利用后差分技术提高手持GPS的定位精度VIP免费

©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第30卷第5期物探与化探Vol.30,No.52006年10月GEOPHYSICAL&GEOCHEMICALEXPLORATIONOct.,2006利用后差分技术提高手持GPS的定位精度高建东,雷郁文(中国冶金地质勘查工程总局山东正元资源勘查研究院,山东济南250014)摘要:从手持GPS定位仪的二进制输出记录中提取出厘米级的高分辨率位置数据,并使用多次平均值测量、位置后差分校正的方法,使轻便、价廉的手持GPS定位仪平面定位误差从数米降低到1m左右,达到亚米级精度。关键词:手持GPS;定位精度;后差分技术中图分类号:P228.4;P631文献标识码:A文章编号:1000-8918(2006)05-0446-04随着GPS技术的发展,轻便、价廉的GPS手持机已经大量地用于地质、物化探野外工作之中。在测量控制点稀少的西部地区,手持GPS定位仪更是野外地质工作者的必备工具。但是,使用GPS手持机普通定位方法得出的位置精度一般较低,同一点位在不同日期的定位坐标往往可相差数米至十余米,不能满足许多地质、物化探工作及地质工程点的定位精度要求。笔者通过对GarminGPS72型手持定位仪的剖析研究,从GPS的二进制输出记录中提取出厘米级的高分辨率位置数据,使用简单而有效的位置后差分校正方法,明显地提高了手持GPS定位仪的定位精度。初步试验得到的平面位置和高程中误差分别为0.93m和1.98m。1手持GPS的定位误差分析及对策GPS定位是通过接收GPS卫星发射的电磁波信号,利用一组卫星的伪距、星历、卫星发射时间等观测量来实现的,同时还需要知道用户钟差。要获得地面点的三维坐标,必须对4颗卫星进行测量。在这一定位过程中,存在着三部分误差[1]。第一部分是公共误差,例如卫星钟误差、星历误差、电离层传播误差、对流层传播误差等;第二部分是不能由用户测量或由校正模型完全剔除的电磁波传播延迟误差;第三部分是各用户接收机电路及周围环境引起的误差,例如内部噪声、通道延迟、环境电磁噪声、多径效应等。若在一个已知坐标点上固定一台GPS接收机进行位置测量,显然,GPS接收机的测量值与已知点坐标的差值就包括了上述3部分误差。如果GPS接收机本身的精度足够高,则可以近似地认为已知点的坐标差值主要由第一、第二部分误差组成。由于GPS卫星距地面高达2万km以上,第一、第二部分误差影响在地面相当大的范围内基本是相同的,因此,在该已知点附近的GPS观测站可以利用在已知点测出的GPS误差对观测值进行改正。这种误差校正技术称为差分GPS定位技术。利用差分GPS定位技术可以将卫星钟误差和星历误差消除,并将电离层延迟和对流层延迟误差部分消除。即:第一部分误差可以利用差分技术消除;第二部分误差的大部分也可以利用差分技术消除,其主要取决于基准接收机和用户接收机的距离。对同一个测量点重复多次测量取平均值可以降低由GPS接收机内部噪声和环境电磁噪声引起的误差,即第三部分误差可以使用多次定位取平均值的方法部分消除。现在的手持GPS接收机定位刷新速度可达1c/s,许多型号的手持GPS接收机还具有位置求平均功能,可快速、方便地测量出某段时间内的平均定位位置。实验结果表明,对于GPS72型手持定位仪,在无SA政策的影响下,第一、第二部分定位误差与第三部分定位误差的量值基本相当,都在数米的范围之内。综合使用差分GPS定位技术和重复多次测量技术,就有可能使定位精度大大提高。笔者介绍的手持GPS的精确定位方法即采用了上述思路。2差分GPS定位技术及位置差分原理GPS差分技术是利用2个互相关联的GPS观测量之差,消除观测误差的公共项,提高GPS测绘成果精度的一种有效技术。它使用一台GPS基准站接收机和数台移动站接收机,利用实时或事后处收稿日期:2006-01-04;修回日期:2006-05-08©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net5期高建东:利用后差分技术提高手持GPS的定位精度理技术,使移动站测量消去公共的误差源———电离层和对流层效应及卫星钟误差和星历误差。根据差分GPS基准站发送的信息方式可将差分GPS定位分为3类,即位置差分、伪距差分和相位差分。这3类差分方式的工作原理是相同的,即都是由基准站发送改正数,由用户站接收并对其...