第五讲-GPS绝对(单点)定位

由于整周模糊度的求解很麻烦，所以载波 相位绝对定位很少应用。
2020/8/20
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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
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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；
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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
足：
n jnt
3
nj
nt即nt
3nj nj 1
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从上式可见，当所测卫星数为4，则观测历元
数应大于3。说明应用测相伪距法进行静态绝对
定位时，由于存在整周不确定性，在同样观测4
颗卫星的情况下，至少要3个不同历元对4颗相
同卫星进行同步观测。当观测时间较短，定位
精度要求不高时，可把接收机钟差视为常数，
则有
n jnt
4 n j即nt
4nj nj
即在观测4颗卫星的情况下，理论上至少必须 对相同卫星同步观测2个历元。
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伪距测量的观测方程
严密公式：
~
i ( X i X )2 (Y i Y )2 (Z i Z )2 cVtR cVtis
(Vion )i (Vtrop )i i (mul )i i
cVtR 接收机钟差改正 cVtis 卫星钟差改正 (Vion )i 电离层改正 (Vtrop )i 对流层改正
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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✓ 测相伪距观测量精度高，有可能获得精度较高 的定位结果。但定位精度仍受卫星轨道误差和 大气折射误差等影响，只有当卫星轨道精度较 高，并以必要的精度对观测量加入电离层和对 流层等项修正，才能发挥测相法绝对定位潜能； 同时如何防止和修复整周变跳，对保障定位精 度十分重要。
电离层误差和对流层误差经过模型改正后也可以忽略；
故经过大气改正后的伪距观测方程为：
~
i (X i X )2 (Y i Y )2 (Z i Z )2 cVtR
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载波相位绝对定位的观测方程
严密公式：
i ( X i X )2 (Y i Y )2 (Z i Z )2 cVtR cVtis Ni (Vion )i (Vtrop )i i (mul )i i
~
i (X i X )2 (Y i Y )2 (Z i Z )2 cVtR Ni
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与测码伪距观测方程相比，载波相位绝对 定位的观测方程中除了坐标和时间4个未知 数外还多了 i个整周模糊度变量。要解算整 周模糊度变量，除至少要观测4个卫星外， 每次观测还至少要观测2个历元，这样才可 以求得i个整周模糊度的大小。实际工作中，
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GPS绝对（单点）定位原理
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绝对定位的基本原理
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分类
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。
卫星定位技术与方法
第五章 GPS绝对（单点）定位
刘旭春 北京建筑工程学院.测量工程系 Email: liuxuchun@
绝对定位的定义
➢ 绝对定位也称单点定位，是指利用一台接收机 观测卫星，直接确定观测站在GPS84坐标系中 的三维位置的过程。
➢ “绝对”一词主要是为了区别相对定位，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。
(Vion )i (Vtrop )i
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载波相位绝对定位的观测方程
近似公式：
i ( X i X )2 (Y i Y )2 (Z i Z )2 cVtR cVtis Ni (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； 电离层误差和对流层误差经过模型改正后也可以忽略； 故经过大气改正后的伪距观测方程为：
➢ 由于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。