gps原理及其应用_16_第5章

武汉大学测绘学院GPS原理及其应用课程组GPS原理及其应用徐晓华2GPS原理及其应用第五章距离测量与GPS定位5.3单差、双差与三差观测值5.4其它一些常用的线性组合观测值3GPS原理及其应用观测值的线性组合同类型同频率观测值的线性组合同类型不同频率观测值的线性组合不同类型观测值的线性组合4GPS原理及其应用同类型同频率相位观测值的线性组合差分观测值按差分方式可分为:站间差分星间差分历元间差分按差分次数可分为：一次差二次差三次差距离测量与GPS定位观测值的线性组合同类型同频率相位观测值的线性组合5GPS原理及其应用概述差分观测值的定义将相同频率的GPS载波相位观测值依据某种方式求差所获得的新的组合观测值（虚拟观测值）差分观测值的特点可以消去某些不重要的参数，或将某些对确定待定参数有较大负面影响的因素消去或消弱其影响求差方式站间求差卫星间求差历元间求差距离测量与GPS定位观测值的线性组合同类型同频率相位观测值的线性组合6GPS原理及其应用与接收机无关与卫星无关空间相关性强空间相关性强不随时间变化原始载波相位观测值mSRmmmLjiktitkiTropLkiIonoLkikiLkitVctVctVtVNtt+=)()()()()()(距离测量与GPS定位观测值的线性组合同类型同频率相位观测值的线性组合7GPS原理及其应用必要参数与多余参数必要参数和多余参数必要参数多余参数必要参数与多余参数的相对性解决多余参数问题的方法给多余参数以一定的约束条件通过观测值相减来消去多余参数8GPS原理及其应用站间求差（站间差分）求差方式同步观测值在接收机间求差数学形式特点消除了卫星钟差影响削弱了电离层折射影响削弱了对流层折射影响削弱了卫星轨道误差的影响ABI站间差分：BI-AI)()()(,tttIAIBIBA=距离测量与GPS定位观测值的线性组合同类型同频率相位观测值的线性组合9GPS原理及其应用星间求差（星间差分）求差方式同步观测值在卫星间求差数学形式特点消除了接收机钟差的影响AI星间差分：AJ-AIJJ为参考星)()()(,tttIAJAJIA=距离测量与GPS定位观测值的线性组合同类型同频率相位观测值的线性组合10GPS原理及其应用历元间求差（历元间差分）差分方式观测值在间历元求差数学形式特点消去了整周未知数参数AI(t)i+1历元间差分：AI(t)-AI(t)i+1iI(t)i)()(),(11iIAiIAiiIAtttt=+距离测量与GPS定位观测值的线性组合同类型同频率相位观测值的线性组合11GPS原理及其应用单差、双差和三差单差：站间一次差分双差：站间、星间各求一次差（共两次差）三差：站间、星间和历元间各求一次差（三次差）单差双差三差)()()(,tttjAjBjBA=)()()(,tttjBAkBAkjBA=)()(),(,1,1,ikjBAikjBAiikjBAtttt=+距离测量与GPS定位观测值的线性组合同类型同频率相位观测值的线性组合12GPS原理及其应用i个测站对j颗卫星同步观测k个历元，载波相位测量(1)ijk(1)(3)ijk+(1)(1)ijk3(1)(1)(1)iij+(1)(1)(1)ijk3(1)i观测方程总数未知参数总数单差双差三差13GPS原理及其应用采用差分观测值的优点消去多余参数，降低未知参数个数，减少数据处理工作量单差双差三差14GPS原理及其应用采用差分观测值的缺陷（求差法的缺陷）数据利用率低只有同步数据才能进行差分引入基线矢量替代了位置矢量差分观测值间具有了相关性，使处理问题复杂化参数估计时，观测值的权阵某些参数无法求出某些信息在差分观测值中被消除距离测量与GPS定位观测值的线性组合同类型同频率相位观测值的线性组合15GPS原理及其应用同类型不同频率观测值的线性组合组合观测值的一般形式特点组合观测值是虚拟观测值组合观测值具有某些不同于原始观测值的特性12,LLnmnm=+16GPS原理及其应用电磁波的一般公式1(),40.3dSRiontropionScfcftftfctctNAANeScf=+=其中17GPS原理及其应用组合观测值的一般表达式12,121212,11122212()()(1)()()()()(nmLLLLLLSnmRLionLtropSRLionLtropLLRLLnmntfmtftnfmfnctctNmctctNnmctc=+=+=+=+=+第式121212)()()()(2)SionLionLtropLLLLtnmnmnNmN+第式18GPS原理及其应用组合观测值的一般特性(1)频率特性由式（1）得波长特性整周未知数特性由式（2）得,12nmLLfnfmf=+12,1221121LLnmnmLLLLLLccnmfnfmfnm=+,12nmLLNnNmN=+19GPS原理及其应用组合观测值的一般特性(2)电离层延迟特性由式(2)得,12122112,.211212()()()()()()()1ionnmionLionLLLLLLLionnmionnmnmLLLLLLnmAAnmcfcfnfmfAcfftfnfmfAcffnfmf=+=+=+=+20GPS原理及其应用组合观测值的一般特性(3)对流层延迟特性由式(2)得误差特性,12,12()()()/()tropnmtropLLtropnmtropnmtropLLnmnm=+=+=2212,()nmnmnmnmnm=+=21GPS原理及其应用宽巷组合(wide-lane)(n=1,m=-1)12121221_121212347.82MHz86.19cm1186.192121.9widelaneLLwidelaneLLwide-lanewidelanewidelaneLLLLionwidelaneLLLLLLwidelanefffcfNNNffAAtcffffcffcmcm=22GPS原理及其应用121212211212122803.0210.701110.70215.1narrowlaneLLnarrowlaneLLnarrowlanenarrowlanenarrowlaneLLLLnarrowlaneLLLLLLnarrowlanefffMHzccmfNNNffAAtcffffcffcmcm=+=+=+=+=窄巷组合(narrow-lane)(n=1,m=1)23GPS原理及其应用无电离层影响的组合211212222212121221122122221212122.545731.983680LLLionofreeLLLLLLLLLLLLLLLionofreeLLffffffffffffffffAcff=24GPS原理及其应用无几何关系的组合观测值用于周跳的探测与修复1122geometryfree=25GPS原理及其应用不同类型观测值的线性组合1.不同类型双频观测值间的线性组合2.不同类型单频观测值间的线性组合距离测量与GPS定位观测值的线性组合不同类型观测值的线性组合26GPS原理及其应用Melbourne-Wubbena组合概况Melbourne与Wubbena于1985年提出形式特点消除了电离层延迟影响消除了卫星钟差消除了接收机钟差与卫地几何距离无关()11221212121212()0fPfPccNNffffff+=+27GPS原理及其应用12122211112222APfAPfANcfANcf=+=+()2212122212121212121111ffPPAffAcffNN=+()()()2212122212111222221212121212121212121212121111ffAPPffPPffffANNcffffPPNNff=+=+代入：得：()12121212121212121122120ccfffffPPNNfffPfPNff=+=+=+即为宽巷观测值。将代入：得：28GPS原理及其应用电离层残差组合形式特点消除了电离层影响消除了卫星钟差消除了接收机钟差与卫星和接收机几何距离无关()()11221211220PPNN+=29GPS原理及其应用()()()()()221211221122221212112211221211220IIffANNffPPNNLLPPNN=+=令，并将其称为电离层残差组合，则有30GPS原理及其应用电离层的半和改正()111211111112111/2/2