标准单点定位原理与实践
单点定位的基本原理
单点定位的基本原理在现代科技发展的背景下，我们可以看到越来越多的应用需要获取用户的位置信息。
而单点定位技术就是一种获取用户位置信息的基本原理。
通过单点定位，我们可以精确地确定一个点的经纬度坐标，从而实现定位服务。
单点定位的基本原理是通过多个基站或卫星的信号来确定一个点的位置。
下面我们来详细介绍单点定位的基本原理。
1. GPS定位GPS（Global Positioning System）是一种基于卫星的定位系统。
它由一组卫星、地面监控站和用户设备组成。
卫星以固定的轨道绕地球运行，每颗卫星通过无线电信号向地面用户设备广播时间和位置信息。
用户设备接收到至少三颗卫星的信号后，可以通过计算信号传播时间来确定自己的位置。
2. 基站定位基站定位是利用移动通信基站的信号强度来确定用户的位置。
移动通信基站会不断地向周围的设备发送信号，设备接收到信号后会返回一个响应信号。
基站可以根据信号的强度以及信号传播的时间来计算设备与基站之间的距离，进而确定设备的位置。
3. WiFi定位WiFi定位是通过扫描周围的WiFi信号来确定设备的位置。
每个WiFi路由器都有一个唯一的MAC地址，设备可以通过扫描周围的WiFi信号并获取到MAC地址和信号强度信息。
通过比较设备与不同WiFi路由器之间的信号强度，可以确定设备与不同路由器的距离，进而确定设备的位置。
4. 蜂窝定位蜂窝定位是利用移动通信网络中的蜂窝基站来确定设备的位置。
移动通信网络由多个蜂窝基站组成，每个蜂窝基站负责覆盖一个特定的区域。
设备可以通过检测周围蜂窝基站的信号强度和信号传播时间来计算自己与基站之间的距离，从而确定自己的位置。
以上就是单点定位的基本原理。
通过GPS、基站、WiFi和蜂窝等信号，我们可以确定设备的位置信息。
这些定位技术已经广泛应用于导航、物流、智能家居等领域，为我们的生活带来了便利。
同时，随着技术的不断进步和发展，单点定位的精确度也在不断提高，为用户提供更准确的位置信息。
单点定位
数据预处理阶段首先进行钟跳探测与修复，避免将接收机钟跳引起的观测值跳变误判为周跳，然后联合使用 GF与MW组合探测周跳。使用扩展卡尔曼滤波（EKF）进行参数估计，并通过对验后残差进行分析，采用改进的 IGGIII抗差估计方案进行质量控制。
BDS/GPS PPP试验及结果分析为了评价BDS PPP的定位性能，选取了March 2015Vol．44No．3AGCS ： ∥xb．sinomaps．com8个测站2013年DOY264—270共7d的BDS/GPS双系统GNSS观测数据，分别进行静态和动态 PPP试验。试验数据来源于IGS的MGEX（muti－GNSS experiment）观测，所选测站信息如表2所示，CUAA、 CUBB以及CUT1－CUT3均分布在Curtin大学里面，GMSD和NNOR分别位于日本和澳大利亚，REUN站位于南非附近。 作为对比，对各测站同时进行GPS PPP解算，并以其静态单天解作为各测站坐标参考真值。
整体上而言，BDS PPP收敛后的定位精度要略低于GPS。这主要是由于当前BDS的MEO卫星数较少，卫星分布 及定位的几何图形结构比GPS差一些，且轨道和钟差产品精度相对较低，导致其PPP定位精度要略低于GPS，动态 精度的差别更为明显，这是因为静态结果统计是对各时段收敛后最后一个历元的定位偏差计算RMS，而动态结果 统计是从各时段的收敛时刻开始对偏差序列计算RMS。
精密单点定位(PPP)技术在实际生产中的应用研究
精密单点定位（PPP）技术在实际生产中的应用研究文章介绍精密单点定位技术的定位原理，结合具体实践，试验分析其可靠性，提出在测量中的具体工程应用方法。
精密单点定位具有传统单点定位的灵活性和相对定位的高精度特点，从而节省了寻找和联测国家等级控制点的大量工作，保证了控制精度，提高了工作效率。
标签：精密单点定位；GPS差分定位；精度1 概述GPS自投入使用以来，其相对定位的定位方法是快速增长，因为第一个代码相对定位RTK和差异的相对定位，GPS相对定位的精度不断提高。
但发展缓慢绝对定位是一个单点定位，PS单点定位是使用传统的G代码伪距观测和测量卫星广播星历的轨道参数和卫星时钟调整的数量。
2 精密单点定位2.1 精密单点定位原理及优势全球定位系统（GPS）的诞生以来，定位技术大致经历了以下几个阶段：静态相对定位，准静态绝对定位，相对定位，动态相对定位和实时动态相对定位（RTK），精密单点定位（PPP）。
在传统的GPS应用程序中，通常使用相对定位的操作模式，消除形式双差观测数据接收机时钟误差、卫星时钟误差的公共和削弱对流层延迟，电离层延迟误差相关性强的影响力达到提高精度的目的。
这种操作方式不考虑复杂的误差模型，计算模型简单、定位精度高的优势[1]。
但也有一些缺点，比如操作需要至少一个接收器在一个已知的现场观察，影响工作效率，增加了运营成本。
此外随着距离的增加，电离层延迟、对流层延迟误差相关性减弱，必须相应地延长时间的观察来达到预期的精度。
精密单点定位（Precise Point Positioning）是一种高精密单点定位技术，它只使用一个双频GPS接收器，结合从IGS站下载精密星历和精密钟差文件，使用观察的伪距和载波相位观测值计算[2]，可以在全球任何地方高精度定位静态或动态的基础上。
与传统的单点定位绝对相比，使用精密单点定位（PPP）不是广播星历，但IGS提供了精确的轨道和卫星时钟误差，它的绝对精度比传统的单点定位精度较高。
精密单点定位技术的相关理论与应用
12
工作组（Working Groups）
3.电离层工作组
目的：发展全球性和区域性的电离层延迟图 目前，CODE和NGS发布格式为IONEX的电离层产品。 IONEX格式示例
LATITUDE BAND COVERED MINIMUM LATITUDE (DEGREES) MAXIMUM LATITUDE (DEGREES) ADDITIONAL INFORMATION NUMBER OF CONTRIBUTING STATIONS NUMBER OF CONTRIBUTING SATELLITES ELEVATION CUT-OFF ANGLE (DEGREES) MAXIMUM TEC AND ITS RMS ERROR (TECU) COMMENT / WARNING COEFFICIENTS DEGREE ORDER VALUE (TECU) RMS (TECU) 0 0 12.96054650 0.0340 1 0 -2.68840669 0.0312 1 1 5.01878198 0.0344 1 -1 3.30707632 0.0313 2 0 -3.71365092 0.0321 2 1 -0.68308873 0.0313 2 -1 -0.38465300 0.0293 2 2 1.73454196 0.0329 : : -89.59 89.04
IGS共有7个分析中心：
CODE： 瑞士伯尔尼大学的欧洲定轨中心 (http://www.aiub.unibe.ch) NRCan：加拿大自然资源部的大地资源分局 GFZ： ESA： 德国地学中心 (http://www.gfz-postdam.de) 欧洲空间工作中心(http://nng.esoc.esa.de)
中央局（)
Lecture-13 GPS单点定位
0
0
0
li
mi
ni
方向余弦
Ri = 0
(
X
i s
−
X 0 )2
+
(Ysi
− Y0 )2
+
(
Z
i s
−
Z0 )2
导航定位数学模型（四颗星）
11
参数解算
⎡ P1
⎢ ⎢
P2
⎢P3
⎢ ⎣
P4
⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦
−
⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣⎢
R01 R02 R03 R04
⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦⎥
+
⎡⎢⎢ccddttSS12 ⎣⎢⎢⎢ccddttSS34
GPS原理及其应用
第十三讲 单点定位
张小红 武汉大学测绘学院
内容回顾
distance =
Elapsed
time per
xse1c8o6n,0d00
miles
利用测距码测定卫星到地面接收机间的距离
GPS单点定位的几何原理
一个站星距离
9 测站位于以卫星为球心，站星 距离为半径的球面上
GPS单点定位的几何原理
qYZ qZZ qtZ
qYt
⎥ ⎥
qZt qtt
⎥ ⎥ ⎦
mpos = m0 qXX + qYY + qZZ
站心坐标系中的精度计算
16
空间直角坐标系与站心地平坐标系的微分转换式为：
⎡dN ⎤ ⎡− sin B cos L
⎢ ⎢
dE
⎥ ⎥
=
⎢ ⎢
− sin L
⎢⎣dU ⎥⎦ ⎢⎣ cos B cos L
9 GPS单点定位通常是指只利用一台GPS接收机直接确定 观测站在地心地固坐标系中的绝对坐标的一种定位方 法，单点定位也叫绝对定位。
GPS原理及应用_张勤_第三章GPS静态定位原理.
第三章 GPS 静态定位原理一、 GPS 定位方法分类1、根据定位模式:单点定位 (绝对定位 :绝对定位是以地球质心为参考点, 测定接收机天线在协议地球坐标系中的绝对位置。
相对定位:确定测站与某一地面参考点之间的相对位置。
差分定位:用两台 GPS 接收机,将一台接收机安设在基准站上固定不动,另一台接收机安置在运动的载体上,两台接收机同步观测相同的卫星,通过在观测值之间求差,以消除具有相关性的误差,提高定位精度。
而运动点位置是通过确定该点相对基准站的相对位置实现的。
2、根据定位时接收机天线的运动状态:静态定位:如果在定位过程中, 用户接收机天线处于静止状态, 或者更明确地说, 待定点在协议地球坐标系中的位置, 被认为是固定不动的, 那么确定这些待定点位置的定位测量就称为静态定位。
动态定位:如果在定位过程中, 用户接收机天线处在运动状态, 这时待定点位置将随时间变化。
确定这些运动着的待定点的位置,称为动态定位。
3、根据定位时效:实时定位:在用户站接收到 GPS 卫星信号的同时计算出定位结果。
事后定位:在测后进行有关的数据处理,求得用户站的定位结果。
4、根据观测值类型:伪距测量:利用 C/A码伪距或 P 码伪距作为观测量进行定位测量。
载波相位测量:利用 L1载波或 L2载波测得的载波相位伪距作为观测量进行定位测量。
二、 GPS 静态定位原理1、概述GPS 测量定位的分类A :依定位时的状态动态定位静态定位B :依定位模式绝对定位(单点定位相对定位差分定位C :依定位采用的观测值伪距测量(伪距法定位载波相位测量D :依时效实时定位事后定位E :依确定整周模糊度的方法及观测时段的长短常规静态定位快速静态定位2、静态绝对定位原理(测码伪距定位• 静态绝对定位是在接收机天线处于静止状态下,确定测站的三维地心坐标。
• 定位所依据的观测量,是根据码相关测距原理测定的卫星至测站间的伪距。
• 由于定位仅需使用一台接收机,速度快,灵活方便,且无多值性问题等优点,广泛用于低精度测量和导航。
标准单点定位原理与实践
标准单点定位原理与实践标准单点定位原理与实践摘要：本文对标准单点定位的理论和算法进行了较为深入的学习和研究，对其中的关键技术进行了多方面的探讨，编制了用双频伪距观测量组合进行标准单点定位的程序，借助自行编制的程序模块进行了一些研究，并对标准单点定位的误差进行了分析，如对流层延迟、多路径效应、卫星钟差、卫星星历误差等，尽量使定位精度达到最高。
关键词：标准单点定位；数据处理；精密星历；钟差中图分类号： N37 文献标识码： A 文章编号：GPS自投入使用以来，正向着实时、高精度、高可靠性的方向发展。
在GPS应用中，通常采用相对定位的作业模式， GPS技术的不断发展，相对定位作业模式被发现存在一些不足，随着各种研究的不断深入，产生了一种解决这些不足的方法，即GPS精密单点定位技术，它可以利用单台接收机在全球范围内进行高精度的独立的静态或者动态定位，利用卫星星历及卫星钟差，以单台双频接收机采集的非差相位和伪距数据作为主要观测值来进行单点定位，可以直接得到分米级甚至厘米级的高精度的ITRF框架标。
一、GPS标准单点定位的基本原理伪距单点定位是利用测码伪距观测值以及由广播星历提供的卫星轨道参数和卫星钟改正数来独立确定单测站的绝对位置的定位方法，它具有速度快，数据处理简单等优点，其精度也足以满足部分用户的需要，是导航及低精度测量中所用的一种定位方法。
本文以伪距单点定位为基础研究了电离层与对流层误差模型。
利用单点定位方法进行动态定位时，由于每个载体位置只能进行一次观测，故精度较低，但可以通过平滑或滤波等方法来消弱噪声，提高定位精度。
利用单点定位方法进行静态定位时，由于点位可反复测定，当观测时间较长时可提高定位精度。
二、GPS标准单点定位的主要误差源及改正模型1．电离层延迟电离层延迟是GPS点定位中的一种重要误差源，也是致使差分GPS系统的定位精度随流动站和基准站间距增加而迅速下降的主要原因之一。
地球高层大气的分子和原子在太阳的紫外线，X射线和高能粒子的作用下电离，产生自由电子和和正负离子，形成从宏观上说仍然是中性的等离子体区域，称为电离层（刘经南，1999）。
单点定位名词解释
单点定位名词解释
单点定位是指通过对一个物体或者地点进行精确的定位，来确定其在空间中的位置。
这种定位方式通常使用全球定位系统（GPS）或者其他卫星导航系统来实现。
单点定位的原理是通过接收来自多颗卫星的信号，计算出物体或者地点的精确位置。
这种定位方式的精度可以达到几米甚至更高，因此被广泛应用于航空、航海、军事、地质勘探、测绘等领域。
在航空领域中，单点定位可以帮助飞行员确定飞机的位置和航向，从而确保飞行的安全。
在航海领域中，单点定位可以帮助船长确定船只的位置和航向，从而避免船只迷失或者撞上礁石。
在军事领域中，单点定位可以帮助军队确定敌方的位置和行动，从而制定更加精确的作战计划。
在地质勘探和测绘领域中，单点定位可以帮助科学家们确定地质构造和地形地貌，从而更好地了解地球的内部结构和表面特征。
除了以上领域，单点定位还被广泛应用于智能手机、汽车导航、物流配送等领域。
例如，智能手机可以通过GPS定位来帮助用户找到目的地，汽车导航可以通过GPS定位来指引司机行驶路线，物流配送可以通过GPS定位来实现货物的精确配送。
总之，单点定位是一种非常重要的定位方式，它可以帮助人们确定物体或者地点的精确位置，从而实现更加精确的导航、勘探、测绘、作战等活动。
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标准单点定位原理与实践
摘要：本文对标准单点定位的理论和算法进行了较为深入的学习和研究，对其中的关键技术进行了多方面的探讨，编制了用双频伪距观测量组合进行标准单点定位的程序，借助自行编制的程序模块进行了一些研究，并对标准单点定位的误差进行了分析，如对流层延迟、多路径效应、卫星钟差、卫星星历误差等，尽量使定位精度达到最高。
关键词：标准单点定位；数据处理；精密星历；钟差
中图分类号： n37 文献标识码： a 文章编号：
gps自投入使用以来，正向着实时、高精度、高可靠性的方向发展。
在gps应用中，通常采用相对定位的作业模式， gps技术的不断发展，相对定位作业模式被发现存在一些不足，随着各种研究的不断深入，产生了一种解决这些不足的方法，即gps精密单点定位技术，它可以利用单台接收机在全球范围内进行高精度的独立的静态或者动态定位，利用卫星星历及卫星钟差，以单台双频接收机采集的非差相位和伪距数据作为主要观测值来进行单点定位，可以直接得到分米级甚至厘米级的高精度的itrf框架标。
一、gps标准单点定位的基本原理
伪距单点定位是利用测码伪距观测值以及由广播星历提供的卫星轨道参数和卫星钟改正数来独立确定单测站的绝对位置的定位方法，它具有速度快，数据处理简单等优点，其精度也足以满足部分用户的需要，是导航及低精度测量中所用的一种定位方法。
本文
以伪距单点定位为基础研究了电离层与对流层误差模型。
利用单点定位方法进行动态定位时，由于每个载体位置只能进行一次观测，故精度较低，但可以通过平滑或滤波等方法来消弱噪声，提高定位精度。
利用单点定位方法进行静态定位时，由于点位可反复测定，当观测时间较长时可提高定位精度。
二、gps标准单点定位的主要误差源及改正模型
1．电离层延迟
电离层延迟是gps点定位中的一种重要误差源，也是致使差分gps 系统的定位精度随流动站和基准站间距增加而迅速下降的主要原
因之一。
地球高层大气的分子和原子在太阳的紫外线，x射线和高能粒子的作用下电离，产生自由电子和和正负离子，形成从宏观上说仍然是中性的等离子体区域，称为电离层（刘经南，1999）。
由于存在大量的自由电子和正负离子，当卫星信号穿过电离层时，如同其他电磁波一样，信号的路径会发生弯曲，传播速度也会发生变化，从而使得测量所得到的距离就会不等于卫星至接收机间的几何距离，这种偏差叫电离层折射误差。
2.对流层延迟
对流层一般泛指非电离大气对电磁波的折射。
非电离大气包括对流层和平流层，是高度为50km以下的大气层部分。
对流层靠近地表面，容易从地面获得辐射能量，使其温度随高度的上升而降低，当gps或glonass卫星信号通过对流层时，传播的路径会发生弯曲，从而使测量的距离产生偏差，这种偏差叫对流层折射误差。
对流层
的折射率在很大程度上受到大气压力、温度和湿度的影响。
在大气正常状态下，天顶方向干分量延迟约占整个对流层延迟的90%。
湿分量的影响比干分量的影响要小得多，约占整个流层误差的10%。
由于对流层折射对gps和glonass信号传播的影响情况比较复杂，一般采用对流层误差改正模型来进行减弱。
对流层改正模型通常是对天顶方向的对流层干湿分量分别进行建模，然后使用一个投影函数将其投影到卫星与测站连线的方向上。
3.多路径
在gps或glonass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，这种由于反射信号所引起的观测值误差叫多路径误差。
理论上，对测码伪距而言多路径误差最大为近似码长的一半，也就是对gps c/a码的多路径误差最大可达150m，对p(y)码的多路径误差最大可达15m。
削弱多路径的方法有很多，大致可分为以下几种：
1) 选择合适的站址。
在选择测站时，应远离大面积平静的水面，远离高层建筑物，测站也不宜选择在山坡、山谷和盆地中。
灌木丛、草、其它地面植被、翻耕后的土地以及其他粗糙不平的地面能较好的吸收微波信号的能量，是较为理想的设站地址。
2) 选择合适的天线。
选择能抑制多路径的高质量的天线。
为了减弱多路径误差，天线下应配置抑径板或者选择扼流圈
(choke-ring)天线。
3) 选择合适的接收机。
选择能抑制多路径效应影响的接收机，例如选择采用窄相关技术的接收机。
4) 通过估计方法减轻多路径误差。
在计算时，过滤掉低高度角卫星的观测数据，因为低高度角的卫星信号更容易产生多路径效应。
在利用测码伪距观测值进行定位时，使用长时间的观测数据，对定位结果进行平滑处理，也可以有效的减弱多路径效应的影响。
另外通过一些估计方法像半参数法等也可以减弱多路径误差的影响。
4.卫星轨道和钟误差
卫星轨道误差是指卫星星历所表示的卫星轨道和真正的卫星轨
道之间的偏差值。
轨道误差主要受到跟踪网的规模、跟踪方法、跟踪站的分布、以及轨道计算的数学模型等因素影响。
卫星星历用来提供卫星运动轨道的信息。
它可以分为预报星历和后处理星历。
预报星历又叫广播星历，它是由地面监控站根据对卫星跟踪测得的轨道外推计算得到的。
由于受到诸如跟踪站站址坐标误差，观测误差，计算模型误差，预报误差等各种误差的影响，广播星历也不可避免存在误差。
卫星钟的钟差包括由钟差、频偏和频漂等产生的误差，也包含了钟的随机误差。
在gps测量中，无论是码相位观测或载波相位观测，均要求卫星钟和接收机钟保持严格同步。
尽管gps卫星上安装有高精度的原子钟（铷钟和铯钟），但与gps系统时间之间还是存在着偏差和漂移。
这些偏差的总量在1ms以内，由此引起的等效距离误差约为300km。
5.接收机钟差
gps接收机一般采用高精度的石英钟，其稳定度约为10-9。
若接收机与卫星钟间同步差为1μs，其等效距离约为300m。
接收机钟差可用下面的方法进行处理：利用单点定位的方式，把每个观测历元接收机钟差当作一个独立的未知参数，估计参数有接收机钟差和测站坐标，在数据处理中一并求解；认为各观测时刻的接收机钟差之间是相关的，将接收机钟差表示为时间多项式，并在观测量的平差计算中求解多项式的系数。
同时，也可以作为白噪声处理，白噪声比多项式更为逼真地描写钟差行为；通过在卫星间求一次差来消除接收机的钟差。
即在每一个历元，选一颗卫星为参考星，其它卫星与参考星进行卫星间观测值相减作一次差分。
总之，标准单点定位是目前gps界的一个研究热点，本文围绕标准单点定位的数据处理这一中心，对标准单点定位的主要误差源和改正模型进行了一定的研究。
计算结果表明，标准单点定位精度为米级，气解算可满足对导航定位精度要求不高的一般用户需要，若对一些其他误差加以考虑，则可以进一步提高定位精度。
参考文献：
[1] 乔仰文,赵长胜,夏春林等.gps卫星定位原理及其在测绘中的应用[m].教育科学出版社,2003.
[2] 张星炜,查勇.gps单点定位误差分析[j].南京师大学报(自然科学版),2006,29(3).
[3] 李征航,黄劲松.gps测量与数据处理[m].武汉大学出版
社.2005.。