卫星定位技术与方法
第十讲 基线解算模型
西南交通大学土木工程学院测量工程系
§ 7.4静态相对定位的单基线平差模型
假设在同一观测时段,只有两台接收机在一条基线
上进行了同步观测工作。从这一条件出发,根据间接平
差原理,讨论载波相位观测量不同线性组合的平差模
型。这些模型易于推广到多台接收机观测情况。
1.观测方程线性化及平差模型
在协议地球坐标系中,若观测站Ti待定坐标的近似
向量为Xi0=[Xi0 Yi0 Zi0]T,其改正数向量为δXi=[δXi δYi
δZi]T,则观测站Ti至所测卫星sj的距离按泰勒级数展开并
取其一次微小项,
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2006-5-12
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可得
j
ρ
i
t
)(
=
ρ
i
j
0
⎡−
⎢⎣
j
l
i
t
)(
j
tm
)(
i
j
n
i
t
)(
⎤
⎥⎦
j
−
j
X
δ
⎡
⎢
Y
δ
⎢
Z
δ
⎢
⎣
[
Z
j
i
⎤
⎥
⎥
⎥
⎦
t
)(
i
i
j
0
=
ρ
i
{
[
tX
)(
} 212
]
上式中Xj(t), Yj(t), Zj(t)为卫星sj于历元t的瞬时坐标。
t
)(
[
Y
X
]
]
Z
Y
−
+
−
2
+
i
0
2
i
0
i
0
下面所讲的平差模型是假设所测卫星的瞬时坐标和起始
点坐标已知的情况下。
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(1)单差模型
任取两观测站T1和T2,并以T1为已知起始点,根据载波相位单差
模型
j
Δ
ϕ
t
)(
=
t
)(
−
j
ρ
1
t
)(
f
Δ+
tt
)(
Δ−
N
j
[
j
ρ
2
f
c
]
可得单差观测方程线性化形式
j
Δ
ϕ
t
)(
1
⎡−=
⎢⎣
λ
l
j
2
t
)(
tm
)(
j
2
tn
)(
j
2
⎤
⎥⎦
2
X
δ
⎡
⎢
Y
δ
⎢
2
Z
δ
⎢
⎣
2
⎤
⎥
⎥
⎥
⎦
取符号
+
1
[
j
ρ
20
λ
t
)(
−
j
ρ
1
t
)(
]
f
Δ+
tt
)(
Δ−
N
j
Δ
l
j
t
)(
Δ=
j
ϕ
t
)(
−
1
[
j
ρ
20
λ
t
)(
−
j
ρ
1
])(
t
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相应的误差方程为
Δ
tv
)(
j
=
1
⎡
⎢⎣
λ
l
j
2
t
)(
tm
)(
j
2
tn
)(
j
2
⎤
⎥⎦
2
X
δ
⎡
⎢
Y
δ
⎢
2
Z
δ
⎢
⎣
2
f
Δ−
tt
)(
Δ+
N
j
Δ+
l
j
t
)(
⎤
⎥
⎥
⎥
⎦
若两观测站同步观测卫星数为nj,则误差方程组为:
l
l
tm
t
)(
)(
1
1
2
2
tm
t
)(
)(
2
2
2
2
...
...
tmt
)(
)(
n
2
j
j
l
n
2
tv
)(
1
Δ
tv
)(
2
Δ
...
v
n
t
)(
j
Δ
⎤
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
=
⎡
⎢
1
⎢
⎢
λ
⎢
⎣
⎡
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
或
tn
)(
1
2
tn
)(
2
2
...
t
n
)(
n
2
j
⎤
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
2
X
δ
⎡
⎢
Y
δ
⎢
2
Z
δ
⎢
⎣
2
−
f
⎤
⎥
⎥
⎥
⎦
1
⎤
⎡
⎢
⎥
1
⎢
⎥
...
⎢
⎥
⎥
⎢
1
⎣
⎦
Δ
tt
)(
+
⎡
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
N
Δ
N
Δ
...
N
Δ
1
2
j
n
+
⎤
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎡
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
1
2
t
l
)(
Δ
l
t
)(
Δ
...
n
j
t
)(
Δ
l
⎤
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
v
t
)(
= δ
t
)(
a
bX
+
2
t
)(
cN
+Δ
t
)(
t
Δ
t
)(
+
l
t
)(
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若进一步假设同步观测同一组卫星的历元数为nt,则相应
的误差方程组为
t
)(
t
)(
A
V
=
BX
δ
+
2
t
)(
CN
+Δ
t
)(
Δ
t
t
)(
+
l
t
)(
相应的法方程式及其解
UYN
0
+Δ
=
Y
UN
1
−−=Δ
其中
Y
=Δ
⎡
X
δ
⎢⎣
2
Δ
N
t
Δ
T
⎤
⎥⎦
CBAPCBAN
=
)
(
T
(
)
CBAU
=
(
T
)
PL
P为单差观测量的权矩阵。
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(2)双差模型
两观测站,同步观测卫星sj和sk,并以sj为参考卫星,则
双差观测方程
t
)(
Δ=
Δ−
j
ϕ
k
ϕ
t
)(
t
)(
k
Δ∇
ϕ
c
[
k
ρ
2
f
=
t
)(
−
j
ρ
2
t
)(
−
k
ρ
1
t
)(
+
j
ρ
1
t
)(
]
Δ∇−
N
k
线性化的形式为
Δ∇
k
ϕ
t
)(
−=
1
⎡
⎢⎣
λ
∇
l
k
2
t
)(
∇
tm
)(
k
2
∇
tn
)(
k
2
+
1
[
k
ρ
20
λ
t
)(
−
j
ρ
20
t
)(
−
k
ρ
1
t
)(
+
j
ρ
1
t
)(
]
Δ∇−
⎤
⎥
⎥
⎥
⎦
2
⎤
⎥⎦
X
δ
⎡
⎢
Y
δ
⎢
2
Z
δ
⎢
⎣
N
k
2
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=
⎡
⎢
⎢
⎢
⎣
Δ∇
t
l
)(
k
⎤
∇
2
⎥
tm
)(
k
∇
⎥
2
⎥
tn
k
)(
∇
⎦
2
N
k
Δ=
⎡
⎢
⎢
⎢
⎣
N
k
l
j
2
l
t
t
)(
)(
k
−
2
tmtm
)(
)(
k
j
−
2
2
tn
tn
k
j
)(
)(
−
2
2
N
j
Δ−
1
[
k
ρ
20
λ
k
ρ
1
t
)(
−
−
⎤
⎥
⎥
⎥
⎦
t
)(
−
j
ρ
20
t
)(
+
j
ρ
1
])(
t
上式中
若取符号
Δ∇
l
k
t
)(
Δ∇=
k
ϕ
t
)(
则得误差方程式:
tv
)(
k
=
1
⎡
⎢⎣
λ
∇
l
k
2
t
)(
∇
tm
)(
k
2
∇
tn
)(
k
2
⎤
⎥⎦
2
X
δ
⎡
⎢
Y
δ
⎢
2
Z
δ
⎢
⎣
2
Δ∇+
N
k
Δ∇+
l
k
t
)(
⎤
⎥
⎥
⎥
⎦
若同步观测卫星数为 nj,则有误差方程组
t
)(
l
Δ∇+Δ∇
= δ
bX
t
)(
t
)(
t
)(
N
+
a
v
2
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