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《gps測量與數(shù)據(jù)處理-大地測量2016》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、1GPS測量與數(shù)據(jù)處理大地測量武漢大學(xué)王澤民zmwang@whu.edu.cn2空間部分地面監(jiān)控部分用戶部分GPS一、GPS測量原理回顧1、GPS系統(tǒng)及其構(gòu)成擁有者:美國系統(tǒng)構(gòu)成:空間部分、地面控制部分、用戶部分作用:定位、測速、授(守)時信號:載波、測距碼、導(dǎo)航電文GPS測量原理32、GPS定位原理距離交會GPS測量原理43、GPS觀測值碼偽距載波相位多普勒GPS測量原理54、GPS的誤差源與衛(wèi)星有關(guān)的:衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星星歷誤差、相對論效應(yīng)、SA與傳播途徑有關(guān)的:大氣折射(電離層折射、對流層折射)、多路徑效應(yīng)、其他電磁波干擾與接收設(shè)備有關(guān)的:天線相位中心偏
2、移及變化、接收機鐘差、接收機噪聲其他GPS測量原理6單差雙差三差5、GPS定位原理中的若干基本概念偽距測量載波相位測量整周計數(shù)、周跳、整周模糊度差分觀測值零差(非差)、單差、雙差、三差載波相位觀測值的線性組合寬巷、窄巷、無電離層折射影響和無幾何關(guān)系組合GPS測量原理76、GPS的定位模式根據(jù)運動狀態(tài)動態(tài)定位、靜態(tài)定位根據(jù)時效實時定位、事后定位根據(jù)定位模式絕對定位、相對定位、差分定位GPS測量原理87、導(dǎo)航定位方法及精度GPS測量原理9作業(yè)范圍:全球地面覆蓋,無須通視作業(yè)時間:實時,全天候成果精度:精度高勞動強度:自動化程度高三維坐標(biāo):真三維坐標(biāo)8、GPS的
3、特點GPS測量原理105.1GPS測量的技術(shù)設(shè)計115.1.1GPS測量中的幾個基本概念12觀測時段和時段長度觀測時段從測站上開始接收衛(wèi)星信號起至停止接收衛(wèi)星信號間的連續(xù)工作的時間段是GPS測量的基本單位時段長度觀測時段所持續(xù)的時間13同步觀測、基線向量和GPS基線向量網(wǎng)同步觀測兩臺或兩臺以上的GPS接收機對同一組衛(wèi)星信號進(jìn)行的觀測基線向量利用進(jìn)行同步觀測的接收機所采集的觀測數(shù)據(jù)計算出的接收機間的三維坐標(biāo)差與計算時所采用的衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)同屬一個系統(tǒng)GPS基線向量網(wǎng)采用GPS技術(shù)布設(shè)的測量控制網(wǎng),由GPS點和基線向量所構(gòu)成14同步觀測基線定義利用同一時段的多個
4、同步觀測站所采集的觀測數(shù)據(jù)所計算出的若干基線向量一個時段中,同步觀測基線的數(shù)量若在某時段共有n臺接收機進(jìn)行了同步觀測,則共可得到n(n-1)/2條同步觀測基線n=3n=2n=4n=515閉合環(huán)和環(huán)的閉合差閉合環(huán)由多條基線向量首尾相連所構(gòu)成的圖形n=5由5條基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)16閉合環(huán)和環(huán)的閉合差環(huán)的閉合差閉合差:組成閉合環(huán)的基線向量按同一方向(順時針或逆時針)的矢量和分量閉合差:組成閉合環(huán)的基線向量按同一方向(順時針或逆時針)矢量的各個分量的和全長閉合差:分量閉合差的平方和開方分量閉合差環(huán)的閉合差全長閉合差17同步觀測環(huán)(同步環(huán))和同步環(huán)檢驗同步觀測環(huán)
5、(同步環(huán))三臺或三臺以上的GPS接收機進(jìn)行同步觀測所獲得的基線向量(完全由同一觀測時段的基線向量)所構(gòu)成的閉合環(huán)第一時段第一時段第一時段第一時段第一時段第二時段同步環(huán)與非同步環(huán)18同步觀測環(huán)(同步環(huán))和同步環(huán)檢驗同步環(huán)檢驗定義:檢驗同步環(huán)的閉合差大小特性理論上:采用嚴(yán)密算法所得到的同步環(huán),無論觀測值中是否含有誤差,其環(huán)閉合差必為零。(構(gòu)成同步環(huán)的基線向量之間是線性相關(guān)的)實踐中:如果算法不嚴(yán)密(目前大多數(shù)的商用軟件均屬于此種情況),其環(huán)閉合差通常不為零,但通常很小結(jié)論:同步環(huán)閉合差很小,還不能說明基線解算結(jié)果一定能夠滿足精度要求19獨立基線向量定義:線性無
6、關(guān)的一組基線向量滿足下面條件之一的為獨立基線向量未構(gòu)成同步閉合環(huán)的一組基線向量(例如:一條基線向量,未構(gòu)成閉合環(huán)的一組同步觀測基線)雖構(gòu)成了閉合環(huán),但并非所有基線都來自同一觀測時段提示完全由同步觀測基線所構(gòu)成的閉合環(huán)之間是線性相關(guān)的,是一組非獨立基線向量GPS網(wǎng)應(yīng)由相互獨立的基線向量構(gòu)成20獨立基線向量同步觀測基線向量的最大線性無關(guān)組及選取方式21獨立觀測環(huán)(異步環(huán))和獨立觀測環(huán)檢驗獨立觀測環(huán)(異步環(huán))定義:由相互函數(shù)獨立(線性無關(guān))的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)。(就是前面的非同步環(huán))第一時段第一時段第一時段第一時段第一時段第二時段獨立環(huán)與非獨立環(huán)22獨立觀測
7、環(huán)(異步環(huán))和獨立觀測環(huán)檢驗獨立觀測環(huán)檢驗定義:檢驗獨立觀測環(huán)的閉合差大小特性:與同步環(huán)閉合差不同,即使采用嚴(yán)密算法,并且計算過程中未發(fā)生錯誤,獨立觀測環(huán)的閉合差通常也不為零,也不一定是個微小量結(jié)論:獨立觀測環(huán)閉合差的大小,可作為評定基線解算結(jié)果質(zhì)量的有力指標(biāo)235.1.2技術(shù)設(shè)計的依據(jù)24測量任務(wù)書或測量合同書內(nèi)容點位要求分布、密度、數(shù)量精度要求等級、點位誤差、相鄰點間距離誤差進(jìn)度要求提交成果的時間成果要求坐標(biāo)參照系、是否需要高程成果、提交資料的內(nèi)容255.1.3GPS網(wǎng)的精度和密度設(shè)計26各級GPS測量的精度指標(biāo)相鄰點間基線長度標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差,單位mm固
8、定誤差,單位mm比例誤差,單位ppm相鄰點間的距離,單位mm275