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一、GPS 定位的基本原理

(四) 相對(duì)定位的原理

相對(duì)定位是用兩臺(tái)接收機(jī)分別安置在基線兩端，同步觀測(cè)相通的 GPS 衛(wèi)星，確定基線端點(diǎn)的相對(duì)位置或坐標(biāo)差。若已知其中一點(diǎn)坐標(biāo)后，可求得另一點(diǎn)坐標(biāo)。同樣，多臺(tái)接收機(jī)安置在多條基線上同步觀測(cè)相通衛(wèi)星，可以確定多條基線向量。

在兩個(gè)觀測(cè)站或多個(gè)觀測(cè)站同步觀測(cè)相同衛(wèi)星的情況下，衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差以及電離層和對(duì)流層的折射誤差等觀測(cè)量的影響具有一定的相關(guān)性。利用這些觀測(cè)量的不同組合(求差)進(jìn)行相對(duì)定位，可有效地消除或減弱相關(guān)誤差的影響，提高相對(duì)定位的精度。

假設(shè)安置在基線端點(diǎn)的接收機(jī) T(i=1,2)，對(duì) GPS 衛(wèi)星 sj 和 sk,于歷元 t1 和 t2 進(jìn)行了同步觀測(cè)，則可得以下獨(dú)立的載波相位觀測(cè)量：

在靜態(tài)相對(duì)定位中，目前普遍應(yīng)用的重要組合形式有單差、雙差和三差。

GPS 相對(duì)定位原理圖

單差，即不同觀測(cè)站同步觀測(cè)相同衛(wèi)星所得觀測(cè)量之差。其表達(dá)形式為：

雙差，即不同觀測(cè)站同步觀測(cè)同一組衛(wèi)星所得單差之差。其表達(dá)形式為：

三差，即于不同歷元同步觀測(cè)同一組衛(wèi)星所得觀測(cè)量的雙差之差。其表達(dá)形式為：

二、靜態(tài)相對(duì) GPS 定位技術(shù)

近年來(lái)，由于 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)的發(fā)展，使得確定兩點(diǎn)之間的相對(duì)位置有多種作業(yè)方式可供選擇。在地籍測(cè)量中，主要根據(jù) GPS 硬件和軟件條件、測(cè)量目的、精度要求以及觀測(cè)條件等確定不同的作業(yè)方式。目前，地籍測(cè)量中應(yīng)用的靜態(tài) GPS 測(cè)量作業(yè)方式主要有經(jīng)典靜態(tài)測(cè)量和快速靜態(tài)測(cè)量?jī)煞N。

(一) 經(jīng)典靜態(tài)相對(duì)定位

該作業(yè)方式是采用兩套(或兩套以上)接收設(shè)備，分別安置在一條(或數(shù)條)基線的端點(diǎn)，同步觀測(cè) 4 顆以上衛(wèi)星，每時(shí)段長(zhǎng) 45min 至 2h 或更長(zhǎng)。這種作業(yè)模式所觀測(cè)過(guò)的基線邊，應(yīng)構(gòu)成某種閉合圖形，以便于觀測(cè)成果的檢核，提高成果的可靠性和 GPS 網(wǎng)平差后的精度。

基線長(zhǎng)度可由 20km 至幾百公里?；€的相對(duì)定位精度可達(dá) 5mm 十 10-6×D，D 為基線長(zhǎng)度(km)。

經(jīng)典靜態(tài)相對(duì)定位作業(yè)方式適用于建立全球性或國(guó)家級(jí)大地控制網(wǎng)，建立地殼運(yùn)動(dòng)或工程變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)，建立長(zhǎng)距離檢?；€，進(jìn)行島嶼與大陸聯(lián)測(cè)以及精密定位。

經(jīng)典靜態(tài)相對(duì)定位圖

快速靜態(tài)定位圖

(二) 快速靜態(tài)定位

該作業(yè)方式是在測(cè)區(qū)的中部選擇一個(gè)基準(zhǔn)站，并安置一臺(tái)接收設(shè)備連續(xù)跟蹤所有可見(jiàn)衛(wèi)星，另一臺(tái)接收機(jī)依次到各點(diǎn)流動(dòng)設(shè)站，每個(gè)點(diǎn)上觀測(cè)數(shù)分鐘至十幾分鐘。該作業(yè)模式要求在觀測(cè)時(shí)段中，必須有 5 顆衛(wèi)星可供觀測(cè)，同時(shí)流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相距不超過(guò) 15km。該模式作業(yè)速度快、精度高。

流動(dòng)站相對(duì)基準(zhǔn)站基線中誤差為 5mm+10-6×D。缺點(diǎn)是二臺(tái)接收機(jī)工作時(shí)，構(gòu)不成閉合圖形，可靠性較差?？焖凫o態(tài)定位作業(yè)方式適用于控制測(cè)景及其加密；工程測(cè)量、地籍測(cè)量及大批百米左右的點(diǎn)位定位。