理论教育 GNSS定位测量技术:GPS卫星定位原理概况

GNSS定位测量技术:GPS卫星定位原理概况

时间:2023-10-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:应用GPS卫星信号进行定位的方法,可以按照用户接收机天线在测量中的状态,或者按照参考点的位置,分为静态定位和动态定位、绝对定位和相对定位。目前GPS系统采用WGS-84系统,因而单点定位的结构也属于该坐标系统。

GNSS定位测量技术:GPS卫星定位原理概况

应用GPS卫星信号进行定位的方法,可以按照用户接收机天线在测量中的状态,或者按照参考点的位置,分为静态定位和动态定位、绝对定位和相对定位。依照测距的原理不同,又可分为测码伪距定位、测相伪距定位、差分定位等。本章将论述利用测码伪距和测相伪距进行绝对定位和相对定位的原理和方法,最后讲述当前比较流行的差分GPS定位技术。

一、静态定位和动态定位

按照用户接收机在测量中的运动状态不同进行分类,所谓静态定位,是指GPS接收机在进行定位时,待定点的位置相对于周围的点位没有发生变化,即其天线的位置处于固定不动的静态位置。由于地球本身是在运动的,严格地说,所谓的静止状态,是其相对于周围的固定点天线位置没有可察觉的运动,或者变化非常的缓慢以至于在一次观测时间内无法被察觉。静态定位时,可以通过大量重复的观测提高定位点的精度。正是由于这个原因,静态定位在大地测量、精密工程测量、地球动力学地震监测领域内得到了广泛的应用,是精密定位中的基本模式。随着快速解算整轴模糊度技术的出现,其作业时间大大减少,因此在普通测量和一般工程测量等领域内得到了广泛的应用。测定板块运动以及检测地壳形变都是静态定位的典型例子。

所谓动态定位,简单说就是在定位过程中,将GPS接收机放置于运动的载体中,天线也处于运动状态中的定位。例如:为了确定运动中车辆、飞机等物体的实时状态,如速度、时间和方位等,从而在这些载体上安置GPS接收机,用动态定位方法确定接收机天线的这些状态。严格意义上讲,静态定位和动态定位的根本区别并不在于待定点是否在运动,而是在于建立的数学模型中待定点的位置是否可以看成常数。

二、绝对定位和相对定位(www.daowen.com)

根据参照位置的不同,GPS定位的方法又可分为绝对定位和相对定位。绝对定位是以地球质心为参考点,确定待定点在协议地球坐标系中的绝对位置。由于是利用一台接收机来测定其绝对位置,所以绝对定位又叫单点定位。目前GPS系统采用WGS-84系统,因而单点定位的结构也属于该坐标系统。

绝对定位的优点在于:仅需要一台接收机即可独立定位;外业观测的组织和实施也较为自由方便;数据的处理也相对简单。但其也存在缺点:绝对定位的结构受卫星星历误差和卫星信号传播过程中的大气延迟误差的影响大,所以其定位精度较差。绝对定位适用于船舶、飞机的导航、地质矿产勘探、暗礁定位、海洋捕鱼等低精度测量领域。

相对定位是在协议地球坐标系中,利用若干台(两台以上)接收机测定观测点至某一地面参考点,即已知点之间的相对位置。

相对定位的优点在于:在同步观测资料进行相对定位时,对于测站来说有许多误差如星历误差、大气折射误差等,在相对定位的过程中这些误差可以得到消除或者大幅度削减,从而获得很高精度的相对位置。其也存在着缺点:需要使用多台接收机进行同步观测,如果其中一台接收机出现故障,将导致该测站的有关相对定位工作无法进行;外业观测的组织和实施较单点定位更为复杂;数据的处理也更为麻烦。

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