什么是GPS绝对定位 GPS绝对定位概述
绝对定位就是直接确定用户接收机天线在WGS-84 下的绝对位置。此种定位技术由于实 施简便、高效等特点,在导航等许多领域中有着广泛应用。本章主要介绍绝对定位的方法、 定位模型、精度评价以及卫星的几何分布对定位精度的影响。
绝对定位又称单点定位。根据接收机的运动状态,绝对定位分为静态绝对定位和动态绝 对定位;如果根据观测量的不同,又可分为测码伪距绝对定位和载波相位测量(测相伪距) 绝对定位。不同的定位方式和观测量就意味着不同的模型算法和适用的范围。
长远上看,GPS 动态定位的应用前景更为广阔。在车辆、船舶、飞行器和航天器的运行 过程中,人们往往需要知道它们的实时位置。在运动载体上安装GPS 接收机,实时测定载体 的位置矢量、速度矢量和时间等参数,进而实现载体的定位和导航。随着GPS 技术的发展, 导航的精度已经有了较大提升。1988 年,美国军方购置了一批机载GPS 导航装置(测码伪 距动态绝对定位),装配在陆军的S-70A-9 型直升机上,其水平定位精度约为±9m,垂直精 度接近±10m。如今,机载GPS 自动着陆系统(On-board GPS-based Autolanding System)精 度接近±1~2m,基本可实现飞行器在零能见度(Zero Visibility)下自动着陆。如果借助GPS 差分定位技术,有望进一步达到厘米级精度。除了导航之外,动态绝对定位还在航空物探、 资源勘探、环境保护和卫星遥感等多个领域有着广泛的应用前景。
与动态定位不同,静态绝对定位要求接收机静止不动。静止不动意味着在一个待定点上 可取得更多的观测值,一般说来多余观测的数量越多,相应的定位精度也就越高。但单点定 位并没有其它测站的同步观测数据可资比较,大气折光、卫星钟差等误差项就无法通过同步 观测值的线性组合加以消除或削弱,只能依靠相应的模型改正来修正。因此,静态绝对定位 目前只能达到厘米级精度。这样的精度可以为相对定位的测站点提供比较精确的起始坐标, 主要用于大地测量等专业测量领域。
不论动态定位还是静态定位,都有测码伪距和测相伪距这两种观测方式。相比较而言, 测码伪距实现起来更容易,便于进行实时动态定位。载波相位测量虽精度较高,但由于实时 解算整周未知数并达到较高的精度和可靠性目前仍有一定难度,因而利用测相伪距进行实时 动态绝对定位目前还比较少见。如果进行实时动态相对定位则需要解决数据通讯的问题。
顺便指出,“静态”是相对的,只要在观测时段(数分钟乃至若干天),待定点相对于地 固坐标系的运动,小到几乎无法觉察,那么就可以称之为静态。有时为了测定一些不显著的 待定点的运动(比如由于地壳运动引起的),需要在两次观测之间间隔几个月甚至几年。只 有这样,两次观测结果的差异才能体现出待定点的运动状态。
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