GPS单点定位研究：广播星历与精密星历在定位中的应用

"这篇资源是一篇中南大学的硕士学位论文，主题聚焦于GPS单点定位的研究，由龚佑兴撰写，导师为刘庆元。论文深入探讨了GPS单点定位的数学模型和误差改正方法，包括电离层改正、对流层改正、相对论效应改正、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改正等。通过编程实现了基于伪距和广播星历、相位和广播星历以及相位和精密星历的定位程序，并使用实际数据进行了大量计算，分析了SA取消前后的定位精度。" 【GPS单点定位】 GPS单点定位是一种基于接收机接收到的卫星信号来确定其地理位置的方法。在该过程中，卫星的位置信息来源于广播星历或精密星历。广播星历是由GPS卫星广播的轨道参数，提供相对较低精度的位置信息；而精密星历则由地面监控站计算并通过数据链路发送，提供更高精度的卫星位置。 【广播星历计算卫星位置】 广播星历中包含卫星的轨道参数，如升交点赤经、偏近点角、轨道周期等，这些参数可用于估算卫星在特定时间的位置。由于广播星历精度有限，通常采用简化的计算方法，首先根据开普勒定律计算平均角速度，然后结合电文给出的摄动参数进行修正。接着，计算卫星在轨道坐标系的位置，最后考虑到地球自转的影响，将轨道坐标转换到WGS-84地心坐标系。 【误差改正】 在GPS定位中，需要考虑多种误差源，包括电离层延迟、对流层延迟、相对论效应、地球自转、地球固体潮汐等。电离层改正涉及到高频信号在电离层中的传播延迟；对流层改正涉及大气压力和温度对信号传播的影响；相对论效应改正则是由于GPS卫星处于高速运动状态，需要考虑相对论影响；地球自转和地球固体潮汐改正则涉及到地球物理现象对信号传播时间和卫星位置的影响。 【定位程序】 论文中编写的定位程序能够处理伪距和广播星历数据，以及相位和广播星历、相位和精密星历数据。通过这些程序，作者分析了不同观测时段（24小时、2小时、1小时、20分钟）的数据，得出定位精度，表明随着观测时间增加，定位精度提高。 【精密星历】 使用精密星历可以显著提高定位精度，论文中通过切比雪夫多项式拟合方法计算卫星在任意时刻的位置和钟差，从而实现高精度的单点定位。2小时的精密星历定位可达到0.6米的精度，显著优于广播星历。 综上，这篇论文详尽研究了GPS单点定位的各个方面，包括理论模型、误差改正方法和实际计算，对于理解GPS定位原理和提高定位精度有重要价值。