＰ ｓ ｆｗａ ｅ Ｔｈ ｉ ｌ ｔ ｎ ｒ ｓ ｉｓ ｈ ｎ ｋ ｎ ｍａｉｓ Ｐ ｏ ｔ ｒ ｅ ｓｍｕ ａｉ ｅ ｕ ｔ ｏ
动态绝对定位原理汇总
（5）
最小二乘法平差求解误差方程（5定位 测码伪距观测方程
0 l
x m ny ctk 1 2 z
（1）
R 1 2
R 0 l x ct m n y k z
X A A
T
1
AT L
（8），
解的精度为：
m X 0 qii
动态绝对定位原理
同步观测4颗以上卫星，就可得到是完全一样的实时解，只 是解方程过程中采用的是测相伪距观测值，因此定位解的 精度较之测码伪距法要高。 值得注意的是，采用测相伪距动态绝对定位时，载体上的 GPS接收机在运动之前必须初始化，而且运动过程中不能发 生信号失锁，否则就无法实现实时定位。然而载体在运动 过程中，要始终保持对所观测卫星的连续跟踪，目前在技 术上尚有一定困难，一旦发生周跳，则须在动态条件下重 新初始化。因此，在实时动态绝对定位中，寻找快速确定 动态整周模糊度的方法是非常关键的问题。
（2）
（3）
动态绝对定位原理
假设GPS接收机在测站 于某一历元 同步观测j颗卫星 （j=1,2,3,4…..n），则由（3）式可得：
v1 l 1 2 2 v l V n n v l m1 m2 mn n1 n2 nn
动态绝对定位原理
GPS绝对定位又叫单点定位，即以GPS卫星和用户接收机之间的 距离观测值为基础，并根据卫星星历确定的卫星瞬时坐标，直接 确定用户接收机天线在WGS-84坐标系中相对于坐标原点（地球质 心）的绝对位置。 根据用户接收机天线所处的状态不同，绝对定位又可分为动态 绝对定位和静态绝对定位。因为受到卫星轨道误差、钟差以及信 号传播误差等因素的影响，静态绝对定位的精度约为米级，而动 态绝对定位的精度约为10~40m。因此静态绝对定位主要用于大地 测量，而动态绝对定位只能用于一般性的导航定位中。 将GPS用户接收机安装在载体上，并处于动态情况下，确定载体 的瞬时绝对位置的定位方法，称为动态绝对定位。一般，动态绝 对定位只能获得很少或者没有多余观测量的实时解，因而定位精 度不是很高，主要被广泛应用于飞机、船舶、陆地车辆等运动载 体的导航。另外在航空物探和卫星遥感领域也有着广阔的应用前 景。
自适应交互集合Kalman滤波的动态精密单点定位
ｉ ｓ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｅ ｒｏ ｒ ａ ｄ ａ ｐ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｕ ｎ ｉ ｔ ｗｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ． Ｕｓ ｉ ｎ ｇ ｃ ｅ ｔａ ｒ ｉ ｎ ｏ ｎ ｂ ｏ ａ ｒ ｄ ＧＰ Ｓ ｄ ａ ｔ ａ ｆ ｏ ｒ ｖ ａ ｌ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｏ ｆ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｓ
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ（ Ｉ ＭＭ） Ｋ ａ ｌ ｍａ ｎ ｉ ｆ ｌ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｇ Ｐ Ｓ Ｎｏ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ Ｄａ ｔ ａ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ
GNSS是指全球导航卫星系统课件 动态定位
单基准站差分 多基准站差分
➢ 广域差分（WADGNSS – Wide Area DGNSS）
§6.2 差分定位—— RTK
差分GNSS组成
➢ 基准站（参考站、基站）：单站、多站 ➢ 数据通信链：电台、广播、卫星 ➢ 用户：导航、定位 ➢ 数学模型：单站、多站
虚拟参考站（Virtual Reference Station，VRS ）
§6.3 网络RTK及连续运行参考系统CORS 1、网络RTK
➢ 基准站网 ➢ 数据处理中心级数据播发中心 ➢ 数据链 ➢ 用户
§6.3 网络RTK及连续运行参考系统CORS 2、连续运行参考系统CORS
多功能连续运行的综合服务系统
φ λ ( X S X )2 (Y S Y )2 (Z S Z )2 N λ C dt C dT Vion Vtrop§6.2 差分定位— NhomakorabeaDGNSS
误差的相关性
各类误差中除多路径误差外，其他误差均具较强的 相关性，从而定位结果也有一定的相关性。
差分GNSS的基本原理
利用基准站（架设在坐标精确已知的点上的接 收机）测具有相关性的误差或其对测量定位结 果的影响，供流动站改正其观测值或定位结果。
定位方式
➢ 单点定位（绝对定位） • 普通单点定位 • 精密单点定位
➢ 相对定位 • 相对定位 • 差分定位
卫星钟差 接收机钟差 卫星星历误差 电离层延迟 对流层延迟
第六章 实时动态定位
单点动态定位 差分定位 网络RTK及连续运行参考系统CORS
§6.1 单点动态定位
~ ( X S X )2 (Y S Y )2 (Z S Z )2 C dt C dT Vion Vtrop
GPS动态精密单点定位(PPP)研究
东南大学硕士学位论文GPS动态精密单点定位（PPP）研究姓名：陈安京申请学位级别：硕士专业：大地测量学与测量工程指导教师：高成发20070122在广义与狭义相对论的综合影响下，卫星钟的变化频率为Ⅳ２争（Ｉ－釜溉（３．２）式中：ｇ为地面重力加速度；ｃ为光速；ａ－为地球平均半径：Ｒ。
为卫星轨道平均半径。
ＧＰＳ卫星钟的标准频率ｆｏ＝１０．２３Ｍｌｌｚ，可得Ⅳ＝Ｏ．００４５５Ｍｌｌｚ（３．３）在综合影响下，卫星钟比地亟钟走得慢，每秒钟相差约０．４５ｍｓ，为消除这一影响，一般将卫星标准频率减小约０．００４５５姗ｚ。
上述讨论，是基于ＧＰＳ卫星作严格的圆周运行。
实际上，６ＰＳ卫星轨道是一个椭圆，而椭圆轨道各点处的运行速度是不同的，相对论效应频率补偿，就不是一个常数。
频率常数补偿，所导致的补偿残差称为相对论效应误差。
它所引入的ＧＰＳ信号时延为蚝：一垒粤ｓｉｎＥ（３．４）吒式中：ｅ为ＧＰＳ卫星椭圆轨道的偏心率；Ｅ为６ＰＳ］！星的偏近地点角；ａ为ＧＰＳ卫星椭圆轨道的长半轴。
当ｅ＝Ｏ．０１，Ｅ－－－９００，相对论效应误差导致的时延达到最大值，即为２２．８９７ｎｓ，这相当于６．８６ｄｍ的站星距离，在精密单点定位中，必须予以考虑。
３．１．３卫星天线相位中心偏差卫星天线相位中心偏差指卫星天线质量中心和相位中心之间的偏差，如图３．１所示（Ａｂｄｃｌ．ｓａｌａｍ，Ｍ．，２００５）。
由于卫星定轨所用的轨道力模型参数是相应于其质心，ＩＧＳ精密星历和卫星钟差也是相应于卫星质量中心，而观测值是接收机天线相位中心和卫星天线相位中心。
这样．就必须顾及卫星天线质量中心和相位中心之间的偏差。
在星固系中卫星相位中心相图３—１天线相位中心偏差对于卫星质心的偏差如表３－１所示。
表３．１星固系中卫星天线相位偏差（ＫｏｕｂａｒａｎｄＨｅｒｏｕｘ，２０００）在星固系中卫星天线相位中心偏差（ｍ）ＸＹＺＢｌｏｃｋＩＩ／ＩＩＡ０．２７９０．０００１．０２３ＢｌｏｃｋＩＩＲ０．００００．００００．０００等聊＝番（ｎ一仍－（１一万ｆ１）ｃ‰，，＋（１一砉）ｃ％Ｊ（３．１４）等ｊＴＥＣ＝—ｆ是，－Ａｔａ一兄ｑ一丢，—‰．ｒ＋ｔｔ一丢，ｅ‰Ｊｃ，∞，－竽ＴＥＣ＝孺ｆ．２（ｍ。
高动态GPS单点定位的精度分析
平 ，我们 一直 不清 楚 。现 在 我们 使用 的接 收机 是专 门研 制 的适应 高 动态特 性 的 Ｇ Ｐ Ｓ接 收机 ， 能够 同时 接 收 ４颗 以上 的 Ｇ Ｐ Ｓ卫 星信 号 ， 实 时解 算 出 飞机和 拖 靶 的位 置和 速度 ，并 能够 实时将 定位 结 果传 回地
定 整周 未 知数和 进行 周跳 检 测 ，但 运算 量大 ，实 时 性 较难 保证 ，目前 仍普 遍采 用伪 距或 伪距 与载 波相
关键词：Ｇ Ｐ Ｓ ；单点定位；最小二乘法；精度估计
中图分 类号 ：Ｐ ２ ２ ８ ． ４ 文献标 识码 ：Ａ 文 章编 号 ：１ ６ ７ ４ — ７ ９ ７ ６ ． （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ － ０ ４ ５ － ０ ４
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｈｉ ｇ ｈ Ｄｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ＧＰＳ Ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ａｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ
位 ，特 别 是 高 动 态 定 位 能够 达 到 什 么 样 的精 度 水
１精密单点定位 的实时定轨方法
单 点 定位 是最 基本 的 ＧＰ Ｓ定位 方式 ， 即在 某 时 刻 利用 足够 的观 测量 确 定接 收机天 线在 ＷＧＳ 一 ８ ４ 坐
标 系 中 的位 置和 速 度 。定 位 的观测 量 ，可 以采 用伪 距 、载 波相位 或 两者 的某 种线 性组 合 。利 用载 波相 位 定位 的关键在 于 保证对 ＧＰ Ｓ卫星 的连 续跟踪 、 确
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ ： ＧＰ Ｓ ； Ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ； Ｌｅ ａ ｓ ｔ Ｓ ｑ ｕ ａ ｒ ｅ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ； Ａｃ ｃ ｒａ ｕ ｃ ｙ Ａｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍｅ ｎ ｔ
(精密单点定位)
简介精密单点定位--precisepointpositioning（PPP）所谓的精密单点定位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。
利用这种预报的GPS卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起算数据;同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GPS定位观测值方程中的卫星钟差参数;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的任意位置都可以2-4dm级的精度，进行实时动态定位或2-4cm级的精度进行较快速的静态定位,精密单点定位技术是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技术，也是GPS定位方面的前沿研究方向。
编辑本段精密单点定位基本原理GPS精密单点定位一般采用单台双频GPS接收机,利用IGS提供的精密星历和卫星钟差，基于载波相位观测值进行的高精度定位。
所解算出来的坐标和使用的IGS精密星历的坐标框架即ITRF框架系列一致，而不是常用的WGS-84坐标系统下的坐标，因此IGS精密星历与GPS广播星历所对应的参考框架不同。
编辑本段密单点定位的主要误差及其改正模型在精密单点定位中,影响其定位结果的主要的误差包括:与卫星有关的误差（卫星钟差、卫星轨道误差、相对论效应）;与接收机和测站有关的误差（接收机钟差、接收机天线相位误差、地球潮汐、地球自转等）;与信号传播有关的误差（对流层延迟误差、电离层延迟误差和多路径效应）。
由于精密单点定位没有使用双差分观测值,所有很多的误差没有消除或削弱,所以必须组成各项误差估计方程来消除粗差。
有两种方法来解决：a.对于可以精确模型化的误差，采用模型改正。
b.对于不可以精确模型化的误差,加入参数估计或者使用组合观测值。
如双频观测值组合,消除电离层延迟;不同类型观测值的组合,不但消除电离层延迟,也消除了卫星钟差、接收机钟差;不同类型的单频观测值之间的线性组合消除了伪距测量的噪声,当然观测时间要足够的长,才能保证精度。
GPS卫星动态测量原理
) + (Z
2
j
− Zk
)]
2
1
2
+ ∆d r
(6-8)
则基准/动态接收机的钟差之差所引起的距离偏差为：
∆d r = c(dτ k − dτ r )
(6-9)
如果基准/动态接收机各观测了4颗GPS卫星，则按（6-8）列出4个 方程式，可解出4个未知数（Xk，Yk，Zk，△dr）。
6.2.3 动态载波相位差分测量 G P 动态差分方程： S & & & & {[∆ϕij − ∆ϕij0 + (ρij − ρij0 )( f / c)Ti ] − [∆ϕrj − ∆ϕrj0 + (ρrj − ρrj0 )( f / c)Tr ]}t 测 & & & & − {[∆ϕij − ∆ϕij 0 + (ρij − ρij 0 )( f / c)Ti ] − [∆ϕrj − ∆ϕrj 0 + (ρrj − ρrj 0 )( f / c)Tr ]}t1 （6-10） 量 原 = −( f / c)(∆ρij − ∆ρij 0 )t + ( f / c)(∆ρrj − ∆ρrj 0 )t1 理 假定动态用户的初始位置时已知的，则上式中的 (∆ρ i j − ∆ρ i j 0 ) t1 及 便等于零。若令式（6-10）的左边各项等于ϕ ，且式（6-10）两边乘以 应 （C/ ƒ），则变成： 用 cϕ / f =[(X j0 − X ) / ρ j0 −(X j − X ) / ρ j ]∆X i i i i i （6-11）
X =A B
−1
(6-2)
G P S 测 量 原 理 及 应 用
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。
单点动态定位基本观测方程
单点动态定位基本观测方程一、引言单点动态定位是指通过一个GNSS接收机，利用卫星的信号实现测量对象在地球上的位置、速度和时间等参数。
其基本原理是通过接收卫星发射的信号，测量信号传播时间差，进而计算出接收机与卫星之间的距离。
单点动态定位基本观测方程是实现单点动态定位的核心公式，在GNSS领域具有重要意义。
二、单点动态定位基本观测方程单点动态定位基本观测方程包括伪距观测方程和载波相位观测方程两种形式。
其中伪距观测方程是指通过对卫星发射的信号进行时间测量，计算出接收机与卫星之间的距离；载波相位观测方程则是指通过对信号频率进行测量，计算出接收机与卫星之间的相对距离。
1. 伪距观测方程伪距观测方程可以表示为：ρ_i = c(t_i - t) + I_i + T_i + λ_i(N_i + ∆N) + ε_i其中，ρ_i 表示第 i 颗卫星到达接收机所需时间与光速 c 的乘积，即伪距；t_i 表示第 i 颗卫星发射信号的时间；t 表示接收机接收到信号的时间；I_i 表示第 i 颗卫星的钟差；T_i 表示接收机的钟差；λ_i 表示第i 颗卫星信号的波长，N_i 表示第 i 颗卫星的整周模糊度，∆N 表示整个系统的模糊度偏差，ε_i 表示随机误差。
2. 载波相位观测方程载波相位观测方程可以表示为：Φ_i = c(t_i - t) + I_i + T_i + λ_i(N_i + ∆N) + ε'_i其中，Φ_i 表示第 i 颗卫星到达接收机所需时间与光速 c 的乘积加上相对相位差，即载波相位观测值；其余符号含义同伪距观测方程。
三、单点动态定位基本观测方程中各项误差来源及影响因素单点动态定位基本观测方程中存在多种误差来源及影响因素。
下面将对其进行详细介绍。
1. 电离层延迟误差电离层是指地球大气层中的一层离子层，会对卫星信号的传播产生影响，导致信号传播速度变慢。
这种影响被称为电离层延迟误差。
电离层延迟误差随着频率的增加而增大，因此载波相位观测方程中受到的影响比伪距观测方程更大。
GPS单点定位的原理与方法
GPS单点定位的原理与方法GPS单点定位的原理和方法GPS单点定位是指在协议地球坐标系中直接确定观测站相对于坐标原点（地球质心）绝对坐标的一种方法。
它的基本原理是以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。
绝对定位和相对定位在观测方式、数据处理、定位精度以及应用范围等方面均有原则区别。
GPS采用单程测距原理，实际观测的站星距离均含有卫星钟和接收机钟同步差的影响（伪距）。
卫星钟差可根据导航电文中给出的有关钟差参数加以修正，而接收机的钟差一般难以预料。
通常将其作为一个未知参数，在数据处理中与观测站坐标一并求解。
一个观测站实时求解4个未知数，至少需要4个同步伪距观测值，即4颗卫星。
绝对定位可根据天线所处的状态分为动态绝对定位和静态绝对定位。
无论动态还是静态，所依据的观测量都是所测的站星伪距。
根据观测量的性质，伪距有测码伪距和测相伪距，绝对定位相应分为测码伪距绝对定位和测相伪距绝对定位。
动态绝对定位中，测码伪距动态绝对定位法是当仅观测4颗卫星时，解算是唯一的。
如果同步观测的卫星数nj大于4颗时，则需利用最小二乘法平差求解。
而利用测相伪距进行动态定位一般无法实时求解，因为获得动态实时解的关键在于能否预先或在运动中可靠地确定载波相位观测值的整周未知数。
因此，实时动态定位中主要采用测码伪距为观测量的方法。
静态绝对定位时，观测站是固定的，可以于不同历元同步观测不同卫星，取得充分多的伪距观测量，通过最小二乘平差提高定位精度。
但如果观测的时间较长，接收机钟差的变化往往不能忽略。
同样，测相伪距静态绝对定位也存在一些问题。
在进行静态绝对定位时，我们需要应用测相伪距法。
由于存在整周不确定性，为了获得更为准确的定位结果，我们需要进行至少3个不同历元对4颗相同卫星的同步观测。
测相伪距观测量精度高，因此可以获得较高的定位精度。
但是，卫星轨道误差和大气折射误差等因素仍会影响定位精度。
精密单点定位原理
精密单点定位原理精密单点定位（PSP）是一种利用全球导航卫星系统（GNSS）数据进行高精度定位的技术。
本文将详细介绍精密单点定位的观测值模型、坐标转换、大气延迟、卫星轨道误差、接收机噪声、数据处理方法及精度评估等方面。
1.观测值模型精密单点定位主要依赖于伪距观测值和载波相位观测值。
伪距观测值是指卫星与接收机之间的几何距离，而载波相位观测值是指卫星信号的相位差。
为了建立观测值模型，我们需要考虑卫星信号传播时间、接收机时钟误差、大气延迟等因素。
2.坐标转换精密单点定位通常采用WGS-84坐标系进行定位。
然而，不同的坐标系之间需要进行转换以获得准确的定位结果。
坐标转换需要考虑地球的形状和旋转，常用的方法包括七参数法、ECEF转换等。
此外，坐标转换误差也是影响定位精度的因素之一。
3.大气延迟大气延迟是指卫星信号在传播过程中受到大气层中的电离层、对流层等因素的影响而产生的时间延迟。
这种延迟会影响到伪距观测值和载波相位观测值的精度，进而影响定位结果。
为了减小大气延迟的影响，可以采用双频观测、电离层网格模型等算法进行修正。
4.卫星轨道误差卫星轨道误差是指卫星的实际位置与轨道预测位置之间的偏差。
这种误差会影响到伪距观测值和载波相位观测值的精度，进而影响定位结果。
为了减小卫星轨道误差的影响，可以采用广播星历、差分技术等算法进行修正。
同时，也可以利用多颗卫星的数据进行相互校正，以减小误差。
5.接收机噪声接收机噪声是指接收机在接收卫星信号时产生的随机误差。
这种误差会影响到伪距观测值和载波相位观测值的精度，进而影响定位结果。
为了减小接收机噪声的影响，可以采用滤波算法、最小二乘法等数据处理方法进行修正。
同时，也可以通过选择高质量的接收机和优化接收机参数来降低噪声影响。
6.数据处理方法数据处理是精密单点定位的关键环节。
数据处理流程包括数据采集、预处理和数据分析三个阶段。
数据采集阶段主要任务是获取高精度的伪距观测值和载波相位观测值。
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。
精密动态静态单点定位软件TriP
精密动态/静态单点定位软件TriP 是国内率先研制成功的专业高精度GPS数据处理软件。
GPS精密单点定位可以替代传统差分相对定位，实现高精度的静态和动态定位，改变了以往只能使用双差相对定位才能达到较高定位精度的作业模式。
技术特点和优势
•单台GPS接收机实现高精度定位
•定位不受作用距离限制
•不需要基准台站
•作业机动灵活
•节约用户成本，提高生产效率
•直接接获得最新的ITRF框架的三维地心坐标
主要应用
TriP实现了在全球范围内利用单台接收机进行高精度定位和测时的功能，在测绘及相关行业具有广阔的应用前景，主要包括：
•西部无图区测图
•区域坐标框架维持和精化
•海岛、岛礁测绘
•长距离动态定位
•无地面控制的航空测量
•海洋测绘
•道路测量
•移动测量
•建立高精度的起算坐标等
软件功能及性能指标
TriP具有处理GPS静态和动态数据的能力，功能强大，软件界面友好，操作简单，数据处理自动化程度高，处理速度快，解算精度高。
精度指标：
•静态定位精度：3mm～3cm；
•动态定位精度：3cm～1dm；
•测时精度：0.1～0.4ns
•天顶绝对ZPD估计精度：优于1cm。
单点动态定位基本观测方程
单点动态定位基本观测方程1. 引言在导航和定位领域，单点动态定位是一种常用的技术，用于确定移动物体在三维空间中的位置和速度。
单点动态定位的核心是基本观测方程，它描述了观测数据和物体位置之间的关系。
本文将详细介绍单点动态定位基本观测方程的原理和应用。
2. 基本概念在进行单点动态定位前，我们需要了解一些基本概念：•位置信息：描述物体在空间中的位置。
一般使用经纬度或者空间坐标表示。
•速度信息：描述物体在空间中的运动速度。
一般使用速度向量表示。
•观测数据：我们通过一些测量手段获取到的数据，如卫星定位系统（如GPS）、惯性测量单元（IMU）等。
•观测量：观测数据中某个具体的测量值，如GPS接收器输出的载波相位观测量、IMU输出的加速度观测量等。
3. 单点动态定位基本观测方程的原理单点动态定位基本观测方程描述了观测数据和位置、速度之间的关系。
它基于以下原理：•观测数据是位置和速度的函数：观测数据中包含了位置和速度信息，这些信息可以通过观测数据的处理和解算来获得。
•观测数据的误差：观测数据中存在一定的误差，这是由于观测设备的精度、环境影响等因素引起的。
我们需要通过数学方法来估计和消除这些误差。
•观测数据的协方差函数：观测数据之间存在一定的相关性，我们可以通过协方差函数来描述这种相关性。
在单点动态定位中，基本观测方程可以表示为：Z = h(X) + ν其中，Z表示观测数据的向量，h(X)是位置和速度的函数，ν是观测数据的误差向量。
4. 单点动态定位基本观测方程的应用基本观测方程在单点动态定位中有着广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：•位置和速度解算：通过观测数据和基本观测方程，可以估计和计算移动物体的位置和速度。
•定位精度评估：基于基本观测方程，可以对定位结果进行误差分析和精度评估，得到定位结果的可靠性指标。
•运动轨迹重建：利用基本观测方程，可以通过观测数据和已知位置、速度信息，重建移动物体的运动轨迹。
•动态目标跟踪：基于基本观测方程，可以实时更新移动物体的位置和速度，从而实现动态目标的跟踪和预测。
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赤道 y
y
二、船位与星下点的距离测 量 测量恒星的垂直角α， 计算天顶距Z=90- α ， 船与星下点的距离 用角度Z所对的圆弧度量， 1分为1海里，即1.852km。 三、用船与星下点的距离交 绘出船的位置
天顶 Z α 距 Z
恒 星 地平线
船
离
星下点
地心
无线电导航
海岸上设立两个以上的 无线电发射电台 船上的接收机测量船与 电台的距离或距离差， 交会出船的位置
导航的概念首先起源于航海事业，其最初的 含义是引导运载体从一个地点航行到另一 个地点的过程。导航的首要问题就是确定 航行体的即时位置，还要测定其速度、时 间、姿态等状态参数。由此可见，导航是 一种广义的动态定位。 卫星导航是用导航卫星发射的导航定位信 息引导运动载体安全到达目的地的一门新 兴科学。GPS在导航领域的应用，有着比 GPS静态定位更为广阔的前景。
GPS在导航中的应用
GPS卫星所发出的导航定位信号，是一种可供无数用户 共享的空间信息资源；陆地、海洋和空间的广大用户，只要持 有一种能够接受、跟踪、变换和测量GPS信号的接收机，就可以 全天候和全球性的测量运动载体的七维状态参数（三维坐标、 三维速度、时间）和三维姿态参数；其用途之大，影响之大， 是任何其他接收装备望尘莫及的； GPS在导航领域的应用，有着比GPS静态定位更为广阔的前 景。与GPS静态定位相比较，GPS导航具有：用户多样、速度多 变、定位实时、数据和精度多变等特点。因此，应该依据GPS动 态测量的这些特点，选购适宜的接收机，采用适当的的数据处 理方法，以便获得所要求的运动载体的七维状态参数和三维姿 态参数的测量精度。
陆 地 S2 S3
S1
海 洋
§6.2 GPS卫星导航原理
GPS导航是一种广义的GPS动态定位，从目前的 应用看来，主要分为以下几种方法： （1）单点动态定位 （2）实时差分动态定位 （3）后处理差分动态定位（用于摄影测量）
6.2
GPS卫星导航原理
GPS单点动态定位 单点动态定位是用安设在一个运动载体上的GPS信 号接收机，自主地测得该运动载体的实时位置，从 而描述出该运动载体的运动轨迹。所以单点动态定 位又叫绝对动态定位。例如，行驶的汽车和火车， 常用单点动态定位。 GPS实时差分动态定位 实时差分动态定位是用安设在一个运动载体上的 GPS信号接收机，及安设在一个基准站上的另一台 GPS接收机，联合测得该运动载体的实时位置，从 而描述出该运动载体的运行轨迹，故差分动态定位 又称为相对动态定位。例如，飞机着陆和船舰进港， 一般要求采用实时差分动态定位，以满足它们所要 求的较高定位精度。
6.2
GPS卫星导航原理
GPS后处理差分动态定位 后处理差分动态定位和实时差分动态定位的 主要差别在于，在运动载体和基准站之间， 不必像实时差分动态定位那样建立实时数据 传输，而是在定位观测以后，对两台GPS接 收机所采集的定位数据进行测后的联合处理， 从而计算出接收机所在运动载体在对应时间 上的坐标位置。例如，在航空摄影测量时， 用GPS信号测量每一个摄影瞬间的摄站位置， 就可以采用后处理差分动态定位。
天文导航
一、恒星的位置与星下点 1、恒星的天球坐标（αδ）； 2、天球坐标转换为地球坐标（L B） 二、船位与星下点的距离测量 三、用船与星下点的距离交绘出船的位置
一、恒星的 位置与星下点测 量时间确定星 下点位置测量 船与两个星下 点的距离，交 会出船的位置。
S1
Zz
N
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S2船
第六章
GPS卫星导航
王 坚
中国矿业大学环境与测绘学院
本章内容
§6.1 §6.2 §6.3 §6.4 概述 GPS卫星导航原理 GPS用于测速、测时、测姿态 GPS卫星导航方法
导航的意义、导航的方法、应用前景
单点动态导航、伪距差分动态定位、动态载波相位 差分测量 GPS测速、GPS定时、GPS干涉仪进行载体姿态测量 GPS导航方法、GPS单机导航、差分GPS导航、GPS/惯 性综合导航
原理：由单点动态定位基本方程输入动态用户接收机的初始三
维坐标值后，进行线性化，列出伪距观测值的误差方程式，解算 接收机瞬时位置。
j [( X j X ) 2 (Y j Y ) 2 ( Z j Z ) 2 ] ft k ,
用户三维坐标初始值 X 0 , Y0 , Z 0 , 求 解 的 改 正 数 为 X , Y , Z , 线性方程为 : X A 1 B X [ X , Y , Z , ft k ]T , X 1 X0 2 10 X X0 A 3 20 X X0 4 30 X X0 40 Y 1 Y0 Y 2 Y0 Y 3 Y0 Y 4 Y0 Z 1 Z0 Z 2 Z0 Z 3 Z0 Z 4 Z0 1 10 1 , B 20 30 1 40 1
§6.5 精密单点定位技术
§6.1 概述
导航的意义—确定并引导运载体从一个地点 航行到另一个地点的过程。包括航行中测 定并提供载体位置、航速、航向、时间以 及载体姿态等信息。 导航方法：天文导航、无线电导航、惯性导 航、卫星导航等。 卫星导航的特点及应用：全天候、全球、实 时、七维状态参数、三维姿态参数。
导航的发展和概念
导航的概念首先起源于航海事业，其最初的含义是引导运 载体从一个地点航行到另一个地点的过程。随着时代的变迁， 各种标志着近代、现代科学技术的众多的运载工具，诸如：飞 机、火箭、导弹、核潜艇、海洋地球物理调查船、巨型货轮、 人造卫星、宇宙飞船等的相继出现也大大扩展了“导航”的概 念，除了保证航行安全外，还需要为载体或者载体中的监视、 测量、装备等系统提供精确的导航信息。这样在不同的领域先 后出现了许多导航体制与导航仪表。除了最古老的推算船位导 航术外，还有天文导航、无线电导航、惯性导航、卫星导航等。 导航的首要问题就是确定航行体的即时位置，还要测定其 速度、时间、姿态等状态参数。由此可见，导航是一种广义的 动态定位。 卫星导航是用导航卫星发射的导航定位信息引导运动载体 安全到达目的地的一门新兴科学。