第一篇：GPS全球定位教學設計

一、教學目標

(一)知識與技能：

1.能用自己的語言解釋全球定位系統的概念，并初步了解其工作原理;

2.能說出全球定位系統的三個組成部分及其主要功能;能說出GPS接收機的主要種類及其主要用途;

4.能舉例說明全球定位系統在定位導航中的作用。

(二)過程與方法：

1通過讀“GPS組成示意圖”，分析全球定位系統的組成，并討論該系統的功能;

2通過多種媒體收集有關資料，列出討論探討我國導航定位技術的發展;

3通過“車載GPS功用”的案例，初步認識全球定位系統的定位導航原理及作用。

(三)情感態度和價值觀

1.通過對全球定位系統神奇功能及廣泛應用領域的介紹，激發學生的求知欲和科學探究精神;

2.通過對迅速發展的中國定位導航技術的學習，增強學生的民族自信心和愛國情感

二、教學重難點

重點：結合實例說出全球定位系統(GPS)在定位導航中的應用。

難點：全球定位系統的工作原理。

三、教學方法

讀圖分析法、探究法、閱讀法

四、導-教學過程

㈠ 知識體系;

學習提供

一、全球定位系統

1、全球定位系統的概念

2、全球定位系統的組成3、全球定位系統的特點

4、GPS接收機根據用途分類

二、全球定位系統與定位導航

1、靜態導航定位

2、動態導航定位

3、舉例說明GPS的用途

知識結構

一、全球定位系統

1、全球定位系統是具有在進行全方位、三維導航與定位功能的新一代系統。

2、全球定位系統的組成系統結構空間位組成全球定位系統 空間 由2l顆 和3顆在軌備用衛星組成，24顆衛星均勻分布在6個軌道平面內

包括5個監控站、1個主控站和3個注入站

用 戶 導航型接收機、測地型接收機、授時接收機

3、根據用途分類，GPS接收機分為 接收機、接收機和 收機。

類 型 應 用 特 點

導航型接收機 用于運動載體的導航，分為車載型、航海型、星載型 能夠實時給出載體，價格便宜，應用廣泛

測地型接收機 用于精密 測量和精密 測量 高，儀器結構復雜，價格較貴

授時接收機 用于 及無線電通訊 提供高精度

二、全球定位系與定位導航

1、最初用于軍事目的 定位能達到厘米級甚至是毫微級精度，定位能達到米級至亞米級精度，能達到毫微秒級精度。

2、目前GPS 系統的應用已經十分廣泛，也逐步深入到我們的日常生活中。如

應用類型 應用領域 應用的作用

航海導航 向用戶提供航向信息、海圖、海跡顯示

把自己的位置和 發送到航海管理中心 便于中心的跟蹤、搜尋和救援

航空導航 空域、著陸、機場 和管理 實現空域劃分、空中交通流量管理

㈡“ 活動”解答

[閱讀指導]GPS的起源

在衛星定位系統出現之前，遠程導航與定位主要用無線電導航系統。

1.無線電導航系統

缺點：

2.衛星定位系統

最早的衛星定位系統是美國的子午儀系統(TRANSIT)，介紹：

1973年美國制定了GPS計劃。

3.GPS發展歷程

GPS實施計劃共分三個階段：

第一階段為方案論證和初步設計階段。從1973年到1979年，共發射了4顆試驗衛星。研制了地面接收機及建立地面跟蹤網。

第二階段為全面研制和試驗階段。從1979年到1984年，又陸續發射了7顆試驗衛星。研制了各種用途的接收機。實驗表明，GPS定位精度遠遠超過設計標準。

第三階段為實用組網階段。1989年2月4日第一顆GPS工作衛星發射成功，表明GPS系統進入工程建設階段。1993年底實用的GPS網即(21+3)GPS星座已經建成，今后將根據計劃更換失效的衛星。

4.我國的衛星導航定位系統：

名稱：

你了解多少：

[閱讀指導]手持型 CPS 接收機

優點：

功能：

【閱讀指導】車載GPS的功用功能：

應用：

【 閱讀指導 】 GPS 在航海、航空導航中的應用

航海應用

功能：

航空應用

空域航路、著陸、機場監視和管理實現空域劃分、空中交通流量管理、飛行路徑管理。

五、教學反思

教師在教學設計從學生認知特點出發，從感性入手，為學生提供真實、生動的情景，引導學生對生活實例進行分析發現有價值的規律或道理，只有這樣才能激發起學生的學習積極性和主動性，也實現了“從生活走向物理”。在探究活動過程中，學生對物理規律的理解更加深刻。如果只是單純的對各知識點進行分析讓學生背誦記憶，學生理解起來就會比較枯燥，記憶也不會持久。對GPS的探究，讓學生獲得體驗，品嘗探究樂趣，掌握科學探究的一般流程和方法，將這些技能和方法內化為自己的能力。最后再以練習鞏固，讓學生運用物理知識解決生活問題，實現“從物理走向社會”。

作業：

1、GPS系統主要特點是什么？

2、GPS系統基本組成有哪些？

第二篇：GPS全球定位思考題答案

GPS論述題與公式推導題

1、論述基本觀測量，雙頻消電離層觀測量，電離層殘差觀測量，寬巷觀測量，窄巷觀測量，相位平滑偽距觀測量的觀測方程，應用場合？

基本觀測量包括：碼偽距觀測量、載波相位觀測量和積分多普勒觀測量 雙頻消電離層觀測量：

?I1??N1??1?1?1當考慮電離層影響時，觀測方程為： ?I2?2???N2??2?2?2?1?

式中：以距離為單位的電離層影響為：Ii??40.3TEC?i2??40.3()TEC 22fic 式中：TEC—信號傳播路徑上的電子總數

λ—載波波長

c—光速 雙頻相位觀測量的線性組合定義為：φL=αφ1+βφ2

2ff?2?22??1當β=?時，電離層的影響消失，進一步取??，則???2122，由此可得，?1?1f1?f2?f1f2??f12??2N1?2N2???IF 消電離層觀測量：?L?22?1?f1?f2f1?f2?當β=???2時，基線未知量消失，因此，若取α=1，則β=?2，由此可得，?1?12???2f12??140.3TEC??電離層殘差觀測量的觀測方程：?I???N??N2? ?1f?1C22??當α=

1、β=-1時，可得寬巷觀測量?w??1??2，其相應的：

寬巷模糊度Nw?N1?N2，頻率fw?f1?f2，寬巷波長?w?86.2cm

??1??2，其相應的：

?N1?N2，頻率fn?f1?f2，窄巷波長?n?10.7cm 當α=

1、β=1時，可得窄巷觀測量?w窄巷模糊度Nn相位平滑偽距利用碼偽距和相位的加權平均得到，觀測方程為：

應用場合：消電離層觀測量常用于長基線的解算，電離層殘差觀測量常用于周跳檢測，寬巷和窄巷常用于模糊度分解，相位平滑算法在周跳出現時，可以消弱周跳的影響，但前提條件是周跳出現的位置（時刻）須被正確檢測。

2、要達到109ppm的基線精度，應考慮哪些因數？為什么？ 應考慮各類誤差影響源。包括以下五個部分。①與GPS衛星有關的誤差：

衛星鐘差：GPS衛星原子鐘與理想的GPS時之間的偏差或漂移?？梢哉鹃g求差加以消除。衛星軌道誤差：基線越長，衛星軌道誤差對定位精度的影響越大。②與衛星信號傳播有關的誤差：

相對速度與群速度：相速度與波長和頻率有關，在非散射性介質中，相速度與群速度相等。電離層折射：電離層對GPS天線信號是一種散射介質?？蓪EC模型化，在平差時一并求出。

計算TEC的影響：可以用近似模型表示TEC的影響，此外還可以用雙頻線性組合消去TEC的影響。

對流層折射：它對頻率小于15GHz的無線電波是不散射介質，即與頻率無關。不能通過雙頻觀測消去其影響。利用建模的方法求出。③與接收設備有關的誤差：

P（接收機鐘差：接收機石英鐘與理想時刻之間的差值，可以通過雙差觀測量以消除，也可以在每個歷元引入一個接收機鐘差未知數或者用多項式去模擬。

天線相位中心漂移：天線的相位中心相對于其幾何中心的變化。相對定位中可以通過使用不同類型的天線并且使每次測量的天線處于固定方向來減弱天線相位中心漂移的影響。周跳及整周模糊度：信號的遮擋或強外電磁源的影響會引起相位跟蹤時整周計數器計數出現差錯，即周跳現象。連續長時間的周跳會引起信號失鎖。整周模糊度又稱整周未知數，載波相位與基準相位之間相位差的首觀測值所對應的整周未知數。④相對論的影響：

對衛星鐘的影響：根據狹義相對論，安放在高速運動的振蕩器的頻率會發生變化。對接收機鐘的影響：地球自轉帶來的影響，這項改正通常由接收機軟件完成。⑤多路徑的影響：

單反射信號多路徑影響：削弱各路徑的影響可通過扼流圈天線，使用無線電頻率吸收天線底板，還可使用具有多路徑估計性能的鎖相環。還可以用小波變換法來提取。最好的辦法是選擇好的測站，避開反射體。

多個反射信號多路徑影響：建立的模型與單個反射信號模型類似，不同的是影響中有多條反射信號的干擾。

墻面反射信號路徑延遲：誤差計算時要用到反射信號相對于直接信號的相位延遲。多路徑模擬器：根據多路徑公式、反射面的位置及反射系數制作的。

3、周跳探測常用的方法有哪些？其基本原理是什么？

方法包括：多項式擬合法、卡爾曼濾波法、基于三差的選權迭代法、小波分析法

多項式擬合法：是利用雙差觀測序列可以用一個q階多項式來表示，由于周跳的繼承性，用多項式直接擬合雙差序列時，擬合殘差的大小不能完全反映出周跳的位置和大小，為此，對

雙差序列的歷元求差，構成新的擬合序列。對擬合序列用多項式來擬合時，擬合殘差的大小能較真實地反映出周跳的位置。（測后數據處理）

卡爾曼濾波法：是根據預測殘差的大小來判斷周跳發生的歷元及周跳的大小。當預期殘差超過預期噪聲時，表示該歷元有周跳發生。（動態檢測）

基于三差的選權迭代法：是利用三差測量，不僅消除了衛星鐘差和接收機鐘差，同時還消除了整周模糊度。如果在某個歷元出現周跳，則相當于從該歷元起，整周模糊度發生變化；如果三差是在相鄰歷元間進行則周跳將以粗差形式出現在三差觀測值中，對改正數不等式的觀測值賦權，粗差予以最小權，經過幾次選權迭代可以消去周跳的影響，所求出的坐標也不受周跳影響。

小波分析法：其基本思想是將信號表示成一系列小波正數之和。小波分析在時域和頻域具有良好的局部化性質，它可以觀察信號的任意細節并加以分析。

4、簡述FARA模糊度分解的基本步驟

模糊度的快速分解法是由Frei和Beutler提出的一種非常有效的模糊度分解方法，包括：候選模糊度向量搜索空間的確定及模糊度的篩選和有效性檢驗。搜索空間結果是一組備選整周模糊度向量，把每個備選整周模糊度作為已知數帶入方程，求出相應的測站坐標和單位權方差，其中具有最小單位權方差的備選整周模糊度向量為最終的整數解向量，同時還要做如下檢驗：整周解與初始解的相容性檢驗、最小單位權方差與初始解單位權方差相容性檢驗和最小單位權方差與次小單位權方差的可區分性檢驗。

5、什么是可逆整數模糊度變換？其在LAMBDA方法中其什么作用？簡述二維Z變換的基本步驟。

設T為m x m階變換矩陣，做變換Z=TN，其逆變換為N=T-1Z，變換T為可逆整數模糊度變換的充要條件是：T和T-1的元素都是整數，如下變換：

Y=AX+BN+e?Y=AX+BT-1Z+e 即是可逆整數模糊度變換，之后的模糊度估計值及其方差陣為： ??TN,Q???TQ?TT ZZNLAMBDA法通常分為3步：整周模糊度正變換、條件搜索及整周模糊度逆變換，求得變換后的模糊度整數最優解后，利用模糊度逆變換反求原始模糊度空間中的模糊度。二維Z變換步驟如下：可以使兩個模糊度的相關系數減小

設有n維模糊度方差陣QN?，連續對其模糊度變換可構出n維模糊度變換陣T，選擇使

QNiNjQNiNi及QNiNjQNjNj（i,j=1,2,…,n）最大的行i和列j ?j對應的方差子塊進行二維模糊度變換得變換陣Z ?、N①對Ni②求變換后的方差陣Q1

③若QNiNjQNiNi及QNiNjQNjNj（i,j=1,2,…,n）中最大者小于0.5，則結束變換，否則重復①②

④求可逆模糊度變換T，Tk?ZkZ2Z1

6、局域差分、廣域差分、廣域增強的區別和聯系。位置域差分和觀測值域差分的區別和各自的優缺點？

局域差分（LADGPS）：在局部區域中應用差分技術，在該區域中有設一個差分GPS網，該網由若干個差分GPS基站組成，還包括一個或數個監控站，用戶可實時接收從基準站發射的坐標改正數、偽距或載波相位觀測值，經平差后求得自己的改正數。該方法基于用戶與參考站有相同或相近的誤差源，適用于小范圍。

廣域差分（WADGPS）：該系統一般由一個主控站、若干個GPS衛星跟蹤站、一個差分信號播發站、若干個監控站、相應的數據通訊網絡和若干用戶站組成。WADGPS技術原理是對

GPS誤差源分別加以區分和模型化，然后將計算出來的每一個誤差源的誤差修正值（差分值）通過數據通訊鏈輸給用戶，對用戶在GPS定位中的誤差加以修正，已達到削弱這些誤差源和改善用戶GPS定位的精度的目的，這種方法不僅削弱了LADGPS技術中主控站和用戶站之間定位誤差對時空的相關性，而且又保持了LADGPS的定位精度。

廣域增強系統（WAAS）：由美國聯邦航空管理局開始，在衛星上加載L波段轉發器，實施導航重疊和廣域增強電文廣播、廣播類GPS信號，向用戶提供附加測距信息。廣域DGPS改正信號改善航行安全的完善信息，進行廣泛區域的DGPS定位于導航。

位置域差分：流動站與基準站較近時，可以認為基準站上衛星定位誤差與流動站定位誤差相同，因此，基準站根據觀測值計算其位置，并與其已知位置求差，從而獲得位置改正數，然后將改正數發送給流動站，流動站用收到的改正數改正其定位結果。由于這種方差取決于基準站所用的衛星的個數及號碼，因此流動站必須使用與基準站相同的衛星，所以這種方法在實際應用時有較大的困難。

觀測值域差分：該方法計算基準站到每顆衛星的改正數（觀測值減計算值），并將觀測量改正數發送給流動站，用以改正流動站的觀測值。該方法的計算量比位置差分大，但克服了簡單差分選星的困難，流動站可根據需要選擇衛星，但是這種單站差分的精度受流動站與基準站間空間與時間相關性的影響。隨著站間距離的增加，其誤差相關性降低，因此使用范圍通常限制在20km。

7、網絡RTK的關鍵問題時什么？為什么？ 關鍵技術包括以下幾部分：

①參考站間整周模糊度的在線確定。寬巷模糊度、L1和L2頻道上整周模糊度的確定，求解寬巷模糊度??NW的精度比求解整周模糊度??N1、??N2的精度高很多，雙差寬巷模糊度確定后，可采用與電離層無關的線性組合確定??N1、??N2。

②大氣傳播延遲計算。整周模糊度固定后，電離層和對流層的延遲就可以按公式計算出來。③差分改正數的生成。在VRS/RTK定位中，當數據處理中心接收到流動站發來的用戶站的概略坐標后，就可在此坐標處生成一個虛擬參考站，同時利用參考站精確的已知坐標和參考站實時觀測數據來對電離層延遲進行建模，并生成VRS的虛擬觀測值或者RTCM改正數發送給用戶站。

④改正數生成的數學模型。包括：內插算法（IA）、線性組合法（LCA）

這兩種算法都可以根據參考站觀測數據生成用戶本地的誤差改正數，特指根據已經生成的參考站間各基線的雙差電離層以及對流層延遲殘差，分別構造VRS用戶本地的電離層延遲及對流層雙差改正數。如果把生成的VRS單差虛擬觀測值發送給用戶，就可組成雙差觀測方程進行動態定位。

8、PPP有何優缺點？其關鍵問題是什么？為什么？

精密單點定位（ppp）：指的是利用全球若干地面跟蹤站的GPS觀測數據計算出的精密衛星軌道和衛星鐘差，對單臺GPS接收機所采集的相位和偽距觀測值進行解算。優點：

①打破了網絡解算的計算瓶頸，計算速度快

②定位時只需一臺GPS接收機，減少了定位所需的儀器成本，且作業方式靈活，不需要進行多個測站的同步觀測

③定位精度可以達到與相對定位相同的精度

④定位精度不受測站與基站之間的距離限制，且定位精度較均勻 ⑤可用觀測值多，保留了所有的觀測信息

⑥定位結果的參考框架全部隱含在數據處理中采用的GPS衛星軌道中，故各站獨立的定位結果均在一個統一的參考框架內。

⑦與RTK系統服務覆蓋區域大，總投資和運營成本低。缺點：

①觀測值隨即模型中未參考衛星鐘差插值誤差，會不可避免地帶來一定的插值誤差。②現存的方法中均沒有針對高采樣率衛星的情況，導致其不能很好的適應高采樣率衛星鐘差產品。

③基于單站非差觀測值的周跳探測與修復算法并不適用于適用于實時精密單點定位，同時也存在對GPS偽距觀測值精度要求較高的缺點。因此不能用于實時精密單點定位中的數據質量控制，須建立一種穩健可靠的周跳探測與修復算法。

④當前眾多的實時精密單點定位應用系統，均是覆蓋全球或者某一很大的區域，這導致系統造價昂貴，用戶使用價格不菲，而且這系統對通訊狀況要求嚴格，軟件多系統龐大，對系統的硬件要求較高。關鍵問題如下：

①精密星歷的獲取和內插。GPS廣播星歷精度目前只有5m左右，不能滿足精密單點定位的要求。

②精密單點定位主要誤差的處理。包括：

ⅰ、與衛星有關的誤差：衛星鐘差、衛星軌道誤差、相對論誤差、衛星天線相位偏差 ⅱ、與測站有關的誤差：接收機鐘差、地球固體潮改正、海洋潮汐影響、地球自轉影響 ⅲ、與信號傳播有關的誤差：電離層延遲、對流層延遲、多路徑效應

③周跳的探測與修復。及時地探測出周跳的發生并進行正確的修復是定位連續進行的前提。④載波相位平滑偽距。測碼偽距觀測值對初始化的時間、非差整周模糊度的確定產生直接影響，而利用載

波相位平滑偽距可以提高其精度。

⑤整周模糊度的實時求解。

9、多路徑特性及多路徑減弱方法？

在GPS測量中，如果測站周圍的反射物所反射的衛星信號（反射波）進入接收機天線，這就將和直接來自衛星的信號（直接波）產生干涉，從而使觀測值偏離真值產生所謂的“多路徑誤差”，這種由于多路徑的信號傳播所引起的干涉時延效應，被稱作多路徑效應。特性包括：

①多路徑效應的產生可以理解為一時空環境效應，它與衛星相對于地物的空間及地物反射特性均有密切的關系。

②多路徑效應的影響與接收機的抑制能力有關。由于不同工作原理的GPS接收機跟蹤和鎖定GPS衛星信號的過程有所不同，從而導致接收輸出的觀測量受到多路徑效應的影響也不一樣。③多路徑效應具有重復性，使得相鄰天線之間的坐標序列存在相關性。

④多路徑效應的影響在測量值上具有一定的范圍，即理論上碼偽距不會超過一個碼元的寬度，而相位不會超過四分之一載波波長。

⑤多路徑效應具有一定的頻率特點。當產生多路徑的范圍環境一定時，反射介質的反射特性也一定，多路徑信號隨著衛星上的運行而不斷改變其入射角，而這種物理現象的產生和解算都是在一定頻率內進行的，這表明可以用頻譜分析的方法來進行分析。減弱方法：

①選擇合適的地址。測站遠離大面積平靜的水面，不宜選擇在山坡、山谷和盆地中，離開高層建筑物。

②對接收機天線的要求。天線下應配置抑徑板，天線對于極化特性不同的反射信號應該有較

強的抑制作用。

③用小波變換法來提取多路徑。

10、GPS水汽反演方法？

在GPS信號的傳播路徑上，對流層和電離層對GPS信號帶來的折射和延遲是兩個主要的誤差，它們是大氣中分布在兩個層面上的元素引起的。其中電離層分布在50km以上的大氣層中，對流層則主要位于從地面到50km的大氣中。電離層對GPS信號的影響與GPS信號的頻率有關系，利用GPS衛星發射的兩個L波段不同平率的信號可以消除電離層的影響，這樣就可以利用復雜的數據處理方法，通過對GPS觀測數據、GPS衛星星歷和GPS測站坐標進行處理，計算出對流層對GPS信號的天頂方向總延遲量，再利用傳統的經驗模型計算出對流層中GPS信號的干延遲分量△Ld，從而得到對流層中GPS信號的濕延遲分量△Lw，再通過轉化函數將其轉化為可降水量。

GPS觀測數據??計算天頂靜力學延遲L0Businger公式轉化GPS衛星星歷?????對流層延遲（L）????????濕延遲（Ld=L-L0）???????可降水量Pwv GPS測站坐標??

11、精密對流層建模方法？

包括三部分：經驗模型法、參數估計法、外部修正法 對流層經驗模型（參考大氣模型）

指數大氣模型、Hopfield大氣規范模型、Saastamoinen大氣模型、Black大氣模型 經典映射函數模型

Saastamoinen映射函數、Hopfield模型、連分式映射函數模型、B&E和F&K映射正數模型 上述改正模型都是在假定大氣層處于流體靜力平衡狀態下的理想氣體這個條件下近似導出的，另外測站的氣象元素并不能很好地表征傳播路徑上的氣象條件，因此相繼出現了在模型改正的基礎上，在每個測站上附加一個或多個天頂方向對流層時延參數的模擬方法以及分段

線性法和隨機過程法，包括：單參數估計法、多參數估計法、隨機過程法和分段線性方法。外部修正法是利用外部設備來實際測定衛星信號傳播路徑上水汽對信號傳播的影響，使用該方法時，天頂靜力學延遲分量仍由經驗氣象模型描述，且地表測量和標準大氣參數進行估值。另一方面，濕路徑延遲分量則是由遙測的集總水汽量轉移而得到的。

12、如何利用三頻數據構建消二階電離層影響的線性組合觀測量？

雙頻改正技術只能消除電離層延遲誤差的一階項，如果要達到優于厘米級的精度，理論上必須對延遲誤差的二階項進行改正，由于系統中增加了第三個導航頻率，多了以一個觀測量，故可以將電離層延遲誤差改至二階項。

GPS三頻偽距觀測值至二階項的電離層延遲改正量為：

???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、分別為導航頻率f1、f2、f3的測距碼同步觀測偽距，ρ12=ρ1-ρ2 GPS三頻載波相位觀測值至二階項的電離層延遲改正量為：

???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、分別為導航頻率f1、f2、f3的載波相位同步觀測的偽距。

“北斗二號”可以有效避免遭受電磁干擾和攻擊，實現無源定位，而定位精確度更是得以大大提高，由“北斗一號”的十米精確到“厘米”之內。

“北斗二號”投入運營之后，除了廣泛用于軍隊之外，還將廣泛應用在氣象、交通、環境監測等領域，而在當前國內導航市場正處于高速發展時期階段，與GPS相比有著顯著優點的“北斗二號”如何盡快、盡好的投入民用，讓技術轉化為效益，值得有關方面深切考慮。單歷元模糊度分解算法

針對不存在先驗信息時常規ＧＰＳ單歷元數據處理中存在的問題，提出了一種新的ＧＰＳ整

周模糊度單歷元算法。該算法先采用一個歷元的碼觀測值進行最小二乘定位，求取初始模糊度，并根據解的中誤差來構造模糊度原始搜索空間，再采用兩種不同線性組合的擴波方法進行模糊度變換，使原模糊度的搜索空間變小。在模糊度的新搜索空間確定后，通過線性組合的逆變換求取模糊度Ｎ１及Ｎ２，并以模糊度函數法進行真值的搜索，實現單歷元解算.模糊度單歷元求解的算法思想: １．１ 模糊度搜索空間的構成１．２ 基于線性組合的模糊度變換１．３ Ｎ１及Ｎ２模糊度的確定.所提出的算法僅采用一個歷元的碼和相位觀測值進行雙差模糊度的分解和基線解算，因此避免了ＧＰＳ載波相位數據中的周跳探測與修復問題，使整個ＧＰＳ數據處理過程的計算量相對減少.GPS定位技術的應用: 一,在科學研究中的應用:1.GPS定位技術在精密授時和時間同步的應用;2.在地球動力學研究方面的應用;3.在氣象學中的應用;4.在電離層監測方面的應用;二,GPS技術在工程技術中的應用:1.全球、國家和區域大地控制網的建設2.GPS在精密工程測量、工程結構變形監測中的應用3.GPS在通信工程、電力工程中的應用4.在交通、監控、智能交通中的應用5.海陸空運動載體導航

三．GPS定位技術在軍事技術中的應用：1.低空遙感衛星定軌2.飛機、火箭和子彈的實

時位置、軌跡的確定3.戰場的精密武器時間同步協調指揮.四．GPS定位技術在其他領域中的應用;1.在娛樂消遣、體育運動中的應用2.動物跟蹤3.GPS用于精細農業

相對定位及其觀測方程: 相對定位分為靜態相對定位和動態相對定位,靜態相對定位的接收機在整個觀測期間是固定不動的,動態相對定位時,一臺接收機固定不動,另一臺接收機處于運動狀態.1.單差觀測方程

周跳探測

如果接收機在整個觀測時段中始終保持衛星信號鎖定，則載波相位觀測值是連續的。當衛星信號被障礙物遮擋或受無線電干擾時，會發生短時間失鎖，從而引起相位觀測值的整周數發生跳變，這種現象稱為周跳。

檢測周跳的原理與粗差檢測(gross error/blunder)原理類似。目前有多種檢測周跳的方法。其共同之處都是利用載波相位觀測值在無周跳時應是一個連續的平滑序列的性質。由于鐘差的影響，非差和單差觀測量的平滑性均較差，而雙差及三差觀測量由于消除了許多公共系統誤差而具有很好的平滑性，因而常用雙差及三差觀測序列來檢測周跳.周跳檢測的方法很多，這里只介紹多項式擬合法、卡爾曼濾波法、基于三差的選權迭代法及小波分析法 多項式擬合法檢測周跳:

雙差觀測序列可以用一q階多項式來表示即：

???(i)?a0?a1(ti?t0)?a2(ti?t0)2???aq(ti?t0)q,i?1,2,?,n由于周跳的繼承性，用上式直接擬合雙差序列時，擬合殘差的大小不能完全反映出周跳的位置和大小。為此，對雙差序列的歷元間求差，即求

D?(i?1)?D?(i)，構成新的擬合序列，對擬合序列用多項式來擬合時，擬合殘差的大小能較真實反映出周跳的位置。對周跳的修復，可根據擬合殘差來確定，周跳應該是一個整數，可取最接近擬合殘差的整數作為周跳的修復值?？柭鼮V波法檢測周跳:

多項式擬合法適合于測后數據處理的周跳探測，當需要動態檢測出周跳時，可用卡爾曼濾波法。卡爾曼濾波法的基本原理是根據預測殘差的大小來判斷周跳發生的歷元及周跳的大小。

整周模糊度分解理論簡介

整周模糊度的確定通常使用雙差觀測方程，因為其可以消除鐘差的影響。對于短基線(<20km)，還可有效消除對流層和電離層的影響。

模糊度的正確求定取決于觀測量的質量和衛星的數量與分布，載波相位的信息內容是時間的函數，與衛星的運動直接相關。即使在良好的觀測條件下，時間也是模糊度求定成功與否的關鍵因素。此外，多路徑也是影響正確確定模糊度的關鍵因素之一 ? 模糊度的求解一般包括兩個步驟：

第一步是模糊度搜索空間的構成。在靜態觀測情況下，搜索空間通過模糊度浮點解來確定；在動態時可通過偽距解來確定。這一步最重要的是搜索空間的大小，因其直接影響解的可靠性與計算速度。搜索空間太小，可能把真值丟掉；搜索空間太大，計算時間又太長。第二步是模糊度向量的選擇與區分。選擇標準可以是殘差平方和最小(MinSSR)，也可以是模糊度函數值最大(MaxAFV)。

模糊度求解方法大體可分為:(一)取整法(round to integer method)1.直接取整法:要求模糊度浮點解要有足夠的精度，且模糊度間的相關性要?。?2.條件取整法:是一種基于條件最小二乘的取整方法，同樣要求初始解的精度要高； 3.不相關模糊度變換取整法：該方法通過模糊度變換提高變換后的模糊度的精度，從而使取整的成功率提高。(二)搜索法

1.在坐標空間內搜索:如模糊度函數法；

2.在模糊度空間搜索:如FARA、FASF法、LAMBDA法等

快速模糊度分解法

它對于長度小于15KM的基線，能夠用1～2min的雙頻觀測數據求出整周模糊度參數，對于單頻數據也可以把定位時間縮短在30min以內。

? 總之，該方法很大程度上提高了相對定位的效率，現已被廣泛應用。它包括候選模糊度的確定及模糊度的篩選和有效性檢驗。

為了精化多面體置信范圍，快速分解法還定義了任意兩個模糊度參數差值的置信區間。上述檢索過程的結果是一組備選整數模糊度向量，把每個備選整數模糊度作為已知數代入法方程，求出相應的測站坐標和單位權方差，其中具有最小單位權方差的備選整數模糊度向量為最終的整數解向量，同時還要作如下檢驗：(1)整數解與初始解的相容性檢驗；

(2)最小單位權方差與初始解單位權方差相容性檢驗；(3)最小單位權方差與次小單位權方差的可區分性檢驗：

第三篇：GPS定位跟蹤器說明書

GPS定位跟蹤器使用說明書

1.設備啟動：

把一張GSM手機卡插入跟蹤器的GSM卡槽。（注意：SIM卡金屬面朝上，并確認此卡開通來電顯示功能）

把跟蹤器帶到戶外，把開關撥向卡槽一端，這時三個燈會同時亮，幾分鐘后機器會正常啟動。紅燈是電源指示燈。橙色燈是GSM信號燈。藍色的燈是GPS信號燈。

2.設置SOS授權號碼

發送短信命令：123456A1,+國家手機號碼 設置第一個SOS號碼 發送短信命令：123456A2,+國家手機號碼 設置第二個SOS號碼 發送短信命令：123456A3,+國家手機號碼 設置第三個SOS號碼 [以上授權號碼任意選擇設置一個或者幾個授權號碼，不一定要全設，（號碼數最多3個）例如發送：123456A1,+86*** 去設置***為第一個SOS授權號碼。將收到類似以下的信息：

1TEL OK!---第一個SOS號碼設置成功 +86***;-------------------------第一個SOS號碼

DATE:091007,-----------------------------日期:2009年10月07號 TIME:093044,------------------------------時間:09點30分44秒 LAT:30.9422066N,------------------------緯度:30.9422066N LOT:117.8269000E,-----------------------經度:117.8269000E Speed:000.0,--速度:000.0] 3.刪除授權號碼

發送短信命令：123456A1,D 刪除第一個SOS號碼 發送短信命令：123456A2,D 刪除第二個SOS號碼 發送短信命令：123456A3,D 刪除第三個SOS號碼 4.位置查詢

用授權號碼發送短信：123456F 到終端，終端將返還一個經緯度到發送命令的授權號碼。（如：編輯短息發送123456F到GPS設備后，指定的手機號碼將收到類似以下的信息： DATE:091007, 日期:2009年10月07號 TIME:100011,-時間:10點00分11秒 LAT:30.9421766N,---------------------------緯度: 30.9421766N LOT:117.8270333,--------------------------經度: 117.8270333E Speed:000.0,----速度:000.0 http://gprsgprs.vip.dns12580.com/?30.9421766/117.8270333--------附帶信息）5.移動報警

發送短信：123456P1, 005去設置移動報警功能。一旦設備超出一定范圍，將發送信息給授權號碼。

（如：編輯短息發送123456P1, 005到GPS設備后，指定的手機號碼將收到類似以下的信息：

SET Movement OK!-------------------------移動報警設置成功

DATE:091007,-日期:2009年10月07號 TIME:104511,--時間:10點45分11秒 LAT:30.9421833N,---------------------------緯度:30.9421833N Speed:000.0,----速度:000.0 當設備被移動后，指定的手機號碼將收到類似以下的信息：

ALM-Movement------------------------------移動報警

DATE:091007,-日期:2009年10月07號 TIME:105050,--時間:10點50分50秒 LAT:30.9413916N,---------------------------緯度:30.9413916N LOT:117.8281883E,--------------------------經度:117.8281883E Speed:003.5,----速度:003.5）6.提示：

如果在開機后長時間找不到GPS信號，可以設置授權號碼后，發送：123456F定位命令加快終端搜索GPS信號。

第四篇：GPS定位測試規范(試行)

車載定位終端GPS性能測試試行方案

鑒于車載終端產品在檢驗檢測和產品測試過程中關于GPS定位性能和漂移特性目前還無統一的測試方法，經研發中心討論，確定以下測試方法：

一、定位性能的測試

一）、靜態測試：（樣本3臺）

1、在晴朗天氣，選擇位置相對開闊地，停車擺放好GPS天線位置（建議選擇車后擋風玻璃下）；

2、測量終端的冷啟動定位時間：指標要求(1)平均定位時間要求小于120s+60s=180s；（2）最長定位時間不得超過：1.5*180s=270s；超過270s認定終端定位不合格；

二）、動態測試

1、在天氣晴朗的條件下，在地下車庫停車超過8小時的終端；

2、從車輛駛出地下車庫起開始計時，行駛路線選擇較為開闊的路面；

3、終端的平均定位時間應小于180秒，最大不超過270秒；

4、超過270秒以上定位的終端判定為定位不合格；

二、漂移性能的測試（測試樣本3臺）：

經過總結，終端發生速度飄移多發生在由不定位到定位的這段區間，由此確定以下速度飄移測試方案：

一）開闊地帶測試：

車輛在開闊路面上行駛，拔掉定位天線，待終端不定位后接上定位天線，觀察終端GPS定位速度是否有漂移，反復插拔3次/臺以上，做好數據記錄。

二）隧道測試

車輛以正常速度行駛，通過隧道（以星光快速隧道為測試點），查看終端定位是否有漂移現象存在，反復進出隧道6次；

經上述測試無漂移現象，可默認為無漂移。

研發中心

2011年12月5日

第五篇：GPS手機的定位功能分析

GPS手機定位功能分析

1、聯想ET860手機

2008年4月2日，聯想智能導航新品ET860今日在經銷商“北京愛瑪聯想手機專賣店”的最新報價為3180元，相比其上市價大跌了400元，其配件包括：雙電、單充、耳機、數據線，另外還隨機贈送2G存儲卡

一張以及大禮包一個，其中包括座充，車充和車架，可以說相當實惠。

圖為：聯想ET860手機 手機中國行情報道（2008年4月2日）

手機型號

參考價格

硬件系統

操作系統 聯想ET860 3180元 TI OMAP 850，主頻 200MHz Windows Mobile 6

屏幕色彩:65K色彩屏 主屏尺寸:2.8英寸 屏幕材質:TFT 主屏參

屏幕

數:240×320像素 觸摸屏:支持

攝像頭 視頻拍攝:有聲視頻拍攝 拍照功能描述:傳感器類型：CMOS 攝像

頭像素:200萬像素

內存容量

存儲卡

無線數據

GPS功能

其它參數 256MB ROM，64MB RAM 支持microSD卡擴展 GPRS、EDGE 雙向GPS追蹤功能 MSN、金山詞霸、移動炒股、Google搜索

我們使用GPS測試軟件“BeeLineGPS”來測試兩款手機的GPS定位速度。在公司樓下空曠地帶，使用兩款手機進行衛星定位，結果聯想ET860以絕對優勢勝出。ET860歷時4分57秒成功定位，并搜到10顆以上的可用衛星；而多普達P860用了近6分多鐘才定位成功，差距非常明顯。

GPS功能：

這款手機采用了德州儀器ARM926T OMAP850處理器，實際頻率200MHz，內置SiRF III接收芯片，最多接收衛星的數量可達到12顆，定位誤差可以確保在15米之內，其強大的搜索能力更能在60秒內迅速定位。

這款手機內置GPS的不足部分，首先機器處理速度略顯遲鈍，尤其啟動GPS和查詢目的地的時候，也許這和天行者6信息資料多有一定關系，但是計算路徑時間需要30秒以上確實會讓人容易上火。還有定位時間也是這款內置GPS不足的地方，雖然定位速度很快，但是尋星速度卻稍顯慢，希望以后有待改進。

比肩旗艦P860 多普達GPS強機P660

P660在導航功能的易用性，和軟件功能的完善上有較大的提高。因為其中端定位，在處理器、和拍攝功能不是其強項，操作系統也沒有采用最新的Windows Mobile 6.1，其他功能都很主流。對GPS應用感興趣的網友可以關注一下這款功能強大的Windows Mobile智能手機上市情況。

P660 詳細參數如下：

·操作平臺： Microsoft Windows Mobile 6 Professional

·尺寸： 58.3mm(W)x108mm(L)x15.7mm(T)

·重量： 122g(含電池)

·CPU： TI OMAP 850；201MHz

·內存： 256MB ROM，128MB RAM

·顯示： 2.8” 防眩彩色TFT LCD，帶LED背光，QVGA觸摸屏

·攝像頭： 200萬像素CMOS，帶微距

·音頻輸出： 內置揚聲器，支持免提

·GPS特性: 內置GPS天線，符合NMEA 0183標準協議

·接口：藍牙2.0 EDR；MiniUSB；GPS外接天線接口；6針擴展接口

·擴展： 支持MicroSD卡

·電池： 1100mAh

·網絡： GSM/GPRS/增強GPRS, 900/1800/1900Mhz

·待機時間： 130小時

·通話時間： 5小時

GPS功能：

天行者功能配置都非常專業，這樣一來帶給普通用戶的使用方面就顯得有些困難，易用性要遜色一些。筆者經過測試，啟動軟件之后，經過不到兩分鐘左右時間便可以搜索到近10顆衛星，但是定位的時間比較長，大約需要近5分鐘。

中端智能導航之王 諾基亞

6110N

圖為：諾基亞6110N手機

超級猛 8G版諾基亞N9

58G版諾基亞N95在普通版基礎上將屏幕提升至了頂級的2.8英寸，同時500萬像素“卡爾蔡司”鏡頭的表現依舊強勁。另外，完善的多媒體以及強大的GPS導航功能同樣值得稱道，如今港行4590元的價格已經相當厚道，喜歡的朋友不要錯過。

圖為：諾基亞N95 8G版 手機中國行情報道（2008年4月2日）

手機型號

最新報價

操作系統 諾基亞N95 8G版 4590元（港行）Symbian OS v9.2操作系統S60平臺第3版本

屏幕材質:屏幕色彩:1600萬色TFT彩屏,2.8 英寸240x320分

屏幕

辨率

產品尺寸

視頻播放 99*53*21mm TV-Out視頻輸出

高達 500 萬像素(2592 x 1944 像素)照相/攝像機、卡爾蔡

攝像頭

司光學系統

收音機

MP3功能

內存容量

紅外接口 FM調頻立體聲收音機 數字音樂播放器 8GB 支持

支持第 2.0 版藍牙無線技術

藍牙接口

內置支持立體聲藍牙耳機(AD2P)的功能

GPS功能 GPS全球衛星定位