GNSS测量与数据处理第六周作业

GNSS测量与数据处理第六周作业

1.简述GPS载波相位测量的基本原理
载波相位测量（carrier phase measurement）是利用接收机测定载波相位观测值或其差分观测值，经基线向量解算以获得两个同步观测站之间的基线向量坐标差的技术和方法。
载波相位观测量理论上是GPS信号在接收时刻的瞬时载波相位值。但实际上是无法直接测量出任何信号的瞬时载波相位值，测量接收到的是具有多普勒频移的载波信号与接收机产生的参考载波信号之间的相位差。
若卫星S发出一载波信号，该信号向各处传播:
设某一瞬间， 该信号在接收机R处的相位为φR；
在卫星S处的相位为φs，φR和φs (周)为载波相位(某一起始点， 包括整周数)。若载波的波长为入，则卫星S至接收机R间的距离:P =λ（φs-φR）
但因无法观测φs,因此该方法无法实施。
若接收机的震荡器能产生一个频率与初相和卫星载波信号完全相同的基准信号。这样有:任何一个瞬间在接收机处的基准信号的相位等于卫星处载波信号的相位。(φs-φR) 等于接收机产生的基准信号的相位和接收到的来自卫星的载波信号相位之差: ( φs-φR) =Φ(tb) -φ(ta)
某一瞬间的载波相位测量值指的是该瞬间接收机所产生的中Φ(tb) (基准信号相位)和接收到的来自卫星Φ(ta) (载波信号的相位)之差。可以进一步求出该瞬间从卫星到接收机的距离。

2.在高精度GPS测量工作中，为什么需要采用载波相位测量方法进行三维定位。
RTK（Real - time kinematic）实时动态差分法。这是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。
高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值载波。载波相位测量技术是目前高精度定位的主要方法，载波相位测量可以达到毫米级的精度。RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。因此说在高精度GPS测量中，需要采用载波相位测量方法进行三维定位。
3.载波相位测量中，确定整周未知数主要有哪些方法？
（1）用伪距观测值：用伪距观测值来确定整周模糊度连续观测的个历元的载波相位观测值所含的整周模糊度N是相同的，可根据n个历元所求得的整周模糊度的平均值作为最终值，即:

Rk为伪距观测值
该方法的成功与否及所需的时间与伪距测量的精
度密切相关。
（2）用较准确的卫星星历和先验站坐标来确定：
某些情况下用户是可能获得较为精确的先验站坐标的，利用先验站坐标和高精度卫星星历计算出较为精确的卫地距，进而推算出载波相位的整周模糊度。卫星天线相位中心至接收机天线相位中心的几何距离为So，载波相位观测值进行电离层延迟、对流层延迟等改正之后归算为真空中的几何观测量φo，
No=So/λ—φo
求得的No一般为实数，四舍五入之后得到正确的整周模糊度值。
优点:无需进行周跳探测和修复工作。
（3）通过平差计算加以确定：把整周未知数作为待定参数，在平差计算中与其他未知参数一同解出，即可采用公式，按最小二乘法原理，通过平差求解整周未知数。