gps快速靜態(tài)定位原理及其應(yīng)用

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1、維普資訊http://www.cqvip.com多事秘慰’乒／搿足佐厚1992年第3期測(cè)繪通報(bào)一7GPs快速靜態(tài)定位原理及其應(yīng)用謝世杰≯≯前言加拿大新不倫瑞克大學(xué)，瑞士伯爾尼大學(xué)，德1983年初，GPS全球定位系統(tǒng)首次用于國(guó)國(guó)防大學(xué)和漢諾威大學(xué)??)從1987年即開(kāi)布設(shè)地面控制網(wǎng)八年多來(lái)發(fā)展迅速，取得了始研究快速解算模糊值技術(shù)。JPL首先研制出較大成就，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。目前，GPS定擴(kuò)渡技術(shù)。其后，LandauH．，F(xiàn)reiE．，Be-位技術(shù)巳廣泛用于大地測(cè)量和工程測(cè)量的各個(gè)utlerG．等先后提出平行濾波技術(shù)，使在一領(lǐng)域，也成功地用于航空攝影測(cè)量。隨著新型點(diǎn)上的觀測(cè)時(shí)間縮短到2—5

2、分鐘，達(dá)到的精接收機(jī)的出現(xiàn)，即將用于地形測(cè)圖和地籍測(cè)度，短距離(小于20kin)為mm級(jí)，長(zhǎng)距離量。因此，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已將GPS定位技(~10O0km)的相對(duì)精度為3．5·10～。術(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法。德國(guó)巳在細(xì)則中規(guī)定t1991年問(wèn)世的威特GPS200測(cè)量系統(tǒng)的布設(shè)三維控制網(wǎng)必須采用GPS方法。SKI軟件中已采用快速定位技術(shù)下面闡述的GPS定位技術(shù)的上述應(yīng)用都是采用以相兩種快速解算技術(shù)，預(yù)計(jì)不久將在其他型號(hào)的位觀測(cè)值為基礎(chǔ)的靜態(tài)相對(duì)定位法(航測(cè)動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)中出現(xiàn)。應(yīng)用除外)，在一點(diǎn)上的觀測(cè)時(shí)間，根據(jù)各種=、快速勰算模糊值技術(shù)-”情況(要求精度，點(diǎn)間距離，單雙頻數(shù)據(jù)，衛(wèi)2．1．?dāng)U

3、波技術(shù)星數(shù)，衛(wèi)星幾何圖形，大氣條件等等)需要觀擴(kuò)波技術(shù)的基本思路是t利用雙頻接收機(jī)測(cè)I-3小時(shí)。這主要是為了解算模糊值和周獲職的數(shù)據(jù)和尸碼，人為地進(jìn)行差分組合，使跳。為了能做到快速解算模糊值，早在GPS之產(chǎn)生更大的波長(zhǎng)(～86cm，稱為寬波)和帶系統(tǒng)第一期工程(1967~1973年)預(yù)研階段進(jìn)觀測(cè)噪聲(～±60era)的尸碼。在此條件下，行總體方案論證時(shí)，就有一種方案；在衛(wèi)星上借助下列關(guān)系式可求出寬波的模糊值t發(fā)射三種頻率，以便快速解算模糊值。但由于N=l—L3一(l·，jGPS系統(tǒng)主要是為導(dǎo)航目的而研制的，為了ff實(shí)時(shí)導(dǎo)航采用的偽距法是單值解，不存在模糊+?！ぃ?)．{，lT，=(

4、1)值同題，故未被軍方采納。式中tⅣ——寬波模糊值(，≈1985年以來(lái)，Remondl，B．W．和Hofm—86cm)，aⅡⅡWellenhof提出了動(dòng)態(tài)法(含半動(dòng)態(tài)法)。t，：——L1和L±的載波相位，在一點(diǎn)的觀測(cè)時(shí)間縮短到幾分鐘，精度到cmt，?！狶和L的傳播時(shí)間，級(jí)，使GPS的效率大大提高。但動(dòng)態(tài)法對(duì)觀測(cè)環(huán)境要求較嚴(yán)，受衛(wèi)星及其圖形的影響較，，，z一載波頻率。大，而且只能在小測(cè)區(qū)內(nèi)進(jìn)行，應(yīng)用范圍也受在短基線上略去電離層影響時(shí)，可按下式直接求出各個(gè)頻率的ⅣLz和Ⅳ厶的模糊值t到限制。有鑒于此，國(guó)際上從事GPS定位測(cè)量研N一號(hào)·究的主要單位(如美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室JPL，維普資訊h

5、ttp://www.cqvip.com6測(cè)繪通報(bào)1992年第3期一．㈩萼美用腳濠的／i+／z一．V她。：一％卜¨務(wù)㈩+丘㈩式中t=，一，t(4)式中Iv=+V(6)在(2)、(3)式中，只有電離層影響及其比如果模糊值差數(shù)vN=V(Ⅳ一例常數(shù)對(duì)確定模糊值Ⅳ和Ⅳ有影響。但N)已經(jīng)利用(1)式確定，則(5)式第一項(xiàng)即是，如果上式中的概略相位用雙差相位V為已知，剩下的唯一未知數(shù)為vⅣ。=V代替，則可得出結(jié)論t對(duì)于兩臺(tái)接收機(jī)之間的(Ⅳ+N)，此值在處理成果時(shí)可一并確定。短距離而言，組成差數(shù)后，可消去電離層影所需要的觀測(cè)值對(duì)vⅣ的偏響。導(dǎo)數(shù)為t對(duì)于更短的基線而言，用單頻接收機(jī)的數(shù)里!一=O(vz

6、／N．)一2(，1+，2)(7)據(jù)也不難算出模糊值。這時(shí)，可充分利用(2)、(3)式所要求的整數(shù)性確定各個(gè)頻率的雙差模相位和Vz／~具有10．7cm的波長(zhǎng)，這糊值vⅣ和vⅣ。當(dāng)確定地確定v是確定v,dN。就需要的高精度，以便能有足Ⅳ和略去電離層影響時(shí)，在理想情況下，V夠的可靠性確定湊整到整數(shù)的v,dN．的賓Ⅳ和vⅣ。應(yīng)為整數(shù)。假設(shè)確定vⅣ值。為了湊整可充分利用下述情況tv,dN時(shí)有一個(gè)波長(zhǎng)的誤差，則vz／N．即有4．5個(gè)和vvN。或者兩個(gè)都是整數(shù)，或者兩個(gè)都不波長(zhǎng)的誤差，vⅣ。即有3．5個(gè)波長(zhǎng)的誤差。是整數(shù)。這就破壞了所求值的整數(shù)性。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，充擴(kuò)波技木已成功地用于從幾公里到上千公

7、分利用這種特性即可求定短基線的模糊值。因里的GPS網(wǎng)的資料處理。為在這種情況下，vⅣ只有±2波長(zhǎng)的精2．2．平行濾波技術(shù)度，即1．72m的精度。采用平行濾波時(shí)通常分幾步解算相位模糊對(duì)于更長(zhǎng)的基線而言，電離層影響妨礙了值。在求出特定值的概略值后，可建立Ⅳ個(gè)平借助單個(gè)頻率數(shù)據(jù)精密測(cè)定各分量。在單個(gè)頻行濾波，此處Ⅳ為可能的模糊值數(shù)。Ⅳ值取決率數(shù)據(jù)中，不能按(2)、(3)式求定模糊值，只于接收機(jī)的通遭數(shù)和搜索范圍的大小。然后，能探討其他方法。得出濾波概率密度p(a