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GPS相对定位原理

1.相对定位原理概述

不管是测码伪距确定定位还是测相伪距确定定位，由于卫星星历误差、接收

机钟与卫星钟同差、大气折射误差等各种误差的影响，导致其定位精度较低。

虽然这些误差已作了肯定的处理，但是实践证明确定定位的精度仍不能满足周密

定位测量的需要。为了进一消退或减弱各种误差的影响，提高定位精度，一般

承受相对定位法。

相对定位，是用前台GPS接收机，分别安置在基线的两端，同观测一样

的卫星，通过两测站同采集GPS数据，经过数据处理以确定基线两端点的相

对位置或基线向量（图这种方法可以推广到多台GPS接收机安置在假设

干条基线的端点，通过同观测一样的GPS卫星，以确定多条基线向量。相对

定位中，需要多个测站中至少一个测站的坐标俏作为基准，利用观测出的基线向量，

去求解出其它各站点的坐标值。

图1・1GPS相对定位

在相对定位中，两个或多个观测站同观测同组卫星的状况下，卫星的轨道误

差、卫星钟差、接收机钟差以及大气层延迟误差，对观测量的影响具有肯定的相

关性。利用这些观测量的不同组合，依据测站、卫星、历元三种要素来求差，可

以大大减弱有关误差的影响，从而提高相对定位精度。

依据定位过程中接收机所处的状态不同，相对定位可分为静态相对定位和动

态相对定位或（称差分GPS定位）。

2.静态相对定位原理

设置在基线两端点的接收机相对于四周的参照物固定不动，通过连续观测获

得充分的多余观测数据，解算基线向量，称为静态相对定位。

静态相对定位，一般均承受测相伪距观测值作为根本观测量。测相伪距静态

相对定位是当前GPS定位中精度最高的一种方法。在测相伪距观测的数据处理

中，为了牢靠确实定载波相位的整周未知数，静态相对定位一般需要较长的观测

时间11.0h~3.0h）,称为经典静态相对定位。

可见，经典静态相对定位方法的测量效率较低，如何缩短观测时间，以提高

作业效率便成为宽阔GPS用户普遍关注的问题。理论与实践证明，在测相伪距

观测中，首要问题是如何快速而准确确实定整周未知数。在整周未知数确定的状

况下，随着观测时间的延长，相对定位的精度不会显著提高。因此提高定位效率

的关键是快速而牢靠确实定整周未知数。

为此，美国的RemondiB.W提出了快速静态定位方法。其根本思路是先利

用起始基线确定初始整周模糊度初（始化），再利用一台GPS接收机在基准站7

0

静止不动的对一组卫星进展连续的观测，而另一台接收机在基准站四周的多个站

点7上流淌，每到一个站点则停下来进展静态观测，以便确定流淌站与基准站之

/

间的相对位置，这种“走走停停”的方法称为准动态相对定位。其观测效率比经

典静态相对定位方法要高，但是流淌站的GPS接收机必需保持对观测卫星的连

续踪，一旦发生失锁，便需要重进展初始化工作。这里将争论静态相对定位的

根本原理。

2.1观测值的线性组合

假设安置在基线端点的GPS接收机Ti（=1,2）,相对于卫星S/和S,于历

/

元t（i=1,2）进展同步观测如（图2・1）,则可获得以下独立的载波相位观测量：

/

妨G）,则（「），加。（），巾Kt）,）»i（»（t）,伽G）,6£（）

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