室内GPS技术在测量的应用

室内GPS技术在测量上的应用GPS定位系统现已经无处不在，在世界范围内实现定位。GPS的强大不仅仅因为其先进的技术更因为其强大的系统概念，还有它的独立操作性。GPS卫星能够发射高精度的卫星信号来进行定位。他可以满足无数的用户计算所需位置通过接收卫星星历信号。另外每个用户能够独立的确定他们所在位置，只需单频信号。通过这种概念产生了indoorGPS概念，和星座概念。在星座概念中发射器利用红外线产生一维的位置信息：从发射器到接收器的相对方位角和高程。利用第二个已知位置和方位的发射器，用户可以计算在constellation坐标系统中的位置。这种系统可以满足无数接收器不间断且独立的计算他们所在位置，无论在可见范围内有两个或更多的发射器。在以下讨论中我们可以看到，有很多GPS和constellation的对比。GPS和constellation的对比我们不可以看到GPS卫星，但是整个系统是建立在由价值数十亿美元组成的超过24颗卫星，它们在地球表面上空12000英里处绕轨道运行。这些卫星连续的发射给遥远用户所需数据，来确定用户位置。在constellation系统中，卫星被替换成发射器，这种发射器不仅能够被安装在厂房设备中，而且可以容易的工作站点间移动。只要当发射器处于工作状态，他们就可以发射接收器需要的信号，接收器可以独立的计算他们所在位置。因此，像GPS一样，基础设施被固定，无数接收机可以同时进行操作。创建测量模型在GPS中，卫星的位置？接收机时钟是否漂移？为了得到卫星的信息，有一个世界范围内的由美国政府操作的地面站。这些信息被发送到地面接收机，通过卫星信号。卫星的轨道信息、星历信息及时更新。另外，在需要情况下，接收机时钟会被被控制和调整。Constellation利用相似的理论来确定发射器区域范围内的位置：安装。在安装过程中，应用先进的光束法来确定发射器相对位置和方位。安装的另外一个目的是确定尺度：确定发射器之间的绝对距离。一旦发射器位置和方位可用，它能够向所有接收器散播信息，通过有线，无限和红外线联系渠道。对于应用者，安装是一个快速的过程，在很多installion系统中安装可以实现全自动化。简单的测量在GPS中，接收机必须计算4个量x、y、z和time。在每个卫星获得的信号包括一个测量值：从卫星到接收机的距离。要计算这4个量，需要4个或者更多的长度测量值，也就是需要4颗看见卫星来玩完成这最简单的测量。在constellation系统中，需要计算三种量：x、y和z。每个发射器发送两个测量值给每个接收器：从发射器到接收器的方位角和高程。最简单的位置计算是，可见范围内的两个发射器产生4个测量值，利用这4个测量值通过三角测量计算3个坐标量（xyz）。图4显示了简单测量情况下的错误表面。需要注意的是这个错误表面是一个菱形，而且它的大小和形状在不同的测量领域内会不尽相同。复杂的测量GPS接收机设计用来同时接收4个以上的信号。市场上的许多接收机可以同时接收多达12颗卫星的信号。由于几何图形的退化,虽然不一定每颗附加卫星都能够显著地降低观测的不确定度,但是每一组附加信号都有利于求解。GPS用户可能注意到随着卫星数的增加,精度的离散度降低。Constellation。IndoorGPS也可以利用来自附加发射器的附加信号。主要的好处就是误差曲面变得更接近于一个圆,并且其大小和形状在测量空间内保持相对固定。IndoorGPS用户可以看到测量不确定度随着发射器数量的增加而降低。局域差分提高观测质量卫星位置对于GPS接收机精确定位是非常关键的信息。从卫星发出的星历数据具有高质量,但是轨道和通过地球电离层和对流层的无线电信号的传输速度经常变化,数据可以实时更新。可以在地面部署大量安装了特殊软件的接收机,利用它们不移动的信息,建立卫星轨道和传输速度变化效应的更好估计。类似的,在IndoorGPS中,基准站可以显著地增加观测量的可靠度,单个固定的接收器可自动立即确定测量系统是否已经超出限差。利用多个固定传感器,系统可完成背景设站,并且连续改正观测字段。接收机间实时协作可得到最高精度的观测最精确的GPS观测配置:差分GPS,利用两台接收机同时从相同的卫星获取数据。该技术可以立即测量出从接收机到每个卫星的相对距离。差分技术需要在距离流动站接收机数公里以内有一个固定站接收机。显著的改善精度使其成为地形测量中的常用技术。在IndoorGPS中,也可以采用技术利用多个接收机更精确地确定位置。这些相对技术当传感器10～100s放置在固定物体上时非常重要。至于GPS,这是最精确的技术并且可以用于精确确定支座的变形或者物体的精确对齐。