GPS全球定位教学设计

第一篇：GPS全球定位教学设计

一、教学目标

(一)知识与技能：

1.能用自己的语言解释全球定位系统的概念，并初步了解其工作原理;

2.能说出全球定位系统的三个组成部分及其主要功能;能说出GPS接收机的主要种类及其主要用途;

4.能举例说明全球定位系统在定位导航中的作用。

(二)过程与方法：

1通过读“GPS组成示意图”，分析全球定位系统的组成，并讨论该系统的功能;

2通过多种媒体收集有关资料，列出讨论探讨我国导航定位技术的发展;

3通过“车载GPS功用”的案例，初步认识全球定位系统的定位导航原理及作用。

(三)情感态度和价值观

1.通过对全球定位系统神奇功能及广泛应用领域的介绍，激发学生的求知欲和科学探究精神;

2.通过对迅速发展的中国定位导航技术的学习，增强学生的民族自信心和爱国情感

二、教学重难点

重点：结合实例说出全球定位系统(GPS)在定位导航中的应用。

难点：全球定位系统的工作原理。

三、教学方法

读图分析法、探究法、阅读法

四、导-教学过程

㈠ 知识体系;

学习提供

一、全球定位系统

1、全球定位系统的概念

2、全球定位系统的组成3、全球定位系统的特点

4、GPS接收机根据用途分类

二、全球定位系统与定位导航

1、静态导航定位

2、动态导航定位

3、举例说明GPS的用途

知识结构

一、全球定位系统

1、全球定位系统是具有在进行全方位、三维导航与定位功能的新一代系统。

2、全球定位系统的组成系统结构空间位组成全球定位系统 空间 由2l颗 和3颗在轨备用卫星组成，24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内

包括5个监控站、1个主控站和3个注入站

用 户 导航型接收机、测地型接收机、授时接收机

3、根据用途分类，GPS接收机分为 接收机、接收机和 收机。

类 型 应 用 特 点

导航型接收机 用于运动载体的导航，分为车载型、航海型、星载型 能够实时给出载体，价格便宜，应用广泛

测地型接收机 用于精密 测量和精密 测量 高，仪器结构复杂，价格较贵

授时接收机 用于 及无线电通讯 提供高精度

二、全球定位系与定位导航

1、最初用于军事目的 定位能达到厘米级甚至是毫微级精度，定位能达到米级至亚米级精度，能达到毫微秒级精度。

2、目前GPS 系统的应用已经十分广泛，也逐步深入到我们的日常生活中。如

应用类型 应用领域 应用的作用

航海导航 向用户提供航向信息、海图、海迹显示

把自己的位置和 发送到航海管理中心 便于中心的跟踪、搜寻和救援

航空导航 空域、着陆、机场 和管理 实现空域划分、空中交通流量管理

㈡“ 活动”解答

[阅读指导]GPS的起源

在卫星定位系统出现之前，远程导航与定位主要用无线电导航系统。

1.无线电导航系统

缺点：

2.卫星定位系统

最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统(TRANSIT)，介绍：

1973年美国制定了GPS计划。

3.GPS发展历程

GPS实施计划共分三个阶段：

第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。

第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星。研制了各种用途的接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。

第三阶段为实用组网阶段。1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，表明GPS系统进入工程建设阶段。1993年底实用的GPS网即(21+3)GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。

4.我国的卫星导航定位系统：

名称：

你了解多少：

[阅读指导]手持型 CPS 接收机

优点：

功能：

【阅读指导】车载GPS的功用功能：

应用：

【 阅读指导 】 GPS 在航海、航空导航中的应用

航海应用

功能：

航空应用

空域航路、着陆、机场监视和管理实现空域划分、空中交通流量管理、飞行路径管理。

五、教学反思

教师在教学设计从学生认知特点出发，从感性入手，为学生提供真实、生动的情景，引导学生对生活实例进行分析发现有价值的规律或道理，只有这样才能激发起学生的学习积极性和主动性，也实现了“从生活走向物理”。在探究活动过程中，学生对物理规律的理解更加深刻。如果只是单纯的对各知识点进行分析让学生背诵记忆，学生理解起来就会比较枯燥，记忆也不会持久。对GPS的探究，让学生获得体验，品尝探究乐趣，掌握科学探究的一般流程和方法，将这些技能和方法内化为自己的能力。最后再以练习巩固，让学生运用物理知识解决生活问题，实现“从物理走向社会”。

作业：

1、GPS系统主要特点是什么？

2、GPS系统基本组成有哪些？

第二篇：GPS全球定位思考题答案

GPS论述题与公式推导题

1、论述基本观测量，双频消电离层观测量，电离层残差观测量，宽巷观测量，窄巷观测量，相位平滑伪距观测量的观测方程，应用场合？

基本观测量包括：码伪距观测量、载波相位观测量和积分多普勒观测量 双频消电离层观测量：

I1N1111当考虑电离层影响时，观测方程为： I22N22221

式中：以距离为单位的电离层影响为：Ii40.3TECi240.3()TEC 22fic 式中：TEC—信号传播路径上的电子总数

λ—载波波长

c—光速 双频相位观测量的线性组合定义为：φL=αφ1+βφ2

2ff2221当β=时，电离层的影响消失，进一步取，则2122，由此可得，11f1f2f1f2f122N12N2IF 消电离层观测量：L221f1f2f1f2当β=2时，基线未知量消失，因此，若取α=1，则β=2，由此可得，1122f12140.3TEC电离层残差观测量的观测方程：INN2 1f1C22当α=

1、β=-1时，可得宽巷观测量w12，其相应的：

宽巷模糊度NwN1N2，频率fwf1f2，宽巷波长w86.2cm

12，其相应的：

N1N2，频率fnf1f2，窄巷波长n10.7cm 当α=

1、β=1时，可得窄巷观测量w窄巷模糊度Nn相位平滑伪距利用码伪距和相位的加权平均得到，观测方程为：

应用场合：消电离层观测量常用于长基线的解算，电离层残差观测量常用于周跳检测，宽巷和窄巷常用于模糊度分解，相位平滑算法在周跳出现时，可以消弱周跳的影响，但前提条件是周跳出现的位置（时刻）须被正确检测。

2、要达到109ppm的基线精度，应考虑哪些因数？为什么？ 应考虑各类误差影响源。包括以下五个部分。①与GPS卫星有关的误差：

卫星钟差：GPS卫星原子钟与理想的GPS时之间的偏差或漂移。可以站间求差加以消除。卫星轨道误差：基线越长，卫星轨道误差对定位精度的影响越大。②与卫星信号传播有关的误差：

相对速度与群速度：相速度与波长和频率有关，在非散射性介质中，相速度与群速度相等。电离层折射：电离层对GPS天线信号是一种散射介质。可将TEC模型化，在平差时一并求出。

计算TEC的影响：可以用近似模型表示TEC的影响，此外还可以用双频线性组合消去TEC的影响。

对流层折射：它对频率小于15GHz的无线电波是不散射介质，即与频率无关。不能通过双频观测消去其影响。利用建模的方法求出。③与接收设备有关的误差：

P（接收机钟差：接收机石英钟与理想时刻之间的差值，可以通过双差观测量以消除，也可以在每个历元引入一个接收机钟差未知数或者用多项式去模拟。

天线相位中心漂移：天线的相位中心相对于其几何中心的变化。相对定位中可以通过使用不同类型的天线并且使每次测量的天线处于固定方向来减弱天线相位中心漂移的影响。周跳及整周模糊度：信号的遮挡或强外电磁源的影响会引起相位跟踪时整周计数器计数出现差错，即周跳现象。连续长时间的周跳会引起信号失锁。整周模糊度又称整周未知数，载波相位与基准相位之间相位差的首观测值所对应的整周未知数。④相对论的影响：

对卫星钟的影响：根据狭义相对论，安放在高速运动的振荡器的频率会发生变化。对接收机钟的影响：地球自转带来的影响，这项改正通常由接收机软件完成。⑤多路径的影响：

单反射信号多路径影响：削弱各路径的影响可通过扼流圈天线，使用无线电频率吸收天线底板，还可使用具有多路径估计性能的锁相环。还可以用小波变换法来提取。最好的办法是选择好的测站，避开反射体。

多个反射信号多路径影响：建立的模型与单个反射信号模型类似，不同的是影响中有多条反射信号的干扰。

墙面反射信号路径延迟：误差计算时要用到反射信号相对于直接信号的相位延迟。多路径模拟器：根据多路径公式、反射面的位置及反射系数制作的。

3、周跳探测常用的方法有哪些？其基本原理是什么？

方法包括：多项式拟合法、卡尔曼滤波法、基于三差的选权迭代法、小波分析法

多项式拟合法：是利用双差观测序列可以用一个q阶多项式来表示，由于周跳的继承性，用多项式直接拟合双差序列时，拟合残差的大小不能完全反映出周跳的位置和大小，为此，对

双差序列的历元求差，构成新的拟合序列。对拟合序列用多项式来拟合时，拟合残差的大小能较真实地反映出周跳的位置。（测后数据处理）

卡尔曼滤波法：是根据预测残差的大小来判断周跳发生的历元及周跳的大小。当预期残差超过预期噪声时，表示该历元有周跳发生。（动态检测）

基于三差的选权迭代法：是利用三差测量，不仅消除了卫星钟差和接收机钟差，同时还消除了整周模糊度。如果在某个历元出现周跳，则相当于从该历元起，整周模糊度发生变化；如果三差是在相邻历元间进行则周跳将以粗差形式出现在三差观测值中，对改正数不等式的观测值赋权，粗差予以最小权，经过几次选权迭代可以消去周跳的影响，所求出的坐标也不受周跳影响。

小波分析法：其基本思想是将信号表示成一系列小波正数之和。小波分析在时域和频域具有良好的局部化性质，它可以观察信号的任意细节并加以分析。

4、简述FARA模糊度分解的基本步骤

模糊度的快速分解法是由Frei和Beutler提出的一种非常有效的模糊度分解方法，包括：候选模糊度向量搜索空间的确定及模糊度的筛选和有效性检验。搜索空间结果是一组备选整周模糊度向量，把每个备选整周模糊度作为已知数带入方程，求出相应的测站坐标和单位权方差，其中具有最小单位权方差的备选整周模糊度向量为最终的整数解向量，同时还要做如下检验：整周解与初始解的相容性检验、最小单位权方差与初始解单位权方差相容性检验和最小单位权方差与次小单位权方差的可区分性检验。

5、什么是可逆整数模糊度变换？其在LAMBDA方法中其什么作用？简述二维Z变换的基本步骤。

设T为m x m阶变换矩阵，做变换Z=TN，其逆变换为N=T-1Z，变换T为可逆整数模糊度变换的充要条件是：T和T-1的元素都是整数，如下变换：

Y=AX+BN+eY=AX+BT-1Z+e 即是可逆整数模糊度变换，之后的模糊度估计值及其方差阵为： ˆTN,QˆˆTQˆTT ZZNLAMBDA法通常分为3步：整周模糊度正变换、条件搜索及整周模糊度逆变换，求得变换后的模糊度整数最优解后，利用模糊度逆变换反求原始模糊度空间中的模糊度。二维Z变换步骤如下：可以使两个模糊度的相关系数减小

设有n维模糊度方差阵QNˆ，连续对其模糊度变换可构出n维模糊度变换阵T，选择使

QNiNjQNiNi及QNiNjQNjNj（i,j=1,2,…,n）最大的行i和列j ˆj对应的方差子块进行二维模糊度变换得变换阵Z ˆ、N①对Ni②求变换后的方差阵Q1

③若QNiNjQNiNi及QNiNjQNjNj（i,j=1,2,…,n）中最大者小于0.5，则结束变换，否则重复①②

④求可逆模糊度变换T，TkZkZ2Z1

6、局域差分、广域差分、广域增强的区别和联系。位置域差分和观测值域差分的区别和各自的优缺点？

局域差分（LADGPS）：在局部区域中应用差分技术，在该区域中有设一个差分GPS网，该网由若干个差分GPS基站组成，还包括一个或数个监控站，用户可实时接收从基准站发射的坐标改正数、伪距或载波相位观测值，经平差后求得自己的改正数。该方法基于用户与参考站有相同或相近的误差源，适用于小范围。

广域差分（WADGPS）：该系统一般由一个主控站、若干个GPS卫星跟踪站、一个差分信号播发站、若干个监控站、相应的数据通讯网络和若干用户站组成。WADGPS技术原理是对

GPS误差源分别加以区分和模型化，然后将计算出来的每一个误差源的误差修正值（差分值）通过数据通讯链输给用户，对用户在GPS定位中的误差加以修正，已达到削弱这些误差源和改善用户GPS定位的精度的目的，这种方法不仅削弱了LADGPS技术中主控站和用户站之间定位误差对时空的相关性，而且又保持了LADGPS的定位精度。

广域增强系统（WAAS）：由美国联邦航空管理局开始，在卫星上加载L波段转发器，实施导航重叠和广域增强电文广播、广播类GPS信号，向用户提供附加测距信息。广域DGPS改正信号改善航行安全的完善信息，进行广泛区域的DGPS定位于导航。

位置域差分：流动站与基准站较近时，可以认为基准站上卫星定位误差与流动站定位误差相同，因此，基准站根据观测值计算其位置，并与其已知位置求差，从而获得位置改正数，然后将改正数发送给流动站，流动站用收到的改正数改正其定位结果。由于这种方差取决于基准站所用的卫星的个数及号码，因此流动站必须使用与基准站相同的卫星，所以这种方法在实际应用时有较大的困难。

观测值域差分：该方法计算基准站到每颗卫星的改正数（观测值减计算值），并将观测量改正数发送给流动站，用以改正流动站的观测值。该方法的计算量比位置差分大，但克服了简单差分选星的困难，流动站可根据需要选择卫星，但是这种单站差分的精度受流动站与基准站间空间与时间相关性的影响。随着站间距离的增加，其误差相关性降低，因此使用范围通常限制在20km。

7、网络RTK的关键问题时什么？为什么？ 关键技术包括以下几部分：

①参考站间整周模糊度的在线确定。宽巷模糊度、L1和L2频道上整周模糊度的确定，求解宽巷模糊度NW的精度比求解整周模糊度N1、N2的精度高很多，双差宽巷模糊度确定后，可采用与电离层无关的线性组合确定N1、N2。

②大气传播延迟计算。整周模糊度固定后，电离层和对流层的延迟就可以按公式计算出来。③差分改正数的生成。在VRS/RTK定位中，当数据处理中心接收到流动站发来的用户站的概略坐标后，就可在此坐标处生成一个虚拟参考站，同时利用参考站精确的已知坐标和参考站实时观测数据来对电离层延迟进行建模，并生成VRS的虚拟观测值或者RTCM改正数发送给用户站。

④改正数生成的数学模型。包括：内插算法（IA）、线性组合法（LCA）

这两种算法都可以根据参考站观测数据生成用户本地的误差改正数，特指根据已经生成的参考站间各基线的双差电离层以及对流层延迟残差，分别构造VRS用户本地的电离层延迟及对流层双差改正数。如果把生成的VRS单差虚拟观测值发送给用户，就可组成双差观测方程进行动态定位。

8、PPP有何优缺点？其关键问题是什么？为什么？

精密单点定位（ppp）：指的是利用全球若干地面跟踪站的GPS观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差，对单台GPS接收机所采集的相位和伪距观测值进行解算。优点：

①打破了网络解算的计算瓶颈，计算速度快

②定位时只需一台GPS接收机，减少了定位所需的仪器成本，且作业方式灵活，不需要进行多个测站的同步观测

③定位精度可以达到与相对定位相同的精度

④定位精度不受测站与基站之间的距离限制，且定位精度较均匀 ⑤可用观测值多，保留了所有的观测信息

⑥定位结果的参考框架全部隐含在数据处理中采用的GPS卫星轨道中，故各站独立的定位结果均在一个统一的参考框架内。

⑦与RTK系统服务覆盖区域大，总投资和运营成本低。缺点：

①观测值随即模型中未参考卫星钟差插值误差，会不可避免地带来一定的插值误差。②现存的方法中均没有针对高采样率卫星的情况，导致其不能很好的适应高采样率卫星钟差产品。

③基于单站非差观测值的周跳探测与修复算法并不适用于适用于实时精密单点定位，同时也存在对GPS伪距观测值精度要求较高的缺点。因此不能用于实时精密单点定位中的数据质量控制，须建立一种稳健可靠的周跳探测与修复算法。

④当前众多的实时精密单点定位应用系统，均是覆盖全球或者某一很大的区域，这导致系统造价昂贵，用户使用价格不菲，而且这系统对通讯状况要求严格，软件多系统庞大，对系统的硬件要求较高。关键问题如下：

①精密星历的获取和内插。GPS广播星历精度目前只有5m左右，不能满足精密单点定位的要求。

②精密单点定位主要误差的处理。包括：

ⅰ、与卫星有关的误差：卫星钟差、卫星轨道误差、相对论误差、卫星天线相位偏差 ⅱ、与测站有关的误差：接收机钟差、地球固体潮改正、海洋潮汐影响、地球自转影响 ⅲ、与信号传播有关的误差：电离层延迟、对流层延迟、多路径效应

③周跳的探测与修复。及时地探测出周跳的发生并进行正确的修复是定位连续进行的前提。④载波相位平滑伪距。测码伪距观测值对初始化的时间、非差整周模糊度的确定产生直接影响，而利用载

波相位平滑伪距可以提高其精度。

⑤整周模糊度的实时求解。

9、多路径特性及多路径减弱方法？

在GPS测量中，如果测站周围的反射物所反射的卫星信号（反射波）进入接收机天线，这就将和直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离真值产生所谓的“多路径误差”，这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应，被称作多路径效应。特性包括：

①多路径效应的产生可以理解为一时空环境效应，它与卫星相对于地物的空间及地物反射特性均有密切的关系。

②多路径效应的影响与接收机的抑制能力有关。由于不同工作原理的GPS接收机跟踪和锁定GPS卫星信号的过程有所不同，从而导致接收输出的观测量受到多路径效应的影响也不一样。③多路径效应具有重复性，使得相邻天线之间的坐标序列存在相关性。

④多路径效应的影响在测量值上具有一定的范围，即理论上码伪距不会超过一个码元的宽度，而相位不会超过四分之一载波波长。

⑤多路径效应具有一定的频率特点。当产生多路径的范围环境一定时，反射介质的反射特性也一定，多路径信号随着卫星上的运行而不断改变其入射角，而这种物理现象的产生和解算都是在一定频率内进行的，这表明可以用频谱分析的方法来进行分析。减弱方法：

①选择合适的地址。测站远离大面积平静的水面，不宜选择在山坡、山谷和盆地中，离开高层建筑物。

②对接收机天线的要求。天线下应配置抑径板，天线对于极化特性不同的反射信号应该有较

强的抑制作用。

③用小波变换法来提取多路径。

10、GPS水汽反演方法？

在GPS信号的传播路径上，对流层和电离层对GPS信号带来的折射和延迟是两个主要的误差，它们是大气中分布在两个层面上的元素引起的。其中电离层分布在50km以上的大气层中，对流层则主要位于从地面到50km的大气中。电离层对GPS信号的影响与GPS信号的频率有关系，利用GPS卫星发射的两个L波段不同平率的信号可以消除电离层的影响，这样就可以利用复杂的数据处理方法，通过对GPS观测数据、GPS卫星星历和GPS测站坐标进行处理，计算出对流层对GPS信号的天顶方向总延迟量，再利用传统的经验模型计算出对流层中GPS信号的干延迟分量△Ld，从而得到对流层中GPS信号的湿延迟分量△Lw，再通过转化函数将其转化为可降水量。

GPS观测数据计算天顶静力学延迟L0Businger公式转化GPS卫星星历对流层延迟（L）湿延迟（Ld=L-L0）可降水量Pwv GPS测站坐标

11、精密对流层建模方法？

包括三部分：经验模型法、参数估计法、外部修正法 对流层经验模型（参考大气模型）

指数大气模型、Hopfield大气规范模型、Saastamoinen大气模型、Black大气模型 经典映射函数模型

Saastamoinen映射函数、Hopfield模型、连分式映射函数模型、B&E和F&K映射正数模型 上述改正模型都是在假定大气层处于流体静力平衡状态下的理想气体这个条件下近似导出的，另外测站的气象元素并不能很好地表征传播路径上的气象条件，因此相继出现了在模型改正的基础上，在每个测站上附加一个或多个天顶方向对流层时延参数的模拟方法以及分段

线性法和随机过程法，包括：单参数估计法、多参数估计法、随机过程法和分段线性方法。外部修正法是利用外部设备来实际测定卫星信号传播路径上水汽对信号传播的影响，使用该方法时，天顶静力学延迟分量仍由经验气象模型描述，且地表测量和标准大气参数进行估值。另一方面，湿路径延迟分量则是由遥测的集总水汽量转移而得到的。

12、如何利用三频数据构建消二阶电离层影响的线性组合观测量？

双频改正技术只能消除电离层延迟误差的一阶项，如果要达到优于厘米级的精度，理论上必须对延迟误差的二阶项进行改正，由于系统中增加了第三个导航频率，多了以一个观测量，故可以将电离层延迟误差改至二阶项。

GPS三频伪距观测值至二阶项的电离层延迟改正量为：

g(f1)6.08061220.049823g(f2)7.08061220.049823 (f3)7.080619.04981223gρ

1、ρ

2、ρ

3、分别为导航频率f1、f2、f3的测距码同步观测伪距，ρ12=ρ1-ρ2 GPS三频载波相位观测值至二阶项的电离层延迟改正量为：

g(f1)6.0806113.9692220.04983g(f2)7.0806112.9692220.04983 (f3)7.080611.969219.0498123gρ

1、ρ

2、ρ

3、分别为导航频率f1、f2、f3的载波相位同步观测的伪距。

“北斗二号”可以有效避免遭受电磁干扰和攻击，实现无源定位，而定位精确度更是得以大大提高，由“北斗一号”的十米精确到“厘米”之内。

“北斗二号”投入运营之后，除了广泛用于军队之外，还将广泛应用在气象、交通、环境监测等领域，而在当前国内导航市场正处于高速发展时期阶段，与GPS相比有着显著优点的“北斗二号”如何尽快、尽好的投入民用，让技术转化为效益，值得有关方面深切考虑。单历元模糊度分解算法

针对不存在先验信息时常规ＧＰＳ单历元数据处理中存在的问题，提出了一种新的ＧＰＳ整

周模糊度单历元算法。该算法先采用一个历元的码观测值进行最小二乘定位，求取初始模糊度，并根据解的中误差来构造模糊度原始搜索空间，再采用两种不同线性组合的扩波方法进行模糊度变换，使原模糊度的搜索空间变小。在模糊度的新搜索空间确定后，通过线性组合的逆变换求取模糊度Ｎ１及Ｎ２，并以模糊度函数法进行真值的搜索，实现单历元解算.模糊度单历元求解的算法思想: １．１ 模糊度搜索空间的构成１．２ 基于线性组合的模糊度变换１．３ Ｎ１及Ｎ２模糊度的确定.所提出的算法仅采用一个历元的码和相位观测值进行双差模糊度的分解和基线解算，因此避免了ＧＰＳ载波相位数据中的周跳探测与修复问题，使整个ＧＰＳ数据处理过程的计算量相对减少.GPS定位技术的应用: 一,在科学研究中的应用:1.GPS定位技术在精密授时和时间同步的应用;2.在地球动力学研究方面的应用;3.在气象学中的应用;4.在电离层监测方面的应用;二,GPS技术在工程技术中的应用:1.全球、国家和区域大地控制网的建设2.GPS在精密工程测量、工程结构变形监测中的应用3.GPS在通信工程、电力工程中的应用4.在交通、监控、智能交通中的应用5.海陆空运动载体导航

三．GPS定位技术在军事技术中的应用：1.低空遥感卫星定轨2.飞机、火箭和子弹的实

时位置、轨迹的确定3.战场的精密武器时间同步协调指挥.四．GPS定位技术在其他领域中的应用;1.在娱乐消遣、体育运动中的应用2.动物跟踪3.GPS用于精细农业

相对定位及其观测方程: 相对定位分为静态相对定位和动态相对定位,静态相对定位的接收机在整个观测期间是固定不动的,动态相对定位时,一台接收机固定不动,另一台接收机处于运动状态.1.单差观测方程

周跳探测

如果接收机在整个观测时段中始终保持卫星信号锁定，则载波相位观测值是连续的。当卫星信号被障碍物遮挡或受无线电干扰时，会发生短时间失锁，从而引起相位观测值的整周数发生跳变，这种现象称为周跳。

检测周跳的原理与粗差检测(gross error/blunder)原理类似。目前有多种检测周跳的方法。其共同之处都是利用载波相位观测值在无周跳时应是一个连续的平滑序列的性质。由于钟差的影响，非差和单差观测量的平滑性均较差，而双差及三差观测量由于消除了许多公共系统误差而具有很好的平滑性，因而常用双差及三差观测序列来检测周跳.周跳检测的方法很多，这里只介绍多项式拟合法、卡尔曼滤波法、基于三差的选权迭代法及小波分析法 多项式拟合法检测周跳:

双差观测序列可以用一q阶多项式来表示即：

(i)a0a1(tit0)a2(tit0)2aq(tit0)q,i1,2,,n由于周跳的继承性，用上式直接拟合双差序列时，拟合残差的大小不能完全反映出周跳的位置和大小。为此，对双差序列的历元间求差，即求

D(i1)D(i)，构成新的拟合序列，对拟合序列用多项式来拟合时，拟合残差的大小能较真实反映出周跳的位置。对周跳的修复，可根据拟合残差来确定，周跳应该是一个整数，可取最接近拟合残差的整数作为周跳的修复值。卡尔曼滤波法检测周跳:

多项式拟合法适合于测后数据处理的周跳探测，当需要动态检测出周跳时，可用卡尔曼滤波法。卡尔曼滤波法的基本原理是根据预测残差的大小来判断周跳发生的历元及周跳的大小。

整周模糊度分解理论简介

整周模糊度的确定通常使用双差观测方程，因为其可以消除钟差的影响。对于短基线(<20km)，还可有效消除对流层和电离层的影响。

模糊度的正确求定取决于观测量的质量和卫星的数量与分布，载波相位的信息内容是时间的函数，与卫星的运动直接相关。即使在良好的观测条件下，时间也是模糊度求定成功与否的关键因素。此外，多路径也是影响正确确定模糊度的关键因素之一 • 模糊度的求解一般包括两个步骤：

第一步是模糊度搜索空间的构成。在静态观测情况下，搜索空间通过模糊度浮点解来确定；在动态时可通过伪距解来确定。这一步最重要的是搜索空间的大小，因其直接影响解的可靠性与计算速度。搜索空间太小，可能把真值丢掉；搜索空间太大，计算时间又太长。第二步是模糊度向量的选择与区分。选择标准可以是残差平方和最小(MinSSR)，也可以是模糊度函数值最大(MaxAFV)。

模糊度求解方法大体可分为:(一)取整法(round to integer method)1.直接取整法:要求模糊度浮点解要有足够的精度，且模糊度间的相关性要小； 2.条件取整法:是一种基于条件最小二乘的取整方法，同样要求初始解的精度要高； 3.不相关模糊度变换取整法：该方法通过模糊度变换提高变换后的模糊度的精度，从而使取整的成功率提高。(二)搜索法

1.在坐标空间内搜索:如模糊度函数法；

2.在模糊度空间搜索:如FARA、FASF法、LAMBDA法等

快速模糊度分解法

它对于长度小于15KM的基线，能够用1～2min的双频观测数据求出整周模糊度参数，对于单频数据也可以把定位时间缩短在30min以内。

• 总之，该方法很大程度上提高了相对定位的效率，现已被广泛应用。它包括候选模糊度的确定及模糊度的筛选和有效性检验。

为了精化多面体置信范围，快速分解法还定义了任意两个模糊度参数差值的置信区间。上述检索过程的结果是一组备选整数模糊度向量，把每个备选整数模糊度作为已知数代入法方程，求出相应的测站坐标和单位权方差，其中具有最小单位权方差的备选整数模糊度向量为最终的整数解向量，同时还要作如下检验：(1)整数解与初始解的相容性检验；

(2)最小单位权方差与初始解单位权方差相容性检验；(3)最小单位权方差与次小单位权方差的可区分性检验：

第三篇：GPS定位跟踪器说明书

GPS定位跟踪器使用说明书

1.设备启动：

把一张GSM手机卡插入跟踪器的GSM卡槽。（注意：SIM卡金属面朝上，并确认此卡开通来电显示功能）

把跟踪器带到户外，把开关拨向卡槽一端，这时三个灯会同时亮，几分钟后机器会正常启动。红灯是电源指示灯。橙色灯是GSM信号灯。蓝色的灯是GPS信号灯。

2.设置SOS授权号码

发送短信命令：123456A1,+国家手机号码 设置第一个SOS号码 发送短信命令：123456A2,+国家手机号码 设置第二个SOS号码 发送短信命令：123456A3,+国家手机号码 设置第三个SOS号码 [以上授权号码任意选择设置一个或者几个授权号码，不一定要全设，（号码数最多3个）例如发送：123456A1,+86*** 去设置***为第一个SOS授权号码。将收到类似以下的信息：

1TEL OK!---第一个SOS号码设置成功 +86***;-------------------------第一个SOS号码

DATE:091007,-----------------------------日期:2009年10月07号 TIME:093044,------------------------------时间:09点30分44秒 LAT:30.9422066N,------------------------纬度:30.9422066N LOT:117.8269000E,-----------------------经度:117.8269000E Speed:000.0,--速度:000.0] 3.删除授权号码

发送短信命令：123456A1,D 删除第一个SOS号码 发送短信命令：123456A2,D 删除第二个SOS号码 发送短信命令：123456A3,D 删除第三个SOS号码 4.位置查询

用授权号码发送短信：123456F 到终端，终端将返还一个经纬度到发送命令的授权号码。（如：编辑短息发送123456F到GPS设备后，指定的手机号码将收到类似以下的信息： DATE:091007, 日期:2009年10月07号 TIME:100011,-时间:10点00分11秒 LAT:30.9421766N,---------------------------纬度: 30.9421766N LOT:117.8270333,--------------------------经度: 117.8270333E Speed:000.0,----速度:000.0 http://gprsgprs.vip.dns12580.com/?30.9421766/117.8270333--------附带信息）5.移动报警

发送短信：123456P1, 005去设置移动报警功能。一旦设备超出一定范围，将发送信息给授权号码。

（如：编辑短息发送123456P1, 005到GPS设备后，指定的手机号码将收到类似以下的信息：

SET Movement OK!-------------------------移动报警设置成功

DATE:091007,-日期:2009年10月07号 TIME:104511,--时间:10点45分11秒 LAT:30.9421833N,---------------------------纬度:30.9421833N Speed:000.0,----速度:000.0 当设备被移动后，指定的手机号码将收到类似以下的信息：

ALM-Movement------------------------------移动报警

DATE:091007,-日期:2009年10月07号 TIME:105050,--时间:10点50分50秒 LAT:30.9413916N,---------------------------纬度:30.9413916N LOT:117.8281883E,--------------------------经度:117.8281883E Speed:003.5,----速度:003.5）6.提示：

如果在开机后长时间找不到GPS信号，可以设置授权号码后，发送：123456F定位命令加快终端搜索GPS信号。

第四篇：GPS定位测试规范(试行)

车载定位终端GPS性能测试试行方案

鉴于车载终端产品在检验检测和产品测试过程中关于GPS定位性能和漂移特性目前还无统一的测试方法，经研发中心讨论，确定以下测试方法：

一、定位性能的测试

一）、静态测试：（样本3台）

1、在晴朗天气，选择位置相对开阔地，停车摆放好GPS天线位置（建议选择车后挡风玻璃下）；

2、测量终端的冷启动定位时间：指标要求(1)平均定位时间要求小于120s+60s=180s；（2）最长定位时间不得超过：1.5*180s=270s；超过270s认定终端定位不合格；

二）、动态测试

1、在天气晴朗的条件下，在地下车库停车超过8小时的终端；

2、从车辆驶出地下车库起开始计时，行驶路线选择较为开阔的路面；

3、终端的平均定位时间应小于180秒，最大不超过270秒；

4、超过270秒以上定位的终端判定为定位不合格；

二、漂移性能的测试（测试样本3台）：

经过总结，终端发生速度飘移多发生在由不定位到定位的这段区间，由此确定以下速度飘移测试方案：

一）开阔地带测试：

车辆在开阔路面上行驶，拔掉定位天线，待终端不定位后接上定位天线，观察终端GPS定位速度是否有漂移，反复插拔3次/台以上，做好数据记录。

二）隧道测试

车辆以正常速度行驶，通过隧道（以星光快速隧道为测试点），查看终端定位是否有漂移现象存在，反复进出隧道6次；

经上述测试无漂移现象，可默认为无漂移。

研发中心

2011年12月5日

第五篇：GPS手机的定位功能分析

GPS手机定位功能分析

1、联想ET860手机

2008年4月2日，联想智能导航新品ET860今日在经销商“北京爱玛联想手机专卖店”的最新报价为3180元，相比其上市价大跌了400元，其配件包括：双电、单充、耳机、数据线，另外还随机赠送2G存储卡

一张以及大礼包一个，其中包括座充，车充和车架，可以说相当实惠。

图为：联想ET860手机 手机中国行情报道（2008年4月2日）

手机型号

参考价格

硬件系统

操作系统 联想ET860 3180元 TI OMAP 850，主频 200MHz Windows Mobile 6

屏幕色彩:65K色彩屏 主屏尺寸:2.8英寸 屏幕材质:TFT 主屏参

屏幕

数:240×320像素 触摸屏:支持

摄像头 视频拍摄:有声视频拍摄 拍照功能描述:传感器类型：CMOS 摄像

头像素:200万像素

内存容量

存储卡

无线数据

GPS功能

其它参数 256MB ROM，64MB RAM 支持microSD卡扩展 GPRS、EDGE 双向GPS追踪功能 MSN、金山词霸、移动炒股、Google搜索

我们使用GPS测试软件“BeeLineGPS”来测试两款手机的GPS定位速度。在公司楼下空旷地带，使用两款手机进行卫星定位，结果联想ET860以绝对优势胜出。ET860历时4分57秒成功定位，并搜到10颗以上的可用卫星；而多普达P860用了近6分多钟才定位成功，差距非常明显。

GPS功能：

这款手机采用了德州仪器ARM926T OMAP850处理器，实际频率200MHz，内置SiRF III接收芯片，最多接收卫星的数量可达到12颗，定位误差可以确保在15米之内，其强大的搜索能力更能在60秒内迅速定位。

这款手机内置GPS的不足部分，首先机器处理速度略显迟钝，尤其启动GPS和查询目的地的时候，也许这和天行者6信息资料多有一定关系，但是计算路径时间需要30秒以上确实会让人容易上火。还有定位时间也是这款内置GPS不足的地方，虽然定位速度很快，但是寻星速度却稍显慢，希望以后有待改进。

比肩旗舰P860 多普达GPS强机P660

P660在导航功能的易用性，和软件功能的完善上有较大的提高。因为其中端定位，在处理器、和拍摄功能不是其强项，操作系统也没有采用最新的Windows Mobile 6.1，其他功能都很主流。对GPS应用感兴趣的网友可以关注一下这款功能强大的Windows Mobile智能手机上市情况。

P660 详细参数如下：

·操作平台： Microsoft Windows Mobile 6 Professional

·尺寸： 58.3mm(W)x108mm(L)x15.7mm(T)

·重量： 122g(含电池)

·CPU： TI OMAP 850；201MHz

·内存： 256MB ROM，128MB RAM

·显示： 2.8” 防眩彩色TFT LCD，带LED背光，QVGA触摸屏

·摄像头： 200万像素CMOS，带微距

·音频输出： 内置扬声器，支持免提

·GPS特性: 内置GPS天线，符合NMEA 0183标准协议

·接口：蓝牙2.0 EDR；MiniUSB；GPS外接天线接口；6针扩展接口

·扩展： 支持MicroSD卡

·电池： 1100mAh

·网络： GSM/GPRS/增强GPRS, 900/1800/1900Mhz

·待机时间： 130小时

·通话时间： 5小时

GPS功能：

天行者功能配置都非常专业，这样一来带给普通用户的使用方面就显得有些困难，易用性要逊色一些。笔者经过测试，启动软件之后，经过不到两分钟左右时间便可以搜索到近10颗卫星，但是定位的时间比较长，大约需要近5分钟。

中端智能导航之王 诺基亚

6110N

图为：诺基亚6110N手机

超级猛 8G版诺基亚N9

58G版诺基亚N95在普通版基础上将屏幕提升至了顶级的2.8英寸，同时500万像素“卡尔蔡司”镜头的表现依旧强劲。另外，完善的多媒体以及强大的GPS导航功能同样值得称道，如今港行4590元的价格已经相当厚道，喜欢的朋友不要错过。

图为：诺基亚N95 8G版 手机中国行情报道（2008年4月2日）

手机型号

最新报价

操作系统 诺基亚N95 8G版 4590元（港行）Symbian OS v9.2操作系统S60平台第3版本

屏幕材质:屏幕色彩:1600万色TFT彩屏,2.8 英寸240x320分

屏幕

辨率

产品尺寸

视频播放 99*53*21mm TV-Out视频输出

高达 500 万像素(2592 x 1944 像素)照相/摄像机、卡尔蔡

摄像头

司光学系统

收音机

MP3功能

内存容量

红外接口 FM调频立体声收音机 数字音乐播放器 8GB 支持

支持第 2.0 版蓝牙无线技术

蓝牙接口

内置支持立体声蓝牙耳机(AD2P)的功能

GPS功能 GPS全球卫星定位