武汉大学测绘学院：《GPS原理及其应用》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 距离测量与GPS定位 4.6 单点定位 4.7 相对定位

GPS原理及其用 第四章距离测量与GPS定位 s4.6单点定位 s47相对定位

GPS原理及其应用 第四章 距离测量与GPS定位 §4.6 单点定位 §4.7 相对定位

GPS原理及其用 s4.6单点定位

GPS原理及其应用 §4.6 单点定位

GPS原理及其用 距离测量与GPS定位>单点定位>GPS测量定位方法分类 GFS测量定位方法分类 定位模式 绝对定位(单点定位) 相对定位 差分定位 定位时接收机天线的运动状态 静态定位一天线相对于地固坐标系静止 动态定位一天线相对于地固坐标系运动 获得定位结果的时效 事后定位 实时定位 ·观测值类型 伪距测量 载波相位测量

GPS原理及其应用 GPS测量定位方法分类 • 定位模式 – 绝对定位（单点定位） – 相对定位 – 差分定位 • 定位时接收机天线的运动状态 – 静态定位－天线相对于地固坐标系静止 – 动态定位－天线相对于地固坐标系运动 • 获得定位结果的时效 – 事后定位 – 实时定位 • 观测值类型 – 伪距测量 – 载波相位测量 距离测量与GPS定位 > 单点定位 > GPS测量定位方法分类

GPS原理及其用 距离测量与GPS定位>单点定位>单点定位简介 单点定位简介 定义 单独利用一台接收机确定待定点在地固坐标系中绝对位 置的方法 定位结果一与所用星历同属一坐标系的绝对坐标 采用广播星历时属WGS-84 采用IGS- International gPs service精密星历时为IRF International Terrestrial reference frames 特点 优点:一台接收机单独定位,观测简单,可瞬时定位 缺点:精度主要受系统性偏差的影响,定位精度低 应用领域 低精度导航、资源普查、军事、…

GPS原理及其应用 单点定位简介 • 定义 – 单独利用一台接收机确定待定点在地固坐标系中绝对位 置的方法 • 定位结果－与所用星历同属一坐标系的绝对坐标 – 采用广播星历时属WGS-84 – 采用IGS – International GPS Service精密星历时为ITRF – International Terrestrial Reference Frames • 特点 – 优点：一台接收机单独定位，观测简单，可瞬时定位 – 缺点：精度主要受系统性偏差的影响，定位精度低 • 应用领域 – 低精度导航、资源普查、军事、... 距离测量与GPS定位 > 单点定位 > 单点定位简介

GPS原理及其用 距离测量与GPS定位>单点定位>伪距单点定位的误差方程 伪距单点定位的误差方程① 对于卫星i,在某一个历元的误差方程为 =-dx-mdY-ndz-cV+()-p+cVr1-(m)-(my

GPS原理及其应用 伪距单点定位的误差方程① • 对于卫星i，在某一个历元的误差方程为 ion i trop i t i Vi l i dX mi dY ni dZ c Vt i i c V S V V R ( ) ( ) ( ) = − − − −  + 0 −  +  − − 距离测量与GPS定位 > 单点定位 > 伪距单点定位的误差方程

GPS原理及其用 距离测量与GPS定位>单点定位>伪距单点定位的误差方程 伪距单点定位的误差方程② 对在某历元同时观测的n颗卫星,其误差方 程及位置解为 单点定位有4 V=-ldx -mdr -n,dz-cV +(Po)1-p,+cK,-(ion)-(Kro. 个待定参数, V2=-l2dx -m,dr -n,dz-cK+(Po)2-p2+cVs 因而至少需 要同时观测4 颗以上的卫 n=X-m,dY-n-cHn+()-Pn+c、Hn-(m)-(my)星,才能同 用矩阵形式表示: 时确定出所 V=Bx-l 有的待定参 数 P1-c·V1+(an)1+(ma)1-(P B m2 p2 (Vo)2+(bm)2-(o)2 X dz Pn-c.Vs+(ion)n+ ro)m-(po) r X=(BB)BI;Q=(BB);D=00.Q;0o VV n-4

GPS原理及其应用 单点定位有4 个待定参数， 因而至少需 要同时观测4 颗以上的卫 星，才能同 时确定出所 有的待定参 数。 伪距单点定位的误差方程② • 对在某历元同时观测的n颗卫星，其误差方 程及位置解为 4 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) . ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 . . . . 1 1 . ( ) ( ) ( ) ... ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 0 1 1 0 2 2 0 2 2 2 1 1 0 1 1 1 2 2 2 1 1 1 2 1 0 2 2 2 2 2 2 2 0 2 2 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 − = = =  =               −  + + − −  + + − −  + + − =               =             − − − − − − − − − − − − =             = = − = − − − −  + − +  − − = − − − −  + − +  − − = − − − −  + − +  − − − − n c V V V c V V V c V V V cV dZ dY dX l m n l m n l m n V V V V l dX m dY n dZ c V c V V V V l dX m dY n dZ c V c V V V V l dX m dY n dZ c V c V V V ion n trop n n t n n t ion trop t ion trop n n n n t ion n trop n t n n n n n t n n t t ion trop t t ion trop S S S R S R S R S R V V x B B B l Q B B D Q V B x l V B x l T 0 T T T               ； ； ； ； ； ； 用矩阵形式表示： 距离测量与GPS定位 > 单点定位 > 伪距单点定位的误差方程

GPS原理及其用 距离测量与GPS定位>单点定位>DOP值 DOP值① qxx xy xz qx DOP(Dilution of Precision) Q=gx gr gn g, qzx qzr qzz qz GDOP-Geometry Dilution of qex qr que qt Precision GDOP=√qx+qm+q+qn PDOP- Position Dilution of PDOP=naxx+qrr+qzz Precision TDOP TDOP- Time Dilution of Precision HDOP=√qx+qB VDOP=√q HDOP- Horizontal dilution of其中: Precision N,E,U为站心地平坐标系下的 VDOP- Vertical dilution of 坐标分量 Precision DOP值的定义

GPS原理及其应用 DOP值① • DOP（Dilution of Precision） – GDOP – Geometry Dilution of Precision – PDOP – Position Dilution of Precision – TDOP – Time Dilution of Precision – HDOP – Horizontal Dilution of Precision – VDOP – Vertical Dilution of Precision , , XX XY XZ Xt YX YY YZ Yt ZX ZY ZZ Zt tX tY tZ tt XX YY ZZ tt XX YY ZZ tt NN EE UU q q q q q q q q q q q q q q q q GDOP q q q q PDOP q q q TDOP q HDOP q q VDOP q N E U     =   = + + + = + + = = + = Q 其中： 为站心地平坐标系下的 坐标分量。 DOP值的定义 距离测量与GPS定位 > 单点定位 > DOP值

GPS原理及其用 距离测量与GPS定位>单点定位>DOP值 DOP值② ·DOP值与定位精度 m=URA·PDOP 其中: m为位置中误差,URA为用户等效距离误差。 DOP值的性质 DOP值与单点定位时,所观测卫星的数量与分 布有关,它所表示的是定位的几何条件 DOP值越小,定位的几何条件越好

GPS原理及其应用 DOP值② • DOP值与定位精度 • DOP值的性质 – DOP值与单点定位时，所观测卫星的数量与分 布有关，它所表示的是定位的几何条件 – DOP值越小，定位的几何条件越好 距离测量与GPS定位 > 单点定位 > DOP值 pos pos m URA PDOP m URA =  其中： 为位置中误差， 为用户等效距离误差

GPS原理及其用 距离测量与GPS定位>单点定位>DOP值 DOP值③ 误差来源 l- sIgma误差,单位m 偏差 随机误差 总误差 星历数据 2.1 0.0 2.1 卫星钟 0.7 2.1 电离层 4.0 0.5 4.0 对流层 0.5 0.5 0.7 多路径 1.0 1.0 接收机观测 0.5 0.2 0.5 用户等效距离误差(UERE,ms 5.3 滤波后的UERE,rms 5.1 0.4 l- sigma垂直误差VDOP=25 12.8 I-Sigma 水平误差-HDOP=20 10.2 sPs误差模型-无SA

GPS原理及其应用 DOP值③ 距离测量与GPS定位 > 单点定位 > DOP值 1-sigma 误差，单位 m 误差来源 偏差 随机误差 总误差 星历数据 2 .1 0.0 2.1 卫星钟 2.0 0.7 2.1 电离层 4.0 0.5 4.0 对流层 0.5 0.5 0.7 多路径 1.0 1.0 1.4 接收机观测 0.5 0.2 0.5 用户等效距离误差(UERE), rms 5.1 1.4 5.3 滤波后的 UERE，rms 5.1 0.4 5.1 1-sigma 垂直误差–VDOP = 2.5 12.8 1-sigma 水平误差–HDOP = 2.0 10.2 SPS 误差模型 – 无 SA

GPS原理及其用 距离测量与GPS定位>单点定位>DOP值 DOP值④ 误差来源 l- sIgma误差,单位m 偏差 随机误差 总误差 星历数据 2.1 0.0 2.1 卫星钟 0.7 2.1 电离层 1.0 0.7 12 对流层 0.5 0.5 0.7 多路径 1.0 1.0 接收机观测 0.5 0.2 0.5 用户等效距离误差(UERE,ms 3.6 滤波后的UERE,rms 3.3 0.4 l- sigma垂直误差VDOP=25 I-Sigma 水平误差-HDOP=20 6.6 PPS误差模型,双频,PY码

GPS原理及其应用 DOP值④ 距离测量与GPS定位 > 单点定位 > DOP值 1-sigma 误差，单位 m 误差来源 偏差 随机误差 总误差 星历数据 2 .1 0.0 2.1 卫星钟 2.0 0.7 2.1 电离层 1.0 0.7 1.2 对流层 0.5 0.5 0.7 多路径 1.0 1.0 1.4 接收机观测 0.5 0.2 0.5 用户等效距离误差(UERE), rms 3.3 1.5 3.6 滤波后的 UERE，rms 3.3 0.4 3.3 1-sigma 垂直误差–VDOP = 2.5 8.3 1-sigma 水平误差–HDOP = 2.0 6.6 PPS 误差模型，双频，P/Y 码