闡述gps精密單點定位技術(shù)在測量中應(yīng)用

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1、闡述GPS精密單點定位技術(shù)在測量中應(yīng)用　　摘要：隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展，GPS技術(shù)在各個行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。GPS精密單點定位技術(shù)是建立在GPS技術(shù)的基礎(chǔ)上的最新研究成果，是近些年才發(fā)展起來的，一般是通過單臺雙頻GPS接收機，利用IGS采集的相關(guān)數(shù)據(jù)來實現(xiàn)高精度定位。本文就GPS精密單點定位技術(shù)的相關(guān)技術(shù)進行探討，并對其模型的建立作了簡要分析。關(guān)鍵詞：GPS；精密單點定位；模型；精度中圖分類號：P228.4文獻標(biāo)識碼：A隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及人們對于測量精度的要求不斷提升，傳統(tǒng)的GPS

2、定位技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代測量工程的需求。傳統(tǒng)的GPS定位坐標(biāo)分量精度僅能達到10m級，范圍比較小，只能適用于一些對精度要求較低的定位測量，GPS精密單點定位技術(shù)的應(yīng)用大大的解決了這一難題，因此發(fā)展前景十分廣闊。一、GPS精密單點定位技術(shù)的原理和方法7現(xiàn)階段，科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展推動了GPS精密單點定位技術(shù)的進一步發(fā)展，并引起了國內(nèi)外相關(guān)人士的普遍關(guān)注，成為GPS領(lǐng)域的研究熱點之一。GPS精密單點定位技術(shù)是建立在GPS技術(shù)的基礎(chǔ)上的最新研究成果，利用精密衛(wèi)星星歷和鐘差的相關(guān)信息，運用單臺雙頻接收機采集的碼和相位觀測值

3、，采用非差模型進行單點定位。非差模型具有明顯的優(yōu)缺點，一方面，其可用觀測值較多，保留了所有的觀測信息，可以直接測得測站坐標(biāo)；另一方面，在獲得觀測值的同時，內(nèi)部未知參數(shù)也較多，因此測量時誤差大有存在。所謂非差觀測模型是指以非差觀測值以及其物理影響因素為變量，來構(gòu)建的函數(shù)關(guān)系。GPS觀測值由偽距和相位兩類觀測值組成?？茖W(xué)上所研究出來的GPS非差觀測值是一個理想值，即不考慮衛(wèi)星信號在傳播過程中受到的衛(wèi)星鐘和接收機誤差、對流層和電離層折射、相對論延遲等多種因素的影響，僅僅是衛(wèi)星信號從天線相位中心傳至接收機天線相位中心的幾

4、何距離。在實際應(yīng)用中，受到多種因素的影響，不可能達到一個理想的觀測值。因此，我們在建立非差模型觀測方程時，必須綜合考慮這些因素，通過不同的方法來避免或減小系統(tǒng)內(nèi)部潛在的誤差，以得到更準確的觀測值。二、GPS靜態(tài)精密單點定位隨機模型7由于誤差的存在，所獲得的觀測值只能作為一種隨機變量，從這個角度來看，可以將精密單點定位的數(shù)學(xué)模型分為函數(shù)模型和隨機模型。GPS精密單點定位的函數(shù)模型包括線性函數(shù)模型和非線性函數(shù)模型兩種類型。當(dāng)函數(shù)模型為非線性函數(shù)時，我們一般利用泰勒公式將其展開并取其一次項化為線性形式。而隨機模型是描述

5、隨機變量及其相互間相關(guān)統(tǒng)計特性的函數(shù)，在精密單點定位的實際應(yīng)用中，通常采用卡爾曼濾波和最小二乘法兩種隨機參數(shù)估計方法。其中，最小二乘法一般只用于靜態(tài)定位，而卡爾曼濾波適用范圍相對較廣，可以同時適用于靜態(tài)定位和動態(tài)定位。（一）卡爾曼濾波的參數(shù)估計方法卡爾曼于上個世紀五十年代末六十年代初成功的采用狀態(tài)空間的概念，提出了卡爾曼濾波的參數(shù)估計方法，將濾波的發(fā)展推上了一個新的高度。將非平衡向量隨機過程與平穩(wěn)的標(biāo)量隨機過程相結(jié)合來研究信號過程，改變了傳統(tǒng)的直接給出信號過程的二階特性或譜密度函數(shù)，發(fā)展為通過一個狀態(tài)方程來描述線

6、性系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系。此外，卡爾曼還提出了一種線性遞推濾波方法，這種方法的特點是不需要存儲過去的觀測資料，可以直接依據(jù)新的數(shù)據(jù)和前一時刻的估計量來算出新的估計量。可見，卡爾曼的這種線性遞推濾波方法克服了傳統(tǒng)濾波方法的主要缺點，可以適用于更廣的范圍，并大大減少了計算機的存儲量和計算量，便于實時處理。目前，成功的應(yīng)用于空間技術(shù)、潛艇和飛行的導(dǎo)航定位等高精度的方面，并在工業(yè)系統(tǒng)的自動化方面得到廣泛的推廣與應(yīng)用。（二）觀測值隨機模型7GPS精密單點定位技術(shù)依據(jù)觀測精度的不同可以分為多種觀測值，主要有碼偽距觀測值、相位觀測

7、值、相位變化率（多普勒觀測值）等。因此，在GPS精密單點技術(shù)的實際應(yīng)用中，需要依據(jù)對精度的需求來選擇觀測值。目前，相關(guān)學(xué)者從隨機物理聯(lián)系和隨機函數(shù)聯(lián)系兩方面對觀測值隨機模型做了深入研究。1、隨機物理聯(lián)系。首先，GPS接收機型號的不同決定了GPS觀測值的生成方法不同，精密單點定位系統(tǒng)包含交叉關(guān)聯(lián)接收機和現(xiàn)代無交叉關(guān)聯(lián)接收機兩種型號，這就決定了精密單點定位系統(tǒng)有兩種不同的觀測值的生成方法。其次，每顆衛(wèi)星都有屬于自己的幾何傳播路徑，也就是說，每顆衛(wèi)星的觀測值精度決定了其傳播路徑的函數(shù)。不難理解，當(dāng)衛(wèi)星的傳播路徑較長時，

8、在傳輸過程中GPS信號會受到噪聲干擾而衰弱。對此，相關(guān)研究表明，可以通過衛(wèi)星高度角、信噪比或者兩者的組合來量化GPS信號干擾程度，以便與采取相應(yīng)的措施來減少干擾。2、隨機函數(shù)聯(lián)系。從上文論述可見，兩種GPS精密單點定位系統(tǒng)觀測模型并不是直接采用觀測值的，而是采用觀測值的組合值，這就存在一定的誤差。因此，需要采用誤差傳播理論估計組合觀測值的精度來減小誤差。三、GPS靜態(tài)精密