GNSS静态测量技术

在定位过程中，接收机的位置是固定的，处于静止状态，这种定位方式称为静态定位。根据参考点的位置不同，静态定位又包含绝对定位与相对定位两种方式。

①绝对定位(或单点定位)以卫星与观测站之间的距离(距离差)观测量为基础，根据已知的卫星瞬时坐标，来确定观测站的位置，其实质就是测量学中的空间距离后方交会，如图2.7所示。由于卫星钟与接收机钟难以保持严格同步，所测站星距离均包含了卫星钟与接收机钟不同步的影响，故习惯称为伪距。卫星钟差可以导航电文中给出的钟差参数加以修正，而接收机钟差，通常难以准确确定。一般将接收机钟差作为未知参数，与观测站的坐标一并求解。因此，进行绝对定位，在一个观测站至少需要同步观测4颗卫星才能求出观测站三维坐标与接收机钟差4个未知参数。

测码伪距观测方程可表示为:

其中，x、y、z为待测点坐标的空间直角坐标。

xi、yi、zi(i=1，2，3，4)分别为四颗卫星在t时刻的空间直角坐标，由卫星导航电文求得。

Vti(i=1，2，3，4)分别为四颗卫星的卫星钟钟差，由卫星星历提供。

Vto为接收机的钟差。

在图2.7中，若已知卫星S1、S2、S3、S4的坐标分别为(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)、(x3，y3，z3)、(x4，y4，z4)，测得的距离分别为d1、d2、d3、d4，则可以列出如下方程式:

图2.7 GNSS绝对定位

由式(2.16)即可解算出待测点的坐标分量x、y、z和接收机的钟差Vto这4个未知参数。

②静态相对定位，就是将GNSS接收机安置在不同的观测站上，保持各接收机固定不动，同步观测相同的GNSS卫星，以确定各观测站在WGS-84坐标系中的相对位置或基线向量的方法，图2.8即是相对定位最基本的情况。在两个观测站或多个观测站同步观测相同卫星的情况下，卫星轨道误差、卫星钟差、接收机钟差、电离层折射误差和对流层折射误差等，对观测量的影响具有一定的相关性，所以，利用这些观测量的不同组合进行相对定位，便可有效地消除或消弱上述误差的影响，从而提高相对定位的精度。静态相对定位一般采用载波相位观测量作为基本观测量，这一定位方法是目前GNSS定位中精度最高的一种方法，广泛应用于大地测量、精密工程测量、地球动力学研究等领域。

静态相对定位一般均采用载波相位观测量作为基本观测量，如图2.8所示，假设安置于基线两端点接收机T1和T2，于历元t1和t2对卫星sj和sk进行了同步观测，得到如下独立的载波相位观测量φj1t( )1、φj1t( )2、φk1t( )1、φk1t( )2、φj2t( )1、φj2t( )2、φk2t( )1、φk2t( )2。在静态相对定位中，普遍应用这些独立观测量的不同差分形式。(www.xing528.com)

设Δφj()t、▽φi(t)和δφji(t)分别表示不同接收机之间、不同卫星之间和不同观测历元之间的观测量之差，即

图2.8 GNSS相对定位

式中，基本观测量的一般形式为

在GNSS相对定位中，常用的三种差分(线性组合)是单差、双差和三差。

单差即在相同历元，不同观测站间同步观测相同卫星的观测量之差，其表达形式为

单差观测方程的优点是消除了卫星钟差的影响，同时，有效地削弱了卫星轨道误差和大气折射误差的影响，但缺点是使观测方程的个数明显减少。

双差即在相同历元，不同观测站间同步观测的不同卫星所得观测量的单差之差，其表达形式为

双差观测方程进一步消除了接收机相对钟差的影响，这是双差观测方程的重要优点。但双差观测方程的个数比单差观测方程更为减少，对解算精度可能造成不利影响。

三差即在不同历元，不同观测站间同步观测的不同卫星所得观测量的双差之差，其表达形式为

三差观测方程的最主要优点是进一步消除了整周未知数的影响，但其观测方程数量比双差观测模型更为减少; 且求三差后，相位观测值的有效数字大为减少，增大了计算过程的凑整误差，这些将对未知参数产生不良影响。所以，三差模型求得的基线结果精度不够高，在数据处理中，只作为初解，用于协助求解整周未知数和周跳等问题。