GPS定位原理 绝对定位 相对定位 差分模型 单点差分 局域差分 广域差分

GPS差分定位的原理与技巧引言全球定位系统（GPS）是一项利用卫星信号进行定位的技术，而差分定位则是GPS技术中的一种精确定位方法。

通过差分定位，我们可以在各种环境条件下获得更准确的位置信息。

本文将介绍GPS差分定位的原理和一些常用的技巧。

一、GPS差分定位的原理1.1 卫星定位原理GPS系统由一系列卫星组成，这些卫星分布在地球轨道上，并通过无线电信号将位置和时间信息传输到地面接收器中。

地面上的接收器通过接收至少三颗卫星的信号，并根据信号传播时间来确定自身的位置。

1.2 差分定位原理差分定位使用了额外的参考站和接收器，参考站接收到卫星信号后根据已知的位置信息计算出精确的位置，并将该信息传输给需要定位的接收器。

接收器通过参考站提供的信息进行差分计算，从而得出更准确的位置信息。

二、GPS差分定位的技巧2.1 双频测量双频测量是提高差分定位精度的有效技巧之一。

在传统的单频GPS接收器中，测量信号的频率只有L1波段（约1.575 GHz）。

而双频接收器可以同时接收L1和L2波段的信号，通过测量两个波段之间的相位差异，可以消除大气延迟等误差，提高位置测量的准确性。

2.2 选择合适的参考站选择合适的参考站对于差分定位的精确性至关重要。

参考站应该位于距离需要定位的位置较近的地方，并且在同一时刻接收到与目标接收器相同的卫星信号。

较近的距离可以减少信号在大气和地球表面传播过程中的误差，确保参考站与目标接收器之间的测量结果一致。

2.3 实时差分定位实时差分定位是指在接收器附近设置一个移动的参考站，实时计算并广播差分信息。

接收器通过接收差分信息进行实时定位，可以实现高精度的实时导航。

这种技巧广泛应用于航空、海洋和陆地测量等领域。

2.4 接收器设置与运维为了获得高质量的差分定位结果，接收器的设置和运维也非常重要。

首先，接收器应该放置在开阔的空地上，以便接收到更多的卫星信号。

其次，接收器的天线应与卫星视线保持良好的对齐，避免信号的阻塞或干扰。

第一部分：名词解释春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点真近点角：在轨道平面上卫星与近地点之间的地心角距.升交点赤经：在地球平面上，升交点与春分点之间的地心夹角. 近地点角距：在轨道平面上近地点与升交点之间的地心角距.天球：指以地球质心为中心，半径r为任意长度的一个假想球体。

为建立球面坐标系统，必须确定球面上的一些参考点、线、面和圈。

岁差：指由于日月行星引力共同作用的结果，使地球自转轴在空间的方向发生周期性变化。

章动：北天极除了均匀地每年西行以外，还要绕着平北天极做周期性的运动。

轨迹为一椭圆。

极移：地球自转轴相对于地球体的位置不是固定的，地极点在地球表面上的位置随时间而变化的现象称为极移历元：在天文学和卫星定位中，与所获取数据对应的时刻也称历元。

轨道：卫星在空间运行的轨迹轨道参数：描述卫星轨道位置和状态的参数卫星星历：描述卫星运动轨道的信息，是一组对应某一时刻的轨道根数及其变率预报星历：是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文传递给用户，经解码获得所需的卫星星历，也称广播星历后处理星历：是一些国家的某些部门根据各自建立的跟踪站所获得的精密观测资料，应用与确定预报星历相似的方法，计算的卫星星历。

GPS卫星所发射的信号包括载波信号、P码（或丫码）、C/A码和数据码（或D 码）等多种信号分量，其中P码和C/A码统称为测距码。

（1）码的概念：表达不同信息的二进制数及其组合，称为码（2）随机噪声码：对某一时刻来说，码元是0或1完全是随机的，这种码元幅度的取值完全无规律的码序列。

导航电文：导航电文是包含有关卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由C/A码捕获P码等导航信息的数据码（或D码）。

绝对定位：也称单点定位，是指在协议地球坐标系中，直接确定观测站相对于坐标原点（地球质心）绝对坐标的一种方法。

相对定位：用至少两台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。

GPS差分定位原理与解算方法介绍导语：全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）已经成为现代社会中不可或缺的一部分。

它的差分定位原理和解算方法是GPS定位精度提高的重要手段。

本文将从基本原理、差分定位方法和解算流程三个方面进行介绍，希望能带给读者更深入的了解。

一、GPS差分定位的基本原理GPS差分定位技术主要通过消除卫星信号传输过程中的时间延迟和误差，提高定位的精度。

其基本原理如下：1.1 卫星信号传输的时间延迟在GPS定位过程中，卫星信号需要经过大气层的传输。

然而，大气层中存在电离层和对流层等不均匀介质，会导致信号的传输速度和路径发生变化，从而引起时间延迟。

这种时间延迟是影响GPS定位精度的主要因素之一。

1.2 接收机和卫星钟差接收机和卫星钟差也会对GPS定位的精度产生影响。

接收机钟差是指接收机内部时钟的不准确性，而卫星钟差是指卫星内部时钟的不准确性。

误差累积后，会使GPS定位出现较大的误差。

二、GPS差分定位的方法GPS差分定位的方法有静态差分定位和动态差分定位两种。

2.1 静态差分定位静态差分定位主要适用于定位场景相对固定的情况，如建筑物测量和基础设施监测等。

它的工作原理是通过一个称为参考站（Reference Station）的固定GPS接收机对已知位置进行定位，并计算多普勒、钟差和大气层延迟等误差参数。

然后，通过无线通信将这些参数传输给移动接收机，移动接收机利用这些参数进行定位。

2.2 动态差分定位相对于静态差分定位，动态差分定位更适用于移动环境中的定位，如汽车导航和船舶定位等。

动态差分定位的关键是实时计算接收机位置的误差参数，并将其发送给移动接收机进行定位。

通常，这种方法需要两个或更多的接收机组成一个虚拟基线，并使用这些接收机之间的数据进行定位。

三、GPS差分定位的解算流程GPS差分定位的解算流程包括差分基准站的建立、测量数据的采集和处理。

3.1 差分基准站的建立差分基准站是差分定位的核心组成部分，它记录了精确的位置和时间信息，并对卫星信号进行实时观测和处理。

GPS相对定位原理1. 相对定位原理概述不论是测码伪距绝对定位还是测相伪距绝对定位，由于卫星星历误差、接收机钟与卫星钟同步差、大气折射误差等各种误差的影响，导致其定位精度较低。

虽然这些误差已作了一定的处理，但是实践证明绝对定位的精度仍不能满足精密定位测量的需要。

为了进一步消除或减弱各种误差的影响，提高定位精度，一般采用相对定位法。

相对定位，是用两台GPS接收机，分别安置在基线的两端，同步观测相同的卫星，通过两测站同步采集GPS数据，经过数据处理以确定基线两端点的相对位置或基线向量（图1-1）。

这种方法可以推广到多台GPS接收机安置在若干条基线的端点，通过同步观测相同的GPS卫星，以确定多条基线向量。

相对定位中，需要多个测站中至少一个测站的坐标值作为基准，利用观测出的基线向量，去求解出其它各站点的坐标值。

图1-1 GPS相对定位在相对定位中，两个或多个观测站同步观测同组卫星的情况下，卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以与大气层延迟误差，对观测量的影响具有一定的相关性。

利用这些观测量的不同组合，按照测站、卫星、历元三种要素来求差，可以大大削弱有关误差的影响，从而提高相对定位精度。

根据定位过程中接收机所处的状态不同，相对定位可分为静态相对定位和动态相对定位（或称差分GPS定位）。

2. 静态相对定位原理设置在基线两端点的接收机相对于周围的参照物固定不动，通过连续观测获得充分的多余观测数据，解算基线向量，称为静态相对定位。

静态相对定位，一般均采用测相伪距观测值作为基本观测量。

测相伪距静态相对定位是当前GPS 定位中精度最高的一种方法。

在测相伪距观测的数据处理中，为了可靠的确定载波相位的整周未知数，静态相对定位一般需要较长的观测时间（1.0h~3.0h ），称为经典静态相对定位。

可见，经典静态相对定位方法的测量效率较低，如何缩短观测时间，以提高作业效率便成为广大GPS 用户普遍关注的问题。

理论与实践证明，在测相伪距观测中，首要问题是如何快速而精确的确定整周未知数。

GPS差分定位技术的原理与方法GPS（全球卫星定位系统）差分定位技术是一种基于卫星导航系统的高精度定位方法。

通过差分定位技术，可以提高GPS信号的精度，并消除许多常规GPS定位中的误差。

本文将介绍GPS差分定位技术的原理与方法。

一、GPS定位原理GPS定位原理是基于接收来自多颗卫星的信号，通过计算所接收的信号在时间和空间上的差异，从而确定接收器的位置。

GPS定位原理的核心是三角测量原理，即通过测量卫星发送信号的时间差来确定接收器的位置。

由于GPS信号的传播速度非常快（每秒约300,000公里），所以接收器只需测量很小的时间差即可精确定位。

二、GPS定位误差然而，由于一些因素的干扰，GPS定位中存在一定的误差。

主要的定位误差包括钟差误差、大气延迟、多径效应和接收器误差等。

1. 钟差误差：卫星和接收器内部的时钟可能存在微小的不同步，这会导致测量时间差的误差。

为了解决这个问题，GPS系统会周期性地向接收器发送时间校正信息，使接收器的时钟与卫星同步。

2. 大气延迟：GPS信号在穿过大气层时会受到大气延迟的影响，导致信号的传播速度变慢。

这会引起定位误差。

为了消除大气延迟的影响，差分定位技术采用一种参考站的数据来校正信号。

3. 多径效应：多径效应是指GPS信号在传播过程中会经过多个路径，其中部分路径是经过地面反射的。

当接收器接收到这些反射信号时，会产生干扰，导致定位误差。

差分定位技术通过使用基准站的数据来判断和校正多径效应。

4. 接收器误差：接收器本身也可能存在一些误差，例如机械误差、电子噪声等。

这些误差会影响GPS定位的准确性。

三、GPS差分定位技术差分定位技术是一种通过比较基准站的测量结果和移动站的测量结果，来校正移动站定位误差的方法。

差分定位技术主要分为实时差分定位和后续差分定位两种。

1. 实时差分定位：实时差分定位是指在接收器接收GPS信号的同时，将同一时间基准站接收到的信号数据通过无线电或互联网传输给移动站，移动站利用基准站的数据来校正定位误差。

GNSS测量中的相对定位技术与绝对定位技术概述：全球导航卫星系统（GNSS）是一种基于卫星定位和导航的技术体系，通过利用多颗卫星进行信号传输和接收，可以实现导航、定位和测量等功能。

在现代社会中，人们对GNSS的依赖程度越来越高，其中相对定位技术和绝对定位技术是GNSS测量中两种重要的定位方法。

本文将探讨GNSS测量中的相对定位技术和绝对定位技术的原理、应用及其优缺点。

相对定位技术：相对定位技术是指利用测量接收机和信号接收过程中的差异来实现定位的方法。

常见的相对定位技术包括载波相位差分（CPD）和伪距差分（PRD）两种。

载波相位差分（CPD）是通过测量信号在信号接收机的载波相位差异来计算位置。

此方法精度高，但需要使用复杂的算法对多路径干扰进行校正。

CPD技术主要用于高精度测量领域，如地壳运动、地形测量等。

伪距差分（PRD）是通过测量信号的接收时间和信号发射时间之差来计算位置。

与CPD相比，PRD技术的算法较简单，适用于大范围的定位应用，如车辆导航、物流追踪等。

绝对定位技术：绝对定位技术是指利用接收到的卫星定位信号，直接计算位置的方法。

常见的绝对定位技术包括全球定位系统（GPS）、伽利略卫星导航系统（Galileo）和北斗卫星导航系统（BeiDou）等。

GPS是最为广泛使用的GNSS系统之一，在全球范围内提供位置和时间信息。

通过接收到至少四颗以上的卫星信号，GPS可以实现精度较高的定位。

伽利略和北斗系统与GPS类似，但分别由欧洲和中国开发和部署。

这些系统的绝对定位技术在航空、航海、军事和智能交通等领域得到广泛应用。

相对定位技术与绝对定位技术的比较：相对定位技术和绝对定位技术在GNSS测量中各有其优缺点。

相对定位技术的优点在于其精度较高，可以实现亚米级或更高精度的测量。

相对定位技术的算法复杂且时间较长，但相比绝对定位技术的构建和维护成本要低。

绝对定位技术的优点在于其速度快，可以实时获得定位结果。

绝对定位技术的构建和维护成本较高，但相比相对定位技术，它的算法更简单易用。

GPS差分技术原理及使用方法详解引言在现代社会，全球定位系统（GPS）在各行各业中得到广泛应用，它不仅为导航提供了便利，还在地质勘探、气象预报、航空航海、农业等领域发挥了重要作用。

然而，由于各种原因，GPS的定位精度常常无法满足实际需求。

为了解决这一问题，差分技术应运而生。

本文将介绍GPS差分技术的原理和使用方法，以帮助读者更好地了解并应用该技术。

一、GPS差分技术原理1.1 单基站差分技术原理单基站差分技术通过相邻两个接收机（基站和流动站）之间的距离差来消除卫星和接收机间的误差。

接收机将基站接收到的GPS信号和自身接收到的GPS信号进行比较，通过计算两者之间的误差差异，得到卫星发射信号的真实误差。

然后，将这些误差差异应用于流动站的GPS信号处理过程中，从而提高了定位的精度。

1.2 多基站差分技术原理多基站差分技术是在单基站差分技术的基础上发展而来的一种更为高级的差分技术。

它通过使用多个基站来进一步减小测量误差。

具体来说，多个基站接收到的GPS信号被同时处理，并通过对比差异，计算出卫星发射信号的真实误差。

然后，这些误差信息被应用于测量对象的GPS信号处理中，从而提高定位的精度。

二、GPS差分技术使用方法2.1 高精度测量中的应用GPS差分技术在高精度测量中有着广泛的应用，如地质勘探、大地测量、建筑工程等。

在进行测量前，需要设置好差分基站和流动站的位置，并确保它们之间的通信正常。

接下来，通过差分数据的计算和处理，可以得到更准确、更精确的测量结果。

2.2 车辆导航中的应用差分技术在车辆导航中起着重要的作用。

传统GPS导航系统常常遇到由于建筑物、电线等遮挡物而导致的定位不精确的问题。

通过使用差分技术，车辆导航系统可以获得更准确的位置信息，减少误差并提供准确的导航指引。

2.3 农业中的应用差分技术在农业领域被广泛应用。

农民可以借助差分技术精确定位农田的边界和位置，从而更好地规划种植布局和施肥浇水。

此外，在农业机械作业中，差分技术也可以提供更精准的定位信息，有助于农民提高作业效率和质量。

9.预报星历：是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文，传递给用户，经解码获得所需的卫星星历，也称广播星历。

包括：1）相对某一参考历元的开普勒轨道参数2）必要的轨道摄动项改正参数3）参考星历18.宽巷与窄巷定义：宽巷（Wide-lane）解：宽巷组合观测值窄巷（Narrow-lane）解：窄巷组合观测值。

32.协议天球坐标系：为建立一个与惯性坐标系相接近的坐标系，通常选择某一时刻t0作为标准历元，并将此刻地球的瞬时自转轴（指向北极）和地心至瞬时春分点的方向，经过该瞬时岁差和章动改正后，作为z轴和x轴。

33.协议地球坐标系CTS：以协议地极为基准点的地球坐标系称为协议地球坐标系34.天球空间直角坐标系：原点位于地球的质心，z轴指向天球的北极，x轴指向春分点γ，y轴与x、z轴构成右手坐标系。

35.天球球面坐标系：原点位于地球的质心，赤经α为含天轴和春分点的天球子午面与经过天体s的天球子午面之间的交角，赤纬δ为原点至天体的连线与天球赤道面的夹角，向径r为原点至天体的距离。

36.地心空间直角坐标系：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向格林尼治平子午面与赤道的交点E，Y轴垂直于XOY平面构成右手坐标系。

37.地心大地坐标系：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球短轴与地球自转轴重合，大地纬度B为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角，大地经度L为过地面点的椭球子午面与格林尼治平大地子午面之间的夹角，大地高H为地面点沿椭球法线至椭球面的距离。

二、简答题4. 地面监控系统组成几个部分作用？主控站—管理协调各部分作用，编制导航电文送往注入站监测站—伪距测量各卫星，记录气象元素传送给主控站注入站—向GPS卫星输入导航电文和其他命令通信和辅助系统—数据传输和其他辅助服务7. 在协议地球坐标系中GPS卫星位置的计算步骤：（1）计算真近点角fs（2）计算升交距角及轨道摄动改正项（3）计算升交距角、卫星的地心距离及轨道倾角（4）计算卫星在轨道坐标系中的坐标（5）计算升交点的经度（6）计算在协议地球坐标系中的空间直角坐标。