GPS定位中的坐标系统与时间体系详解：误差改正与精度分析

本篇硕士学位论文深入探讨了全球定位系统（GPS）单点定位的相关理论和实践，主要聚焦于GPS定位的数学模型和误差改正方法。作者龚佑兴，专业为大地测量学与测量工程，在刘庆元老师的指导下，详细研究了电离层改正、对流层改正、相对论效应的修正、地球自转改正、地球固体潮改正以及卫星天线相位中心偏差校准等关键技术。 论文首先介绍了GPS定位的基础，包括使用高精度原子钟确定的国际原子时（International Atomic Time, IAT），这是全球定位的时标基础。世界时（Universal Time, UT）则根据地球的实际旋转和太阳运动定义，其中UTl尤为重要，因为它用于计算格林尼治恒星时，建立起地固系与惯性系之间的联系。 恒星时（Sidereal Time）与地球的自转密切相关，特别是格林尼治恒星时（Greenwich Mean Sidereal Time, GMST 和 Greenwich Apparent Sidereal Time, GAST），它们之间的关系精度极高。协调时（Coordinated Universal Time, UTC）作为折衷方案，兼顾原子时的精确度和世界时的实用性，通过闰秒调整与UTl保持接近。 在实证部分，作者开发了伪距与广播星历、相位和精确星历的定位程序，并利用大量数据进行计算。研究结果显示，取消SA后，伪距定位在4米水平，广播星历定位在2米水平。利用相位观测，24小时内的定位精度分别为1.1米（2小时数据）、1.3米（1小时数据）、1.6米（20分钟数据）。而使用精密星历和载波相位观测，40分钟内定位精度达到1米，2小时内更是降低到0.6米。 通过精密星历的切比雪夫多项式拟合，可以预测卫星位置和钟差，这显著提高了定位精度。整个研究不仅涵盖了理论分析，还包括了实际应用中的技术细节和性能评估，为GPS单点定位技术的精确性和稳定性提供了有价值的研究成果。 关键词：GPS单点定位、广播星历、精密星历、误差改正。本文的工作为GPS在测绘、导航和其他相关领域提供了深入的技术支持，展示了作者扎实的理论功底和实践经验。