从定位技术运用角度漫谈GPS定位技术

1、从定位技术运用角度漫谈gps定位技术全球定位系统具有性能好、精度高、应用广的特点，是迄今绘好的导航定位系统。随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不 断完善，应用领域正在不断地开拓，h前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。经近10年我国测绘等部门的使 用表明，gps以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，蹴得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、 航空摄影测量、运载工具导航和管制、地売运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科。在这些应用中，gps在定位技 术的应用上的发展可以分为4个阶段（如下图所示）：图定位技术的发展gps定位技术的原理比

2、较简单：卫星向地面接收机发射带有测距码的载波信号，卫星的轨道是已知的（x,y,z），那么地面点在某 一时刻通过对接收到的卫星信号进行分析就可以得到卫星到地面点的距离，那么只需要3颗卫星就可以定出地面点的位置，但是接收机 的时钟是不准确的，所以需要同时接收4颗卫星的信号（4维）才能准确地交会定出地而点的位置。由于信号在传播过程中受到电离层, 对流层，多路径和相对论效应等多方面的彩响，以及美倒sa政策（美国针对民用gps的信号干扰政策），定位将度一直很难达到理想的 情况，为了解决这些不利影响，定位技术的发展正经历4代的更迭。总体说來，gps定位可以分为相对定位利绝对定位。绝对定位也叫单点定位，即利

3、用gps卫星和用户接收机z间的距离观测值 直接确定用户接收机天线在wgs-84坐标系中相对于坐标原点（地球质心）的绝对位置。相对定位也叫差分gps定位，即至少用两台 gps接收机，同步观测相同的gps卫星，确定两台接收机天线之间的相对位置，相对定位的箱度较高。第一代的gps的绝対定位采用的是伪距单点定位，由于伪距的测距码的波长长达儿i-米，单点定位的效果很不好，一般精度只 有儿十米甚至上百米，只能用在船只等导航用途上，现在的手持gps还采用这种定位方式；采用伪距差分定位能将榊度提高到十儿米到 儿十米，还是不能川在测绘等领域当中。此时，随着信号处理技术的发展，人们可以更好的分析卫星信号中的载波，

4、载波的波长比测距 码要小得多，而且卫星信号中的l1和l2载波（民用码c/a码调制在l1当中，军用码p码调制在l2当中）的波长成倍数关系，当遇到 电离层和对流层影响时，信号延迟也成线性关系，可以帮助更好的估计误差影响，于是产生了载波静态相对定位技术，采用此技术，可 以将相对桁度提高到米级共至分米级,若采用爭后的梢密星历后处理,能将将度捉高到厘米级，山此gps技术广泛应用于测绘领域当中。但是，载波相对定位中有一个很大的瓶颈：计算整周模糊度（即计算载波在传播过程中的整周期的个数n）的速度很慢，当时的 算法计算量很大，一般都需要后处理。也就是说，gps的这样的定位技术还不能应用到实时的动态定位（大多数

5、应用都需要实时动态） 当中。在此情况下，第二代定位技术产生了，rtk（实时动态）技术。这个技术是基于新的对整周模糊度的搜索算法，这个算法能极大地减 小计算量，并能很好的利用连续整周数的变化。于是rtk技术广泛发展起來。rtk技术是在己知坐标的点上假设一个基站，用户只要使 用流动站（rover）测最/导航，通过不断地和基站通信求得流动站和基站的相对他标。rtk技术的精度可以达到分米/厘米级，rtk技术使 精密导航成为了可能。另一方血静态相对定位由于通信的问题作用范围还很小（不人于15公里），对于人范囤的观测，謂要建立很庞人 的控制网，这是极大的资源浪费。网络技术的发展极大加速了 gps定位技术的

6、发展，建立数据处理和控制中心，通过网络，我们能建立 全国茯至全世界的gps网络，现在我国的青藏烏原形变控制网，国际igs站网都属于广域羌分。现在，第二代定位技术己经相为的成熟, 并在我国各行各业中广泛应用，处于第二代产品的壮年期。第二代gps定位技术，尤其是rtk技术，使用起来还是有许多的缺陷。例如对于大范围地区，由于通信技术的限制，要建立许 多基站的控制网，这是极大的浪费。并且通信还易受到干扰，差分计算也十分繁琐等等。现阶段，以网络rtk为代表的笫三代定位技术已经悄然兴起并蓬勃发展。网络rtk将广域差分技术和传统的rtk技术相结合, 在gps使用密集的地区，山政府建立控制网（城域，省域，全国

7、等），并通过数据屮心和发射台处理和发射差分信号，免去了用户建立 基站的烦扰。用户只要将流动站的gps粗略定位坐标（初始化值）通过gsm/gprs传给控制中心，控制中心根据用八的概略坐标和附近的 合适的参考站（或虚拟参考站）差分，并求得粘确坐标，网络rtk的粘度可以达到厘米级。美国、加拿大、日本等国家甚至建立了全国 范围的cors （连续观测参考站）系统，我国北京也己建成全市的cors系统，并将在北京08奥运发挥璽要的作用。在另一方面，单点定位技术在一个长时间的冷淡期后也得到了发展。精密单点定位技术就是这个发展的成果。它不需要差分，而 是从实际信号的传播出发，充分考虑信号发射、传播和接收的谋差源

8、：通过精密星历，得到精密轨道和精密卫星钟羌，通过各种模型和 算法估计电力层和对流层的影响，绘人限度地减少误差，达到实时或事后分米/丿里米级精度。通过全球范围的观测网络，可以计算出卫星 的轨道和钟差，并通过inmarsat海事卫星传给实时用户。第三代定位技术还处在发展阶段，但可以肯定的是它将极大地减小gps运用难 度，并在未来儿年中更蓬勃地发展。第四代即未来的定位技术是怎样的我们还不得而知，但可以肯定的是，卫星定位导航系统(gnss)会大大地发展：美国政府以证 实gps将増设更多的频道己用于定位；俄罗斯政府也在积极改进原冇的glonass系统,増发更多的卫星；我国政府也在原冇北斗双星系 统的基础上发射第三颗卫星，并将北斗卫星服务改进以适应为未来的船要；欧洲的伽利略系统也已经上马，它吸收了 gps和glonass的 成功经验和失败教训，在信号使用上少了许多限制，必定会大大提高定位