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天线高对GPS定位影响的研究

谭家兵  
【摘要】:目前,GPS全球定位技术正以日新月异的速度向前发展,并且正在全面取代常规测量技术。可以预见,在不远的将来,GPS全球定位技术将以其在各方面的优点彻底取代常规测量技术。这就要求我们的每一位测绘工作者必须全面正确地掌握GPS定位技术,以便更好的为国民经济建设服务。否则将被高速发展的GPS全球定位技术所淘汰。 由于GPS发展很快,所以忽视了一些必须解决的问题,比如天线高对GPS定位的影响到底有多大,是可以忽略还是必须消除,从前从未有人做过分析,只是凭经验在计算坐标时简单的忽视天线高,因为经验表明天线高对坐标的影响很小。所以GPS外业工作者在只需求坐标时常常不重视天线高的量取工作,甚至不量天线高,GPS内业工作者在计算坐标时常常不输入天线高。但是正是这一问题常常导致坐标的精度超限,以致于到返工重做时人们还不知道其中的原因,给GPS测绘工作带来非常严重的困扰。所以必须彻底解决这一问题。 本文研究思路:先从理论上分析天线高对GPS定位的影响,再用实验数据检验理论分析的结果的正确性。由于GPS定位的内业数据处理结果有基线解算,无约束平差两个中间结果,以及最终结果约束平差结果,所以无论理论分析,还是实验论证,都必须先分析天线高对基线解算结果的影响,再分析天线高对无约束平差结果的影响,最后分析天线高对约束平差结果的影响。 1 GPS定位 GPS定位分为绝对定位和相对定位两种。绝对定位是确定一个点在1984年世界大地坐标系中的绝对坐标,而在1984年世界坐标系中的绝对坐标是三维坐标,而且是三维空间直角坐标,这种三维直角坐标同常规测量技术确定的平面直角坐标完全不同,加上其精度较低,目前只能达到3~40mm。因此其一般不用于专业的测绘领域,仅用于运动载体的导航。相对定位是确定几个点之间的相对位置,相对定位时必须有至少两个已知点,这些已知点已经有常规测量技术确定的平面直角坐标,这是相对定位时确定其它点平面直角坐标的已知条件。由于相对定位所用的直接观测量精度比绝对定位高得多,并且采用了求差的数学模型,使得观测量中的相关误差被大大削弱,所以其定位精度非常高,已达毫米级,加之其最终的平差结果是我们能直接采用的平面直角坐标(目前GPS定位的坐标必须转化为同常规测量技术确定的平面直角坐标一样的坐标才能直接使用),所以其在专业的测绘领域运用非常广,而且发展很快。本文研究的是天线高对GPS相对定位的影响。相对定位同样分为外业工作和内业工作,内业工作分为四个步骤:数据导入;基线解算;无约束平差;约束平差。也就是说,GPS相对定位的中间结果有两个,即基线解算结果和无约束平差,最终结果是约束平差。 2 天线高 天线高是指GPS接收机天线的相位中心至观测点标志中心顶端的垂直距离。一般分为上


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