第六章 - GPS观测方程与定位方法

用GPS信号进行定位的基本方法一、静态定位与动态定位（一）定义1．静态定位2．动态定位（二）动态定位和静态定位1．静态定位：由于接受机的位置固定不动，就可以进行大量的重复观测，所以静态定位可靠性强，定位精度高，在大地测量、工程测量中得到了广泛的应用，是精密定位中的基本模式。

2．动态定位：其特点是测定一个动点的实时位置，多余观测量少、定位精度低。

目前，导航型的GPS接受机可以说是一种广义的动态定位，它除了要求测定动点的实时位置外，一般还要求测定运动载体的状态参数，如速度、时间和方位等。

二、单点定位和相对定位1．定义GPS单点定位也叫绝对定位，就是采用一台接受机进行定位的模式，它所确定的是接受机天线在WGS-84世界大地坐标系统中的绝对位置，所以单点定位的结果也属于该坐标系统。

2．单点定位的优缺点：优点是只需一台接受机即可独立定位，外业观测的组织及实施较为方便，数据处理也较为简单。

缺点是定位精度较低，受卫星轨道误差，钟同步误差及信号传播误差等因素的影响，精度只能达到米级。

所以该定位模式不能满足大地测量精密定位的要求。

但它在地质矿产勘察等低精度的测量领域，仍有着广泛的应用前景。

3．相对定位定义：4．单点定位、相对定位与动、静态的关系在单点定位和相对定位中，又都可能包括静态定位和动态定位两种方式。

其中静态相对定位一般均采用载波相位观测值为基本观测量。

这种定位方法是当前GPS测量定位中精度最高的一种方法，在大地测量、精密工程测量、地球动力学研究和精密导航等精度要求较高的测量工作中被普遍采用。

三、主动式测距和被动式测距1．主动式测距用电磁波测距仪发射测距信号，通过另一端的反射器回来，再由测距仪接受。

如图4-2所示：根据测距信号的往、返传播时间求解出往、返距离2ρ 。

由于电磁波测距仪需在测站点上主动发出测距信号，故称这种测距方式为主动式测距。

主动式测距只需要求一起钟自身能在信号往、返时间段中保持稳定，就不会影响测距精度。

GPS定位算法范文GPS定位算法是指通过全球定位系统（GPS）接收器获取卫星信号，并通过算法计算出接收器的准确位置信息的过程。

GPS定位算法是GPS技术的核心部分，它结合了多种算法和数据处理技术来实现精确的定位结果。

以下将详细介绍GPS定位算法的原理和常用的定位方法。

GPS多边定位法：多边定位法是GPS定位算法中最常用的方法之一、它基于三角形的几何关系，通过计算接收器到多个卫星的距离差异，来确定接收器的位置。

具体步骤如下：1.接收卫星信号：GPS接收器接收来自多颗卫星的信号。

2.计算卫星和接收器的距离：通过卫星信号的传输时间和光速的近似值，计算出接收器到每颗卫星的距离。

3.构建测量方程：利用接收器到卫星的距离和卫星的位置信息，构建一个多元方程组。

4.求解方程组：通过数值计算方法，求解多元方程组，得到接收器的坐标。

加权平均法：加权平均法是一种改进的多边定位法，它考虑到了卫星的精度和信号强度对定位结果的影响。

具体步骤如下：1.接收卫星信号：GPS接收器接收来自多颗卫星的信号。

2.计算卫星和接收器的距离：通过卫星信号的传输时间和光速的近似值，计算出接收器到每颗卫星的距离。

3.选择可用的卫星：根据卫星信号的强度和预先定义的阈值，选择可用于定位的卫星。

4.加权计算：根据卫星信号的精度和信号强度，对接收器到每颗卫星的距离进行加权计算。

5.构建加权测量方程：利用加权后的距离和卫星的位置信息，构建一个加权多元方程组。

6.求解方程组：通过数值计算方法，求解加权多元方程组，得到接收器的坐标。

信号处理和误差校正：在实际应用中，GPS定位算法还需要进行信号处理和误差校正。

信号处理主要包括卫星信号的解调、解码和误差校正，以提高接收器对信号的处理能力和定位精度。

误差校正主要包括对大气延迟、钟差等误差进行校正，以提高定位结果的准确性。

总结：GPS定位算法是通过计算接收器到多颗卫星的距离，实现接收器位置定位的算法。

多边定位法和加权平均法是常用的GPS定位算法，它们基于三角形的几何关系，通过计算距离差异来确定接收器的位置。

GPS测量原理及应用各章知识点总结桂林理工大学测绘08-1 JL（纯手打）第一章绪论1、GPS系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。

能为各个用户提供三维坐标和时间。

2、GPS卫星位置采用WGS-84大地坐标系3、GPS经历了方案论证、系统论证、生产试验三个阶段。

整个系统包括卫星星座、地面监控部分、用户接收机部分。

4、GPS基本参数为：卫星颗数为21+3，卫星轨道面个数为6，卫星高度为20200km，轨道倾角为55度，卫星运行周期为11小时58分，在地球表面任何时刻，在高度较为15度以上，平均可同时观测到6颗有效卫星，最多可以达到9颗。

5、应用双定位系统的优越性：能同时接收到GPS和GLONASS卫星信号的接收机，简称为双系统卫星接收机。

（1）增加接收卫星数。

这样有利于在山区和城市有障碍物遮挡的地区作业（2）提高效率。

观测卫星数增加，所以求解整周模糊度的时间缩短，从而减少野外作业时间，提高了生产效率。

（3）提高定位的可靠性和精度。

因观测的卫星数增加，用于定位计算的卫星数增加，卫星几何分布也更好，所以提高了定位的可靠性和精度。

6、在GPS信号导航的定位时，为了解算测站的三维坐标，必须观测4颗（以上）卫星，称为定位星座。

7、PRN----------卫星所采用的伪随机噪声码8、在导航定位测量中，一般采用PRN编号。

9、用于捕获信号和粗略定位的为随机码叫做C/A码（又叫S码），用于精密定位的精密测距码叫P码10、GPS系统中各组成部分的作用：卫星星座1、向广大用户发送导航定位信息。

2、接收注入站发送到卫星的导航电文和其他相关信息，并通过GPS信号电路，适时的发送给广大用户。

3、接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时的改正运行偏差和启用备用时钟等。

地面监控系统地面监控系统包括1个主控站，3个注入站和5个监测站。

1、监测和控制卫星上的设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行。

GPS定位原理和简单公式GPS是全球定位系统的缩写，是一种通过卫星系统来测量和确定地球上的物体位置的技术。

它利用一组卫星围绕地球轨道运行，通过接收来自卫星的信号来确定接收器（GPS设备）的位置、速度和时间等信息。

GPS定位原理基于三角测量原理和时间测量原理。

1.三角测量原理：GPS定位主要是通过测量接收器与卫星之间的距离来确定接收器的位置。

GPS接收器接收到至少4颗卫星的信号，通过测量信号的传播时间得知信号的传播距离，进而利用三角测量原理计算出接收器的位置。

2.时间测量原理：GPS系统中的每颗卫星都具有一个高精度的原子钟，接收器通过接收卫星信号中的时间信息，利用接收时间和发送时间之间的差值，计算出信号传播的时间，从而进一步计算出接收器与卫星之间的距离。

简单的GPS定位公式：1.距离计算公式：GPS接收器与卫星之间的距离可以通过测量信号传播时间得到。

假设接收器与卫星之间的距离为r，光速为c，传播时间为t，则有r=c×t。

2.三角测量公式：GPS定位是通过测量与至少4颗卫星的距离，来计算接收器的位置。

设接收器的位置为(x,y,z)，卫星的位置为(x_i,y_i,z_i)，与卫星的距离为r_i，根据三角测量原理，可得到以下方程：(x-x_1)^2+(y-y_1)^2+(z-z_1)^2=r_1^2(x-x_2)^2+(y-y_2)^2+(z-z_2)^2=r_2^2...(x-x_n)^2+(y-y_n)^2+(z-z_n)^2=r_n^2这是一个非线性方程组，可以通过迭代方法求解，求得接收器的位置。

3.定位算法：GPS定位一般使用最小二乘法来进行计算。

最小二乘法是一种数学优化方法，用于最小化误差的平方和。

在GPS定位中，通过最小化测量距离与计算距离之间的差值的平方和，来确定接收器的位置。

总结：GPS定位原理基于三角测量和时间测量原理，通过测量接收器与卫星之间的距离，利用三角测量公式和最小二乘法来计算接收器的位置。

GPS导航定位原理以及定位解算算法全球定位系统（GPS）是一种基于卫星导航的定位技术。

其基本原理是通过接收来自卫星系统的信号，并利用这些信号的时间差来计算接收器与卫星之间的距离，进而确定接收器的位置。

GPS定位原理：1.卫星信号发射：GPS系统由一组运行在地球轨道上的卫星组成。

这些卫星通过周期性地广播信号来与地面上的GPS接收器进行通信。

2.接收器接收信号：GPS接收器接收来自卫星的信号，一般至少需要接收到4颗卫星的信号才能进行定位。

3.信号延迟计算：GPS接收器通过测量信号从卫星发射到接收器接收的时间来计算信号的传播延迟，然后将延迟转换为距离。

4.距离计算：GPS接收器通过比较接收的信号与预先知道的卫星发射信号之间的时间差，进而计算出接收器与卫星之间的距离。

5.定位解算：通过同时计算接收器与多颗卫星之间的距离，可以确定接收器所在的位置。

这一过程通常使用三角测量或者多路径等算法来完成。

GPS定位解算算法：1.平面三角测量：这是一种常用的定位解算算法。

通过测量接收器与至少三颗卫星之间的距离，可以得到三个方程，从而确定接收器的位置。

2.弧长法：这一算法通过测量接收器与至少四颗卫星之间的距离，将每个卫星看作是一个弧线，然后通过计算不同卫星间弧线的交点来确定接收器的位置。

3.最小二乘法：这种算法将测量误差最小化，通过最小二乘法来计算接收器与卫星之间的距离和接收器的位置。

4.系统解算：该算法利用多个时间点上的观测数据，通过组合计算来减小误差，精确确定接收器的位置。

GPS定位解算算法根据具体的应用场景和精度要求有所不同，不同的算法有着各自的优缺点。

在实际应用中，通常结合多种算法进行定位，以提高精度。

同时，还可以通过使用差分GPS（DGPS）来消除大气延迟和接收器误差，进一步提高定位精度。

总结：GPS导航定位原理基于卫星信号的接收和测量，通过计算信号传播的时间差来确定接收器与卫星之间的距离，并通过不同的算法进行定位解算。

掌握测绘技术中的GPS测量和卫星定位方法GPS（全球定位系统）是一种利用卫星定位技术进行测量的方法。

它已经广泛应用在测绘领域中，为我们提供了高精度、高效率的测量数据。

本文将重点介绍GPS测量和卫星定位方法，并探讨其在测绘技术中的应用。

一、GPS测量的原理GPS测量是利用卫星发射的无线电信号进行测量的技术。

GPS系统由一组卫星组成，它们围绕地球轨道运行，并向地面发射信号。

接收这些信号的接收器可以计算出接收信号的时间差，通过这个时间差和信号传播速度的关系，可以计算出接收器与卫星之间的距离。

通过接收多个卫星的信号，可以计算出接收器的准确位置。

二、卫星定位方法卫星定位是利用GPS卫星系统进行定位的方法。

它可以被用于测量地面上某一点的经度、纬度和海拔高度。

卫星定位的精度主要取决于接收器与卫星的可见程度，接收器的质量和外界环境等因素。

在实际应用中，我们需要选择能够接收到尽可能多的卫星信号的位置，并且使用高质量的GPS接收器来确保测量结果的准确性。

三、GPS测量的应用GPS测量在测绘技术中有着广泛的应用。

首先，它可以用于测量地表的形状和高程。

通过记录多个点的经纬度和海拔高度，我们可以创建一幅精确的地形地貌图。

其次，GPS测量可以用于测量地球的形状和尺寸。

通过测量不同地点的经纬度和距离，我们可以计算出地球的准确形状和尺寸。

最后，GPS测量还可以用于测量物体的移动速度和方向。

通过监测物体在地球上的位置变化，我们可以计算出其移动速度和方向。

四、GPS测量的优势相比传统的测量方法，GPS测量具有如下优势。

首先，它具有高精度。

由于GPS系统本身的准确性和测量器的精确性，GPS测量可以提供高精度的测量数据。

其次，GPS测量具有高效率。

利用GPS系统，我们可以同时接收多个卫星的信号，从而大大提高测量速度和效率。

此外，GPS测量还具有易操作和远程测量的特点，可以减少人力投入和测量成本。

五、GPS测量的挑战GPS测量也面临一些挑战。

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第四章GPS定位的观测量和观测方程GPS定位要解决两个问题：一是观测瞬间GPS卫星的空间位置。

解决方法：通过导航电文中的卫星星历来确定。

（前已述）二是测站点卫星之间的距离。

解决方法：通过测定信号传播时间计算.传播时间通过GPS的观测量计算的。

4。

1 GPS的主要观测量主要观测量：码伪距： C1、P1、P2载波相位：L1、L2多普勒 D1、D2即：1）L1载波相位观测值(L1)2)L2载波相位观测值(L2）3）调制在L1上的C/A—code伪距(C1）4）调制在L1上的P—code伪距（P1)5)调制在L2上的P—code伪距（P2)6) L1载波Dopple观测值（D1）7) L2载波Dopple观测值（D1）在 RINEX 2。

10 中, 定义了下列观测值类型：L1,L2：L1 和 L2 上的相位观测值;C1：采用L1上 C/A 码所测定的伪距;P1， P2:采用L1、L2 上的 P 码所测定的伪距；D1 ， D 2：L1 和 L2 上的多普勒频率;T1, T2：子午卫星的150( T1) 和400 MHz( T2）信号上的多普勒积分；S1， S2: 接收机所给出的 L1、L2 相位观测值的原始信号强度或 SNR 值。

在反欺骗（ AS）之下所采集的观测值将被转换为“L2”或“P2”，并将失锁指示符( 见表9-2）的第二位置1。

观测值的单位：载波相位为周, 伪距为 m，多普勒为 Hz,子午卫星为周, SNR 等则与接收机有关。