(3.7)--7第七章 GPS卫星定位控制测量学.ppt

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1、公司公司徽标徽标 工工 程程 控控 制制 测测 量量 第七章第七章 GPS卫星定位卫星定位第七章第七章 GPSGPS卫星定位卫星定位7.1 GPS系统与卫星信号系统与卫星信号7.1.1 GPS系统的组成系统的组成 包括空间卫星、地面控制系统和用户（接收机）。包括空间卫星、地面控制系统和用户（接收机）。第七章第七章 GPS卫星定位卫星定位7.1.2 GPS卫星信号卫星信号 GPS卫星发射两种频率的卫星发射两种频率的L1和和L2载波。载波。C/A码码,粗码粗码,调制在调制在L1载波上载波上;P码码,精码精码,调制在调制在L1和和L2载波上载波上;导航信息导航信息(广播星历广播星历)调制在调制在L1

2、载波载波上上,包含有卫星轨道参数、卫星钟改正数和其它包含有卫星轨道参数、卫星钟改正数和其它一些系统参数。一些系统参数。7.1.3 GPS接收机接收机 接收机有多种分类方法。按接收的卫星信号频率接收机有多种分类方法。按接收的卫星信号频率可分为单频（可分为单频（L1）、双频（）、双频（L1，L2）；按接收）；按接收机的用途可分为导航型、测量型、授时型。机的用途可分为导航型、测量型、授时型。品牌有品牌有Ashtech、Trimble、Thales、Leica、Topcon、Motorola等等。第七章第七章 GPS卫星定位卫星定位Thales Z-MAX型型GPS接收机接收机 第七章第七章 GPS卫

3、星定位卫星定位7.2载波相位相对定位载波相位相对定位 7.2.1载波相位观测值载波相位观测值 某时刻的相位值由三部分构成，即某时刻的相位值由三部分构成，即 第七章第七章 GPS卫星定位卫星定位7.2.2载波相位差分观测值载波相位差分观测值相对定位是两台及以上接收机分别在若干条基线端相对定位是两台及以上接收机分别在若干条基线端点同步观测卫星点同步观测卫星,分为静态和动态相对定位。分为静态和动态相对定位。差分观测值是利用原始载波相位观测值在测站、卫差分观测值是利用原始载波相位观测值在测站、卫星或历元之间进行组合而得的观测值。星或历元之间进行组合而得的观测值。第七章第七章 GPS卫星定位卫星定位单差

4、观测值单差观测值原始载波相位观测值在不同接收机之间、不同卫星原始载波相位观测值在不同接收机之间、不同卫星之间或不同历元之间求一次差值。之间或不同历元之间求一次差值。双差观测值双差观测值在单差基础上进一步差分，即在接收机和卫星之间、在单差基础上进一步差分，即在接收机和卫星之间、接收机和历元之间、卫星和历元之间求二次差。接收机和历元之间、卫星和历元之间求二次差。三三差观测值差观测值不同历元同步观测同一组卫星所得观测量双差之差，不同历元同步观测同一组卫星所得观测量双差之差，即三差。即三差。第七章第七章 GPS卫星定位卫星定位7.2.3差分观测方程与解算差分观测方程与解算两台接收机在同一时刻观测卫星两

5、台接收机在同一时刻观测卫星p,得到载波相位观得到载波相位观测值相减测值相减,得到一次差分载波相位观测方程。可以得到一次差分载波相位观测方程。可以消除卫星钟差的影响消除卫星钟差的影响,削弱卫星星历误差、电离层削弱卫星星历误差、电离层和对流层折射的影响。和对流层折射的影响。两台接收机在同一时刻观测卫星两台接收机在同一时刻观测卫星q,也可得到一次差也可得到一次差分载波相位观测方程。分载波相位观测方程。两个单差观测方程相减，得到接收机对卫星的二次两个单差观测方程相减，得到接收机对卫星的二次差分观测方程。进一步消去接收机钟差的影响。差分观测方程。进一步消去接收机钟差的影响。A、B级网基线解算应选择专用软

6、件级网基线解算应选择专用软件,C、D、E级级网可采用随机软件。网可采用随机软件。第七章第七章 GPS卫星定位卫星定位7.3 GPS测量误差来源测量误差来源7.3.1与卫星有关的误差与卫星有关的误差 卫星星历误差卫星星历误差 卫星钟误差卫星钟误差 相对论效应相对论效应7.3.2与信号传输有关的误差与信号传输有关的误差 电离层延迟误差电离层延迟误差 对流层延迟误差对流层延迟误差 第七章第七章 GPS卫星定位卫星定位多路径效应多路径效应 7.3.3与接收机有关的误差与接收机有关的误差 接收机钟误差接收机钟误差 接收机噪声与接收信号的相位时延接收机噪声与接收信号的相位时延 天线相位中心变化与观测误差天

7、线相位中心变化与观测误差 第七章第七章 GPS卫星定位卫星定位7.4 工程工程GPS网布设与观测网布设与观测 7.4.1 GPS网的布设方式网的布设方式跟踪站式跟踪站式会战式会战式 多基准站式多基准站式 同步图形扩展式同步图形扩展式 星形式星形式 第七章第七章 GPS卫星定位卫星定位7.4.2 GPS网的观测网的观测 天线安置要求天线安置要求对中对中、整平、指北、量天线高、整平、指北、量天线高 测站作业步骤测站作业步骤设置设置GPS数据采样率数据采样率;整置仪器并作有关记录整置仪器并作有关记录;开开机并进行相关设置机并进行相关设置;观测结束关机搬站。观测结束关机搬站。数据采集方式数据采集方式

8、由接收机自动进行，记录于存储介质上（磁卡、由接收机自动进行，记录于存储介质上（磁卡、记忆卡等）记忆卡等）第七章第七章 GPS卫星定位卫星定位7.4.3 GPS偏心观测与归心改正偏心观测与归心改正 与常规大地测量偏心观测概念一致与常规大地测量偏心观测概念一致 归心元素在观测站站心极坐标系中测定归心元素在观测站站心极坐标系中测定 归心元素即归心元素即P点在点在A点站心极坐标系中坐标点站心极坐标系中坐标 第七章第七章 GPS卫星定位卫星定位大地方位角测定方法大地方位角测定方法:GPS方法、天文方法、天文测量方法和三角联测方法测量方法和三角联测方法。用用GPS测定大地方位角测定大地方位角 第七章第七章

9、 GPS卫星定位卫星定位7.4.4苏通大桥苏通大桥GPS网布测网布测 第七章第七章 GPS卫星定位卫星定位7.5 GPS7.5 GPS测量数据处理测量数据处理 7.5.1基线解算及质量检验基线解算及质量检验基线解算基线解算 第一步，原始观测数据的读入。第一步，原始观测数据的读入。第二步，外业输入数据的检查与修改。第二步，外业输入数据的检查与修改。第三步，设定基线解算的控制参数。第三步，设定基线解算的控制参数。第四步，基线解算。第四步，基线解算。第五步，基线解算的质量检验。第五步，基线解算的质量检验。第七章第七章 GPS卫星定位卫星定位外业数据的质量检查外业数据的质量检查 数据删除率数据删除率

10、被删除观测值的数量与观测值总数的比值。被删除观测值的数量与观测值总数的比值。同步环闭合差同步环闭合差 三台及以上接收机同步观测的基线构成的闭合环三台及以上接收机同步观测的基线构成的闭合环。第七章第七章 GPS卫星定位卫星定位异步环闭合差异步环闭合差 重复基线较差重复基线较差 补测与重测补测与重测第七章第七章 GPS卫星定位卫星定位7.5.2 GPS网平差网平差 GPS网平差的概念网平差的概念 三维平差和二维平差三维平差和二维平差无约束平差、约束平差、联合平差无约束平差、约束平差、联合平差 GPS网平差的流程网平差的流程 第一步，提取基线向量，构建第一步，提取基线向量，构建GPS基线向量网。基线向量网。第二步，三维无约束平差。第二步，三维无约束平差。第三步，约束平差或联合平差。第三步，约束平差或联合平差。GPS网平差基准的选择网平差基准的选择