GPS定位方法分类和基本原理介绍
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（2）动态定位：在定位过程中，接收机天线 处于运动状态。
在绝对定位和相对定位中，又都包含静态和动 态两种形式。
GPS观测量的基本概念
无论采取何种GPS定位方法，都是通过 观测GPS卫星而获得某种观测量来实现 的。GPS卫星信号含有多种定位信息， 根据不同的要求，可以从中获得不同的 观测量，主要包括： •根据码相位观测得出的伪距。 •根据载波相位观测得出的伪距。 •由积分多普勒计数得出的伪距。 •由干涉法测量得出的时间延迟。
用C/A码进行测量的伪距为C/A码伪距， 用P码测量的伪距为P码伪距。
伪距法定位特点
伪距法定位虽然一次定位精度不高，P码 定位误差约为10m，C/A码定位误差为 20-30m，但因其具有定位速度快，且无 多值性问题等优点，仍然是GPS定位系统 进行导航的最基本方法。同时，所测伪距 又可作为载波相位测量中解决整波数不确 定问题（整周模糊度）的辅助资料。
k jtkk jtkktk
载波相位测量观测方程
通常的相位测量或 相位差测量只是测 Sj(t0)
出一周以内的相位 0 值，实际测量中，
如果对整周进行计
取得连续
的相位观测值。
k
Sj(ti)
i
Int(φ)
N0
载波相位测量观测方程
t0 时刻和tk 时刻的相位观测值可以写成：
载波相位测量观测方程
载波相位观测的的观测量是GPS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。以 kj tk 表示k接收机在接收机钟 面时刻tk时所接受到的j卫星载波信号的相位 值，k tk 表示k接收机在钟面时刻tk时所产 生的本地参考信号的相位值，则k接收机在 接收机钟面时刻tk时观测j卫星所取得的相位 观测量可写为：
接收机坐标（X,Y,Z）之间有如下关系：
2 X s X 2 Y s Y 2 Z s Z 2
其中卫星坐标可根据卫星导航电文求得，所 以式中只包含接收机坐标三个未知数。由于 电离层改正数和对流层改正数可以按照一定
的模型求解出，那么如果将接收机钟差 tk
也作为未知数，则共有四个未知数。因此， 接收机必须同时至少测定四颗卫星的距离才 能解算出接收机的三维坐标值。
载波相位测量的主要问题
载波相位观测的主要问题：无法直接测定卫 星载波信号在传播路径上相位变化的整周数 ，存在整周不确定性问题。此外，在接收机 跟踪GPS卫星进行观测过程中，常常由于接 收机天线被遮挡、外界噪声信号干扰等原因 ，还可能产生整周跳变现象。有关整周不确 定性问题，通常可通过适当数据处理而解决 ，但将使数据处理复杂化。
GPS定位的几何关系
sj(t1) Z
ij(t1) ij(t2)
Zi
Xi Yi X
sj(t2) Y
伪距定位观测方程
假设卫星至观测站的几何距离为ij，在忽略 大气影响的情况下可得相应的伪距：
~ ij t i jc c i j c t i j i j c t i j
当卫星钟与接收机钟严格同步时，上式所确定 的伪距即为站星几何距离。 ~为i j 伪距， 为i j 真正几何距离， 为t ij 接收机和卫星之间钟差。
由于载波的波长远小于码长，C/A码码元宽 度293m，P 码码元宽度29.3m，而L1载波 波长为19.03cm， L2载波波长为24.42cm， 在分辨率相同的情况下， L1载波的观测误 差约为2.0mm， L2载波的观测误差约为 2.5mm。而C/A码观测精度为2.9m，P码 为0.29m。
载波相位观测是目前最精确的观测方法。
伪距定位观测方程
测码伪距观测方程的常用形式如下：
XsX2YsY2ZsZ21/2cti
~jjiIg(t)jiT(t)
式中j为卫星数，j＝1，2，3…。
第三部分 GPS导航定位原理
u伪距测量 u载波相位测量 u绝对定位和相对定位 u导航原理与方法 uGPS测量误差来源
GPS载波相位测量
载波相位测量是测量接收机接收到的具有多 普勒频移的载波信号，与接收机产生的参考 载波信号之间的相位差，通过相位差来求解 接收机位置。
GPS伪距测量
伪距法定位是由GPS接收机在某一时刻测 出的到四颗以上GPS卫星的伪距以及已知 的卫星位置，采用距离交会的方法（原理 与观测方程将随后介绍）求定接收机天线 所在点的三维坐标。
什么叫伪距？
所测伪距就是由卫星发射的测距码信号到 达GPS接收机的传播时间乘以光速所得出 的量测距离。由于卫星时钟、接收机时钟 的误差以及无线电信号经过电离层和对流 层中的延迟，实际测出的距离与卫星到接 收机的几何距离有一定差值，因此一般称 量测出的距离为伪距。
k jt0 k jt0 k t0 N 0 j
k j t i k j t i k t i N 0 j I n t
GPS观测量的基本概念
采用积分多普勒计数法进行定位时，所需 观测时间较长，一般数小时，同时观测过 程中，要求接收机的震荡器保持高度稳定。 干涉法测量时，所需设备较昂贵，数据处 理复杂。 这两种方法在GPS定位中，尚难以获得广 泛应用。 目前广泛应用的基本观测量主要有码相位 观测量和载波相位观测量。
伪距定位观测方程
通常GPS卫星的钟差可从卫星发播的导航电 文中获得，经钟差改正后，各卫星之间的时 间同步差可保持在20ns以内。如果忽略卫 星之间钟差影响，并考虑电离层、对流层折 射影响，可得：
~ ij ij c ti( t) j iI g ( t) j iT ( t)
伪距定位观测方程
几何距离 与卫星坐标（Xs, Ys, Zs）和
GPS定位方法分类 和基本原理介绍
定位方法分类
按参考点的不同位置划分为：
（1）绝对定位（单点定位）：在地球协议坐 标系中，确定观测站相对地球质心的位置。
（2）相对定位：在地球协议坐标系中，确定 观测站与地面某一参考点之间的相对位置。
GPS定位方法分类
按用户接收机作业时所处的状态划分：
（1）静态定位：在定位过程中，接收机位置 静止不动，是固定的。静止状态只是相对的， 在卫星大地测量中的静止状态通常是指待定点 的位置相对其周围点位没有发生变化，或变化 极其缓慢，以致在观测期内可以忽略。
在绝对定位和相对定位中，又都包含静态和动 态两种形式。
GPS观测量的基本概念
无论采取何种GPS定位方法，都是通过 观测GPS卫星而获得某种观测量来实现 的。GPS卫星信号含有多种定位信息， 根据不同的要求，可以从中获得不同的 观测量，主要包括： •根据码相位观测得出的伪距。 •根据载波相位观测得出的伪距。 •由积分多普勒计数得出的伪距。 •由干涉法测量得出的时间延迟。
用C/A码进行测量的伪距为C/A码伪距， 用P码测量的伪距为P码伪距。
伪距法定位特点
伪距法定位虽然一次定位精度不高，P码 定位误差约为10m，C/A码定位误差为 20-30m，但因其具有定位速度快，且无 多值性问题等优点，仍然是GPS定位系统 进行导航的最基本方法。同时，所测伪距 又可作为载波相位测量中解决整波数不确 定问题（整周模糊度）的辅助资料。
k jtkk jtkktk
载波相位测量观测方程
通常的相位测量或 相位差测量只是测 Sj(t0)
出一周以内的相位 0 值，实际测量中，
如果对整周进行计
取得连续
的相位观测值。
k
Sj(ti)
i
Int(φ)
N0
载波相位测量观测方程
t0 时刻和tk 时刻的相位观测值可以写成：
载波相位测量观测方程
载波相位观测的的观测量是GPS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。以 kj tk 表示k接收机在接收机钟 面时刻tk时所接受到的j卫星载波信号的相位 值，k tk 表示k接收机在钟面时刻tk时所产 生的本地参考信号的相位值，则k接收机在 接收机钟面时刻tk时观测j卫星所取得的相位 观测量可写为：
接收机坐标（X,Y,Z）之间有如下关系：
2 X s X 2 Y s Y 2 Z s Z 2
其中卫星坐标可根据卫星导航电文求得，所 以式中只包含接收机坐标三个未知数。由于 电离层改正数和对流层改正数可以按照一定
的模型求解出，那么如果将接收机钟差 tk
也作为未知数，则共有四个未知数。因此， 接收机必须同时至少测定四颗卫星的距离才 能解算出接收机的三维坐标值。
载波相位测量的主要问题
载波相位观测的主要问题：无法直接测定卫 星载波信号在传播路径上相位变化的整周数 ，存在整周不确定性问题。此外，在接收机 跟踪GPS卫星进行观测过程中，常常由于接 收机天线被遮挡、外界噪声信号干扰等原因 ，还可能产生整周跳变现象。有关整周不确 定性问题，通常可通过适当数据处理而解决 ，但将使数据处理复杂化。
GPS定位的几何关系
sj(t1) Z
ij(t1) ij(t2)
Zi
Xi Yi X
sj(t2) Y
伪距定位观测方程
假设卫星至观测站的几何距离为ij，在忽略 大气影响的情况下可得相应的伪距：
~ ij t i jc c i j c t i j i j c t i j
当卫星钟与接收机钟严格同步时，上式所确定 的伪距即为站星几何距离。 ~为i j 伪距， 为i j 真正几何距离， 为t ij 接收机和卫星之间钟差。
由于载波的波长远小于码长，C/A码码元宽 度293m，P 码码元宽度29.3m，而L1载波 波长为19.03cm， L2载波波长为24.42cm， 在分辨率相同的情况下， L1载波的观测误 差约为2.0mm， L2载波的观测误差约为 2.5mm。而C/A码观测精度为2.9m，P码 为0.29m。
载波相位观测是目前最精确的观测方法。
伪距定位观测方程
测码伪距观测方程的常用形式如下：
XsX2YsY2ZsZ21/2cti
~jjiIg(t)jiT(t)
式中j为卫星数，j＝1，2，3…。
第三部分 GPS导航定位原理
u伪距测量 u载波相位测量 u绝对定位和相对定位 u导航原理与方法 uGPS测量误差来源
GPS载波相位测量
载波相位测量是测量接收机接收到的具有多 普勒频移的载波信号，与接收机产生的参考 载波信号之间的相位差，通过相位差来求解 接收机位置。
GPS伪距测量
伪距法定位是由GPS接收机在某一时刻测 出的到四颗以上GPS卫星的伪距以及已知 的卫星位置，采用距离交会的方法（原理 与观测方程将随后介绍）求定接收机天线 所在点的三维坐标。
什么叫伪距？
所测伪距就是由卫星发射的测距码信号到 达GPS接收机的传播时间乘以光速所得出 的量测距离。由于卫星时钟、接收机时钟 的误差以及无线电信号经过电离层和对流 层中的延迟，实际测出的距离与卫星到接 收机的几何距离有一定差值，因此一般称 量测出的距离为伪距。
k jt0 k jt0 k t0 N 0 j
k j t i k j t i k t i N 0 j I n t
GPS观测量的基本概念
采用积分多普勒计数法进行定位时，所需 观测时间较长，一般数小时，同时观测过 程中，要求接收机的震荡器保持高度稳定。 干涉法测量时，所需设备较昂贵，数据处 理复杂。 这两种方法在GPS定位中，尚难以获得广 泛应用。 目前广泛应用的基本观测量主要有码相位 观测量和载波相位观测量。
伪距定位观测方程
通常GPS卫星的钟差可从卫星发播的导航电 文中获得，经钟差改正后，各卫星之间的时 间同步差可保持在20ns以内。如果忽略卫 星之间钟差影响，并考虑电离层、对流层折 射影响，可得：
~ ij ij c ti( t) j iI g ( t) j iT ( t)
伪距定位观测方程
几何距离 与卫星坐标（Xs, Ys, Zs）和
GPS定位方法分类 和基本原理介绍
定位方法分类
按参考点的不同位置划分为：
（1）绝对定位（单点定位）：在地球协议坐 标系中，确定观测站相对地球质心的位置。
（2）相对定位：在地球协议坐标系中，确定 观测站与地面某一参考点之间的相对位置。
GPS定位方法分类
按用户接收机作业时所处的状态划分：
（1）静态定位：在定位过程中，接收机位置 静止不动，是固定的。静止状态只是相对的， 在卫星大地测量中的静止状态通常是指待定点 的位置相对其周围点位没有发生变化，或变化 极其缓慢，以致在观测期内可以忽略。