高精度GPS静态相对定位算法

马文忠　李林欢　江丽丽

高精度的定位算法在提高GPS导航系统的定位精度、灵敏度和可靠性上具有重要意义。本文深入研究了GPS静态载波相位相对定位方法，对静态相对定位在位移监测系统应用中的关键技术进行了研究，给出了一种能够比较准确探测观测值周跳及粗差的算法，并实验验证了该算法的准确性和有效性。

【关键词】GPS 相对定位 三维位置

GPS作为一种全新的现代空间定位技术，已经逐步取代传统的光学和电子仪器测量方法，广泛地应用在精密工程测量和变形监测领域中。目前国内外学者在定位信息采集与传输、数据处理技术、GPS监测网设计等热点问题上展开了深入研究，本文设计了一种完整的高精度GPS静态载波相位相对定位算法。

1 GPS静态载波相位相对定位方法研究

静态相对定位是指，在需要定位监测的位置设置一台GPS接收机作为监测点，在地质条件良好的地方另设一台接收机作为基准点如果两次观测所得的基线向量发生了变化，则说明监测点的位置相对于基准点发生了变化，从而说明了监测点发生了位移。静态相对定位一般采用载波相位观测值为基本的观测量，是目前精度较高的GPS定位方式。

2 GPS定位监测程序设计

为了能实现定位监测功能，需要编写一套完整的程序，处理原始数据，给出定位监测的结果。本文采用了微软公司的.net平台，使用C#语言，完成了程序的编写。

根据方程（2）进行定位，首先要由导航电文计算所观测的GPS卫星的位置。进而由它与导航电文参考时刻之差推导卫星位置。而由于在卫星信号发射到接收机接收这段时间内，坐标系已经发生了转动，所以求得的卫星位置还要进行地球自转的修正。求卫星位置的流程。

在双差观测方程组进行迭代求解过程中，使用LAMBDA搜索算法可以搜索最佳的模糊度向量。从IGS（International GPS Service）站点中选一条基线进行静态相对定位运算，以验证该方法的有效性。定位运算结果验证了GPS静态载波相位相对定位技术处理流程及解算算法的安全有效性，得出1km以内的基线，精度能够达到5cm左右，但随着基线长度的增加，定位精度就将有所下降。

3 结束语

本文针对GPS定位监测技术进行了深入研究，给出了能够精确定位监测点三维位置的静态相对定位算法。分析了静态载波相位相对定位的双差观测方程，研究了利用导航电文求卫星钟差和位置的计算过程，得到了较高精度的定位结果。我们将进一步研究卡尔曼滤波算法减小误差，并通过解决如何在短时内确定准确模糊度等问题，来提高定位质量和精度

参考文献

[1]李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理[M].武昌：武汉大学出版社，2005：41.

[2] 李征航，张小红.卫星导航定位新技术及高精度数据处理方法[M].武汉：武汉大学出版社，2009.

[3]Wener Gurtner.Astronomical Institute University of Bern.The Receiver Independent Exchange Format Version 2.0[Z].2009（06）.

作者简介

马文忠（1968-），男，博士学位。现为中国石油大学（华东）信息与控制工程学院教授。研究方向为电气自动化。

作者单位

中国石油大学（华东）信息与控制工程学院 山东省青岛市 266580endprint