靜態(tài)GPS控制測(cè)量基線精度統(tǒng)計(jì)研究

王盛

[摘要]簡(jiǎn)述了全球定位系統(tǒng)（GPS）的構(gòu)造特征、測(cè)量道理及有效運(yùn)用，對(duì)影響靜態(tài)GPS展開(kāi)調(diào)控測(cè)量方面精度身分展開(kāi)了闡發(fā)，并提出了一些公道的發(fā)起，以供選擇。

[關(guān)鍵詞]靜態(tài)GPS 控制測(cè)量 精度分析

[中圖分類號(hào)] P2 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-8-164-1

1引言

GPS即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的英文縮寫(xiě)，該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)， 開(kāi)始時(shí)只用于軍事目標(biāo)，其主要目標(biāo)是為海、空、陸三大范疇供給全天候、及時(shí)和全球性的導(dǎo)航功能，還具有優(yōu)良的抗干擾性和保密性。是以，GPS技術(shù)在工程測(cè)量、軍事、通訊、海洋測(cè)量等測(cè)繪范疇開(kāi)展研究及得到了廣泛應(yīng)用及研究。

2靜態(tài)GPS的概況

2.1靜態(tài)GPS的構(gòu)成

GPS包括三大部分：空間GPS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)、用戶GPS信號(hào)接收機(jī)。

（1）用戶GPS信號(hào)接收機(jī)，接收機(jī)機(jī)內(nèi)軟件、硬件以及GPS 數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成完整的GPS 用戶設(shè)備。GPS 領(lǐng)受機(jī)的構(gòu)造分為天線單位和領(lǐng)受單位兩部分。接收機(jī)通常采取機(jī)內(nèi)和機(jī)外兩種直流電源。設(shè)置機(jī)內(nèi)電源的目標(biāo)在于替換外電源時(shí)不間斷持續(xù)觀察。

（2）GPS地面監(jiān)控站地面控制系統(tǒng)由主控制站、監(jiān)測(cè)站、地面天線所構(gòu)成。地面控制站保證搜集由衛(wèi)星傳回的信息，并算出相對(duì)于間隔、衛(wèi)星星歷、大氣校訂等數(shù)據(jù)。

（3）GPS的空間部份是由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星構(gòu)成，即24顆工作衛(wèi)星構(gòu)成，它均勻分布在6個(gè)軌道面上（每一個(gè)軌道面4 顆） ，軌道傾角為55°。另外另有3 顆有源備份衛(wèi)星在軌道運(yùn)行。衛(wèi)星的散布使得在世界任何時(shí)間、任何地方均可觀測(cè)到4 顆以上的衛(wèi)星，并能在衛(wèi)星中預(yù)存導(dǎo)航信息。

2.2靜態(tài)GPS的定位原理

GPS定位的基本原理為：衛(wèi)星不停的發(fā)射本身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息，GPS信號(hào)接收機(jī)接收到信號(hào)后，解算獲得接收機(jī)的位置。三顆衛(wèi)星可展開(kāi)2D定位（經(jīng)度、緯度），四顆衛(wèi)星則可展開(kāi)3D定位（經(jīng)度、緯度及高度）。經(jīng)由過(guò)程領(lǐng)受機(jī)不停的更新領(lǐng)受信息，就能夠計(jì)算出挪動(dòng)方向和速率。

2.3靜態(tài)GPS測(cè)量的特點(diǎn)

相對(duì)通例測(cè)量來(lái)講，GPS測(cè)量首要的特征：（1）高精度；（2）測(cè)站間無(wú)需通視；（3）觀測(cè)時(shí)間短；（4）儀器操作簡(jiǎn)便；（5）全天候作業(yè)；（6）提供三維坐標(biāo)。

3影響控制測(cè)量精確性的因素

3.1靜態(tài)GPS系統(tǒng)

測(cè)量工作者無(wú)法控制的身分，如GPS體系自身，這些身分首要囊括：

（1）搜尋到衛(wèi)星的顆數(shù)，星數(shù)越多，解算模糊值的速率越快、越靠得住。一般最少要四顆才能定位，越多精度會(huì)越高；有時(shí)間為了完成測(cè)量，采取較低的截止高度角，也能取得充足的共同星數(shù)；

（2）衛(wèi)星相對(duì)于接收機(jī)的位置，若是接收到的四顆衛(wèi)星與接收機(jī)相互之間的角度比較好，精度會(huì)比較高，若是衛(wèi)星接近地平面，精度就會(huì)下降；

（3）大氣狀況，特指電離層和對(duì)流層對(duì)GPS信號(hào)的延遲；星信號(hào)傳到GPS接收機(jī)以前，要穿過(guò)對(duì)流層和電離層，都會(huì)對(duì)GPS信號(hào)傳布造成影響。另外，電離層的電子含量將隨空間和時(shí)間產(chǎn)生猛烈轉(zhuǎn)變，是以信號(hào)傳到基準(zhǔn)站和流動(dòng)站時(shí)將產(chǎn)生不一樣的影響，且基線越長(zhǎng)時(shí)，其影響越大。

（4）衛(wèi)星時(shí)鐘偏差，即便衛(wèi)星很是嚴(yán)密龐大，它可以算出一些極細(xì)小的信息，即便衛(wèi)星的定位仍然延續(xù)的被監(jiān)控，但只要有一秒不處于被監(jiān)督的狀況當(dāng)中，且這當(dāng)中一旦造成細(xì)小的定位偏差或衛(wèi)星星歷的偏差，都會(huì)影響到接受器在定位算出時(shí)的準(zhǔn)確性。

（5）多路徑效應(yīng)，就是指，由于接收終端受周圍環(huán)境的影響，導(dǎo)致接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星信號(hào)中還含有折射信號(hào)和反射的影響。比如在高樓林立的樓群中或山脈密林中，衛(wèi)星信號(hào)接收到的折射或反射的概率相當(dāng)大。

3.2觀測(cè)方法

觀測(cè)方法將對(duì)GPS結(jié)果的精確度有很大的影響。觀測(cè)方案的主要內(nèi)容有：坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇、基準(zhǔn)站位置的選擇、觀測(cè)次數(shù)等?；鶞?zhǔn)站位置的選擇除要斟酌周圍環(huán)境身分外，基準(zhǔn)站的坐標(biāo)的精度也是必需斟酌的1個(gè)問(wèn)題。若是基準(zhǔn)站的坐標(biāo)精度較差，則全數(shù)新點(diǎn)坐標(biāo)的精度決不會(huì)高出基準(zhǔn)站。坐標(biāo)系的選擇對(duì)所測(cè)結(jié)果的精度影響很大。

3.3人為因素

GPS調(diào)控部份，主要是因?yàn)殪o態(tài)GPS調(diào)控這一塊的問(wèn)題或用戶在展開(kāi)數(shù)據(jù)處理時(shí)造成的誤差等。這些偏差的造成主要有兩個(gè)方面：（1）運(yùn)算數(shù)據(jù)處理的軟件：（2）數(shù)據(jù)處理軟件的算法不完善對(duì)定位結(jié)果的影響。

靜態(tài)GPS實(shí)踐證明，觀察者的專業(yè)水平與經(jīng)驗(yàn)對(duì)結(jié)果的精度和可靠性影響很大，另外，觀察者必需垂直握住測(cè)桿，使其位于測(cè)點(diǎn)的鉛垂線上，若是展開(kāi)調(diào)控測(cè)量，發(fā)起流動(dòng)站采取三腳架基座對(duì)中整平。觀察者也應(yīng)仔細(xì)檢校GPS裝備，三腳基座和流動(dòng)站測(cè)桿上的水準(zhǔn)器必需查驗(yàn)校訂。

3.4其他因素

如接收機(jī)的靈敏度，觀測(cè)環(huán)境的影響，如地形、地面建筑物、高莊線、較大的水面及發(fā)射天線等將影響無(wú)線電信號(hào)的傳播。因此在觀測(cè)過(guò)程中，觀測(cè)者必須注視周圍環(huán)境的變化。

4結(jié)論及精度分析

經(jīng)由過(guò)程GPS測(cè)量在調(diào)控測(cè)量中的有效運(yùn)用，和經(jīng)典測(cè)量學(xué)相比較，在時(shí)間上，人力、物力的投入及測(cè)量的精度都占絕對(duì)的上風(fēng)。GPS精度因各點(diǎn)情形而異，總結(jié)如下：

（1）GPS控制網(wǎng)選點(diǎn)靈活，布網(wǎng)方便；

（2）GPS測(cè)量精度高。通常雙頻GPS接收機(jī)基線解精度為5mm+lppm，而紅外儀標(biāo)稱精度為5mm+5ppm，GPS測(cè)量精度與紅外儀相稱，但隨著間隔的增加，GPS測(cè)量?jī)?yōu)越性越發(fā)明顯；

（3）GPS調(diào)控測(cè)量操控簡(jiǎn)潔，觀察無(wú)人為因素，根基實(shí)現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化；

（4）提供三維坐標(biāo)。綜上所述，GPS調(diào)控測(cè)量精確度首要受觀測(cè)時(shí)衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量和衛(wèi)星空間散布的影響。GPS領(lǐng)受終端呈現(xiàn)信號(hào)漂移和位置誤差征象，并非源自于領(lǐng)受終端自身，外界有很多不可變的身分，無(wú)時(shí)無(wú)刻都在影響著GPS領(lǐng)受衛(wèi)星信號(hào)，從而使GPS自身呈現(xiàn)各種定位偏離征象。所以，應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)要求選點(diǎn)，選擇最好時(shí)段觀察，盡量地防止人為因素對(duì)領(lǐng)受終端自身的影響，最大水平的賜與GPS一個(gè)優(yōu)良的有效運(yùn)用情況，包管GPS測(cè)量的精度。

參考文獻(xiàn)

[1]張勤，李家權(quán)，全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量原理及其數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)[M]，西安：西安地圖出版社.2001，8.

[2]陳樹(shù)新， GPS整周模糊度動(dòng)態(tài)確定的算法及性能研究[J]，西北工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文.2002.