单点动态定位

东南大学硕士学位论文GPS动态精密单点定位（PPP）研究姓名：陈安京申请学位级别：硕士专业：大地测量学与测量工程指导教师：高成发20070122在广义与狭义相对论的综合影响下，卫星钟的变化频率为Ⅳ２争（Ｉ－釜溉（３．２）式中：ｇ为地面重力加速度；ｃ为光速；ａ－为地球平均半径：Ｒ。

为卫星轨道平均半径。

ＧＰＳ卫星钟的标准频率ｆｏ＝１０．２３Ｍｌｌｚ，可得Ⅳ＝Ｏ．００４５５Ｍｌｌｚ（３．３）在综合影响下，卫星钟比地亟钟走得慢，每秒钟相差约０．４５ｍｓ，为消除这一影响，一般将卫星标准频率减小约０．００４５５姗ｚ。

上述讨论，是基于ＧＰＳ卫星作严格的圆周运行。

实际上，６ＰＳ卫星轨道是一个椭圆，而椭圆轨道各点处的运行速度是不同的，相对论效应频率补偿，就不是一个常数。

频率常数补偿，所导致的补偿残差称为相对论效应误差。

它所引入的ＧＰＳ信号时延为蚝：一垒粤ｓｉｎＥ（３．４）吒式中：ｅ为ＧＰＳ卫星椭圆轨道的偏心率；Ｅ为６ＰＳ］！星的偏近地点角；ａ为ＧＰＳ卫星椭圆轨道的长半轴。

当ｅ＝Ｏ．０１，Ｅ－－－９００，相对论效应误差导致的时延达到最大值，即为２２．８９７ｎｓ，这相当于６．８６ｄｍ的站星距离，在精密单点定位中，必须予以考虑。

３．１．３卫星天线相位中心偏差卫星天线相位中心偏差指卫星天线质量中心和相位中心之间的偏差，如图３．１所示（Ａｂｄｃｌ．ｓａｌａｍ，Ｍ．，２００５）。

由于卫星定轨所用的轨道力模型参数是相应于其质心，ＩＧＳ精密星历和卫星钟差也是相应于卫星质量中心，而观测值是接收机天线相位中心和卫星天线相位中心。

这样．就必须顾及卫星天线质量中心和相位中心之间的偏差。

在星固系中卫星相位中心相图３—１天线相位中心偏差对于卫星质心的偏差如表３－１所示。

表３．１星固系中卫星天线相位偏差（ＫｏｕｂａｒａｎｄＨｅｒｏｕｘ，２０００）在星固系中卫星天线相位中心偏差（ｍ）ＸＹＺＢｌｏｃｋＩＩ／ＩＩＡ０．２７９０．０００１．０２３ＢｌｏｃｋＩＩＲ０．００００．００００．０００等聊＝番（ｎ一仍－（１一万ｆ１）ｃ‰，，＋（１一砉）ｃ％Ｊ（３．１４）等ｊＴＥＣ＝—ｆ是，－Ａｔａ一兄ｑ一丢，—‰．ｒ＋ｔｔ一丢，ｅ‰Ｊｃ，∞，－竽ＴＥＣ＝孺ｆ．２（ｍ。

简介精密单点定位--precisepointpositioning（PPP）所谓的精密单点定位指的是利用全球若干地面跟踪站的GPS观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差,对单台GPS接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算。

利用这种预报的GPS卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起算数据;同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GPS定位观测值方程中的卫星钟差参数;用户利用单台GPS双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内的任意位置都可以2-4dm级的精度，进行实时动态定位或2-4cm级的精度进行较快速的静态定位,精密单点定位技术是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技术，也是GPS定位方面的前沿研究方向。

编辑本段精密单点定位基本原理GPS精密单点定位一般采用单台双频GPS接收机,利用IGS提供的精密星历和卫星钟差，基于载波相位观测值进行的高精度定位。

所解算出来的坐标和使用的IGS精密星历的坐标框架即ITRF框架系列一致，而不是常用的WGS-84坐标系统下的坐标，因此IGS精密星历与GPS广播星历所对应的参考框架不同。

编辑本段密单点定位的主要误差及其改正模型在精密单点定位中,影响其定位结果的主要的误差包括:与卫星有关的误差（卫星钟差、卫星轨道误差、相对论效应）;与接收机和测站有关的误差（接收机钟差、接收机天线相位误差、地球潮汐、地球自转等）;与信号传播有关的误差（对流层延迟误差、电离层延迟误差和多路径效应）。

由于精密单点定位没有使用双差分观测值,所有很多的误差没有消除或削弱,所以必须组成各项误差估计方程来消除粗差。

有两种方法来解决：a.对于可以精确模型化的误差，采用模型改正。

b.对于不可以精确模型化的误差,加入参数估计或者使用组合观测值。

如双频观测值组合,消除电离层延迟;不同类型观测值的组合,不但消除电离层延迟,也消除了卫星钟差、接收机钟差;不同类型的单频观测值之间的线性组合消除了伪距测量的噪声,当然观测时间要足够的长,才能保证精度。

rtklib单点定位处理流程RTKLIB单点定位处理流程概述•RTKLIB是一款开源的GPS/GNSS实时运动定位软件，支持单点定位、差分定位和RTK定位等功能。

•单点定位是基于单个接收器的数据进行定位，是最简单的定位方式之一。

•本文将详细介绍RTKLIB单点定位处理的流程。

数据采集1.连接GPS接收器并打开RTKLIB软件。

2.设置接收器参数，包括波特率、卫星系统等。

3.开始接收数据。

数据预处理1.导入接收器数据到RTKLIB软件。

2.配置测站坐标和接收器类型等参数。

3.设置观测数据的时间和卫星系统。

4.进行数据的预处理，包括轨道平滑和时钟偏差估计等。

电离层延迟校正1.使用电离层模型对接收器数据进行电离层延迟校正。

2.根据历史电离层数据和当前接收器数据进行校正计算。

定位计算1.进行接收机位置解算，得出初始的位置估计值。

2.利用接收机的速度和运动模型进行卡尔曼滤波，得到更精确的位置解算结果。

结果分析1.分析位置解算结果的精度和稳定性。

2.根据定位结果进行误差评估和优化。

结论•RTKLIB单点定位处理流程包括数据采集、数据预处理、电离层延迟校正、定位计算和结果分析等多个步骤。

•通过以上流程，可以得到较为准确的单点定位结果。

•RTKLIB是一款功能强大的定位软件，适用于各种测量和导航应用场景。

以上是RTKLIB单点定位处理的流程介绍，希望对你有所帮助。

注：本文章仅供参考，具体操作请参考RTKLIB软件的官方文档。

•连接GPS接收器和计算机，并确保连接正常。

•打开RTKLIB软件，进入数据采集界面。

•在软件中设置接收器的参数，包括波特率、卫星系统等。

•点击“开始”或类似的按钮开始接收数据。

数据预处理•在RTKLIB软件中导入接收器的数据文件。

•进入数据预处理界面，配置测站坐标和接收器类型等参数。

•设置观测数据的时间范围和卫星系统。

•进行数据的预处理，包括轨道平滑和时钟偏差估计等操作。

电离层延迟校正•使用电离层模型对接收器数据进行电离层延迟校正。

单点动态定位基本观测方程一、引言单点动态定位是指通过一个GNSS接收机，利用卫星的信号实现测量对象在地球上的位置、速度和时间等参数。

其基本原理是通过接收卫星发射的信号，测量信号传播时间差，进而计算出接收机与卫星之间的距离。

单点动态定位基本观测方程是实现单点动态定位的核心公式，在GNSS领域具有重要意义。

二、单点动态定位基本观测方程单点动态定位基本观测方程包括伪距观测方程和载波相位观测方程两种形式。

其中伪距观测方程是指通过对卫星发射的信号进行时间测量，计算出接收机与卫星之间的距离；载波相位观测方程则是指通过对信号频率进行测量，计算出接收机与卫星之间的相对距离。

1. 伪距观测方程伪距观测方程可以表示为：ρ_i = c(t_i - t) + I_i + T_i + λ_i(N_i + ∆N) + ε_i其中，ρ_i 表示第 i 颗卫星到达接收机所需时间与光速 c 的乘积，即伪距；t_i 表示第 i 颗卫星发射信号的时间；t 表示接收机接收到信号的时间；I_i 表示第 i 颗卫星的钟差；T_i 表示接收机的钟差；λ_i 表示第i 颗卫星信号的波长，N_i 表示第 i 颗卫星的整周模糊度，∆N 表示整个系统的模糊度偏差，ε_i 表示随机误差。

2. 载波相位观测方程载波相位观测方程可以表示为：Φ_i = c(t_i - t) + I_i + T_i + λ_i(N_i + ∆N) + ε'_i其中，Φ_i 表示第 i 颗卫星到达接收机所需时间与光速 c 的乘积加上相对相位差，即载波相位观测值；其余符号含义同伪距观测方程。

三、单点动态定位基本观测方程中各项误差来源及影响因素单点动态定位基本观测方程中存在多种误差来源及影响因素。

下面将对其进行详细介绍。

1. 电离层延迟误差电离层是指地球大气层中的一层离子层，会对卫星信号的传播产生影响，导致信号传播速度变慢。

这种影响被称为电离层延迟误差。

电离层延迟误差随着频率的增加而增大，因此载波相位观测方程中受到的影响比伪距观测方程更大。

GPS单点定位的原理与方法GPS单点定位的原理和方法GPS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。

它的基本原理是以GPS卫星和用户接收机天线之间的距离（或距离差）观测量为基础，根据已知的卫星瞬时坐标来确定接收机天线所对应的点位，即观测站的位置。

绝对定位和相对定位在观测方式、数据处理、定位精度以及应用范围等方面均有原则区别。

GPS采用单程测距原理，实际观测的站星距离均含有卫星钟和接收机钟同步差的影响（伪距）。

卫星钟差可根据导航电文中给出的有关钟差参数加以修正，而接收机的钟差一般难以预料。

通常将其作为一个未知参数，在数据处理中与观测站坐标一并求解。

一个观测站实时求解4个未知数，至少需要4个同步伪距观测值，即4颗卫星。

绝对定位可根据天线所处的状态分为动态绝对定位和静态绝对定位。

无论动态还是静态，所依据的观测量都是所测的站星伪距。

根据观测量的性质，伪距有测码伪距和测相伪距，绝对定位相应分为测码伪距绝对定位和测相伪距绝对定位。

动态绝对定位中，测码伪距动态绝对定位法是当仅观测4颗卫星时，解算是唯一的。

如果同步观测的卫星数nj大于4颗时，则需利用最小二乘法平差求解。

而利用测相伪距进行动态定位一般无法实时求解，因为获得动态实时解的关键在于能否预先或在运动中可靠地确定载波相位观测值的整周未知数。

因此，实时动态定位中主要采用测码伪距为观测量的方法。

静态绝对定位时，观测站是固定的，可以于不同历元同步观测不同卫星，取得充分多的伪距观测量，通过最小二乘平差提高定位精度。

但如果观测的时间较长，接收机钟差的变化往往不能忽略。

同样，测相伪距静态绝对定位也存在一些问题。

在进行静态绝对定位时，我们需要应用测相伪距法。

由于存在整周不确定性，为了获得更为准确的定位结果，我们需要进行至少3个不同历元对4颗相同卫星的同步观测。

测相伪距观测量精度高，因此可以获得较高的定位精度。

但是，卫星轨道误差和大气折射误差等因素仍会影响定位精度。

精密单点定位原理精密单点定位（PSP）是一种利用全球导航卫星系统（GNSS）数据进行高精度定位的技术。

本文将详细介绍精密单点定位的观测值模型、坐标转换、大气延迟、卫星轨道误差、接收机噪声、数据处理方法及精度评估等方面。

1.观测值模型精密单点定位主要依赖于伪距观测值和载波相位观测值。

伪距观测值是指卫星与接收机之间的几何距离，而载波相位观测值是指卫星信号的相位差。

为了建立观测值模型，我们需要考虑卫星信号传播时间、接收机时钟误差、大气延迟等因素。

2.坐标转换精密单点定位通常采用WGS-84坐标系进行定位。

然而，不同的坐标系之间需要进行转换以获得准确的定位结果。

坐标转换需要考虑地球的形状和旋转，常用的方法包括七参数法、ECEF转换等。

此外，坐标转换误差也是影响定位精度的因素之一。

3.大气延迟大气延迟是指卫星信号在传播过程中受到大气层中的电离层、对流层等因素的影响而产生的时间延迟。

这种延迟会影响到伪距观测值和载波相位观测值的精度，进而影响定位结果。

为了减小大气延迟的影响，可以采用双频观测、电离层网格模型等算法进行修正。

4.卫星轨道误差卫星轨道误差是指卫星的实际位置与轨道预测位置之间的偏差。

这种误差会影响到伪距观测值和载波相位观测值的精度，进而影响定位结果。

为了减小卫星轨道误差的影响，可以采用广播星历、差分技术等算法进行修正。

同时，也可以利用多颗卫星的数据进行相互校正，以减小误差。

5.接收机噪声接收机噪声是指接收机在接收卫星信号时产生的随机误差。

这种误差会影响到伪距观测值和载波相位观测值的精度，进而影响定位结果。

为了减小接收机噪声的影响，可以采用滤波算法、最小二乘法等数据处理方法进行修正。

同时，也可以通过选择高质量的接收机和优化接收机参数来降低噪声影响。

6.数据处理方法数据处理是精密单点定位的关键环节。

数据处理流程包括数据采集、预处理和数据分析三个阶段。

数据采集阶段主要任务是获取高精度的伪距观测值和载波相位观测值。

GPS单点定位的原理与方法GPS（全球定位系统）单点定位是通过利用卫星信号来计算接收器的位置坐标的一种定位方法。

其原理基于三角测量和卫星轨道测量，具体包括以下几个步骤：1.卫星发射信号：GPS系统由一组人造卫星组成，这些卫星在地球上方不断绕行。

每颗卫星都向地面发射微波信号，包含了卫星的精确位置信息和时间信息。

2.接收器接收信号：GPS接收器是我们手持设备或车载设备中的组成部分，能够接收卫星发射的信号。

至少接收到4个卫星的信号时，GPS接收器开始进行定位计算。

信号的接收通常会受到建筑物、树木、峡谷等遮挡物的干扰。

3.信号时间测量：GPS接收器接收到卫星信号后，会测量信号从卫星发射到接收器接收的时间，根据信号的传播速度得出卫星和接收器之间的距离。

4.三角测量定位：至少接收到4个卫星信号后，GPS接收器会通过三角测量计算出接收器与各个卫星之间的距离差，进而确定接收器所在的位置。

5.计算接收器位置：根据接收器与至少4个卫星之间的距离差，GPS接收器可以利用三角测量原理计算出接收器的空间坐标，即经度、纬度和海拔高度。

6.位置纠正：单点定位的结果通常会受到多种误差的影响，如大气延迟、钟差、多普勒效应等。

为了提高定位的精确度，还需要纠正这些误差。

纠正方法包括差分GPS、RTK（实时动态定位）等。

除了上述的基本原理之外，GPS单点定位还可以通过改进方法来提高定位的精确度。

以下是几种常用的方法：1.多星定位：通过接收更多的卫星信号来计算接收器位置，增加多星定位的可靠性和精度。

2.差分GPS：差分GPS是通过两个或多个接收器同时接收卫星信号，其中一个接收器已知位置，用来纠正目标接收器的误差。

这样可以提高定位的精确度。

3.后处理：将接收器记录到的GPS信号数据回传到办公室，在计算机上进行后期处理，利用更复杂的算法和精确的星历文件来提高定位精度。

4.RTK定位：实时动态定位是一种高精度的GPS定位方法，利用地基台接收器和流动台接收器之间的无线通信，可以实现毫米级的定位精度。

精密动态/静态单点定位软件TriP 是国内率先研制成功的专业高精度GPS数据处理软件。

GPS精密单点定位可以替代传统差分相对定位，实现高精度的静态和动态定位，改变了以往只能使用双差相对定位才能达到较高定位精度的作业模式。

技术特点和优势
•单台GPS接收机实现高精度定位
•定位不受作用距离限制
•不需要基准台站
•作业机动灵活
•节约用户成本，提高生产效率
•直接接获得最新的ITRF框架的三维地心坐标
主要应用
TriP实现了在全球范围内利用单台接收机进行高精度定位和测时的功能，在测绘及相关行业具有广阔的应用前景，主要包括：
•西部无图区测图
•区域坐标框架维持和精化
•海岛、岛礁测绘
•长距离动态定位
•无地面控制的航空测量
•海洋测绘
•道路测量
•移动测量
•建立高精度的起算坐标等
软件功能及性能指标
TriP具有处理GPS静态和动态数据的能力，功能强大，软件界面友好，操作简单，数据处理自动化程度高，处理速度快，解算精度高。

精度指标：
•静态定位精度：3mm～3cm；
•动态定位精度：3cm～1dm；
•测时精度：0.1～0.4ns
•天顶绝对ZPD估计精度：优于1cm。