gps-glonass组合单点定位探究

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1、GPS/GLONASS组合单点定位探究　　摘要：GPS及GLONASS可分别进行独立单点定位解算，也可以联合单点定位，本文通过自行编制的解算软件，按三种单点定位方式进行解算，并对结果进行分析比较。从分析结果可知联合定位在定位精度以及卫星DOP值等方面均有明显改善。关键词：GPSGLONASS单点定位联合定位中图分类号：P228.4文献标识码：A文章编号：1前言GLONASS与GPS系统的组成和定位原理十分相似。其差别主要体现在时间、坐标参考系统、数据格式，以及卫星的识别方式上。GPS的时间系统为GPS时，而GLONASS的时

2、间系统为GLONASS时；GPS使用的是WGS-84坐标系，而GLONASS使用的是PZ-90坐标系；GPS观测数据采用码分多址（CDMA）技术，而GLONASS数据采用频分多址（FDMA）技术；GPS采用观测码的形式识别卫星，即同一载波的频率相同，而GLONASS采用频率的形式识别卫星，即同一载波的卫星频率不相同。综上可知，联合定位的关键则在于将不同的参考系统统一到相同的参考框架中。6本文主要讨论了GPS及GLONASS卫星坐标计算，PZ90坐标系与WGS-84坐标系的转换，在此基础上最终实现了GPS与GLONASS联合伪

3、距单点定位。其中GPS卫星坐标采用6个轨道根数及其摄动量直接计算，GLONASS卫星坐标根据其简化的力模型采用四阶的龙格-库塔数值积分算法，分定步长及变步长进行计算，联合单点定位历元各观测量之间采用卫星高度角来定权，分别讨论了GPS伪距单点定位、GLONASS伪距单点定位、GPS/GLONASS联合伪距单点定位，并进行了分析比较。2数学模型2.1GPS伪距单点定位模型若观测值采用无电离层组合，则伪距观测方程为：（1）式（1）中为测站k到卫星j第i历元的组合后的观测值；为卫星至观测站的实际距离，含位置信息；为接收机钟差；为卫星

4、钟差。将（1）式线性化需要解算信号发射时刻的卫星坐标，为此，需要根据接收信号时刻的时间迭代计算信号发射时刻，忽略信号传播过程中各种介质的影响，则发射时刻和接收时刻之间的关系为：（2）式（2）中为时刻的卫星坐标，为测站近似坐标，初值，反复迭代，直到两次计算的发射时刻之差小于为止，此时的作为最终计算卫星坐标的发射时刻。6线性化后可得伪距误差方程为：（3）式（3）中，为接收机钟差。2.2GLONASS伪距单点定位GLONASS伪距单点定位模型与GPS类似，可参见2.2节内容，不同的是GPS卫星钟差计算公式为：(4)而对于GLONA

5、SS卫星来说其钟差计算公式为：(5)另外，对于GLONASS算得的卫星坐标是在PZ-90坐标系中，需要将其转换至WGS-84坐标系中，其转换模型为：(6)2.3GPS/GLONASS联合伪距单点定位联合定位模型结合2.1节及2.2节内容，最终的误差方程形式如下：(7)其中，(8)(9)（10）3程序实现及算例分析6本文计算采用的数据来源于CDDIS网站，下载了WTZZ站2010年4月22日的含双星观测值的O文件wtzz1120.10o，GPS广播星历N文件wtzz1120.10n，GLONASS广播星历G文件wtzz1120

6、.10g，精密星历文件gfz15804.sp3包含了两个系统的全部卫星。本文在VisualC++6.0环境下编写的计算程序，程序的设计结构及主要的算法封装如下：图1程序设计结构图2主要算法封装类3.1GPS伪距单点定位图3GPS伪距单点定位流程选取WTZZ站ITRF2005框架坐标作为初值，得到各历元定位结果的改正数、中误差以及DOP值如下：图4GPS伪距定位各历元改正数图5各历元中误差及DOP从图中可GPS伪距定位结果X、Z方向都在15米左右，Y方向在10米左右。3.2GLONASS伪距单点定位GLONASS伪距单点定位算

7、法流程跟GPS相似，其流程图可参照图3，同样选取WTZZ站观测文件头文件中提供的近似坐标作为初值，得到各历元定位结果的改正数、中误差以及DOP值如下：图6GLONASS伪距定位各历元改正数图7各历元中误差及DOP6从图中可GPS伪距定位结果X、方向在15米左右，Y方向在20米左右，Z方向在25米左右3.3GPS/GLONASS组合单点定位联合定位程序流程图如下：图8GPS/GLONASS联合伪距单点定位流程利用WTZZ站观测文件头文件中的GPS数据及GLONASS数据进行联合定位，得到各历元定位结果的改正数、中误差以及DOP

8、值如下：图9GPS/GLONASS联合伪距定位各历元改正数图10各历元中误差及DOP从图中可GPS/GLONASS联合伪距定位结果X、方向在5米左右，Y方向在10米左右，Z方向在7米左右，同时由于卫星数的增加DOP值有明显的改善。4结束语6通过自己编制程序实现了GPS卫星坐标计算，GLON