針對GPS在城市高樓密集區、深山峽谷等區域所跟蹤的可見星數目少且分布不佳導致定位精度下降,以及GPS系統本身在垂直方向定位精度較差的問題,提出GPS偽衛星組合定位新方法,利用偽衛星增強GPS技術提高定位精度。建立了GPS和偽衛星組合定位的觀測模型,分析了偽衛星多路徑效應的特點,給出了減弱偽衛星多路徑誤差的有效方法。對某大壩壩區的實測數據進行處理的結果表明,文中所提出的方法能有效地減弱偽衛星多路徑效應產生的誤差,GPS和偽衛星組合定位方法提高了系統的定位精度,特別是垂直方向的精度。
設計偽衛星信號
結構的一個重要問題是對GPS衛星信號的干擾問題。假如用戶在距偽衛星50km處，偽衛星信號與GPS衛星信號一樣強，那么當用戶靠近偽衛星只有50m時，則此偽衛星信號將比GPS衛星信號強60dB。因此偽衛星的信號結構設計要解決這種遠-近效應問題。即在最大範圍內能提供足夠強的偽衛星信號，又能在距偽衛星很近時不干擾GPS衛星信號。這樣要求設計的接收機動態範圍至少在60dB以上。要達到60dB的動態範圍，有三種方法可供選擇。CDMA-碼分多址技術利用不同C/A碼進行碼間互相關，只能分離25dB，因此還剩下35dB必須考慮採用其他手段。如果要套用偽隨機碼來分離這60dB，則必須使此碼率比C/A碼率提高若干倍，以降低偽衛星信號對可接收值的噪聲電平。根據不同的假定和試驗，此碼率必須達到25～50MHZ，並具有類似的頻寬。但是，現在GPS的頻寬是30MHZ，所以現有的GPS接收機是無法達到的。解決這個問題的另一條途徑是提高碼元的碼率，但這在硬體上也存在著困難。這種技術將減少GPS信號的兼容性，而且顯著增加接收機的成本。因此，利用一種新碼來解決遠-近效應似乎是不現實的。FDMA-頻率偏值技術使偽衛星信號偏離標稱值1575.42MHZ約10～20MHZ。這樣可隔離正常碼的25dB。下表示出了干擾衰減與頻率分離的關係。這一技術是具有吸引力的，因為在要求的隔離上有可能產生60dB。因此，偽衛星用這一方案將忽略掉對接收機的影響。因為偽衛星和GPS衛星信號是通過不同通道進入接收機的，必須仔細控制兩通道間的相對時延，以避免組合誤差。於是在接收機中改善濾波器和內部校準技術，增加了接收機的成本。一、概述
一一簡單地講，偽衛星就是設定在地面上的GPS衛星。偽衛星能夠發射類似於GPS的信號，它與GPS的組合定位增加了觀測量，且其具有較低的高度角。因而能夠顯著增強衛星定位的幾何圖形結構，附加的觀測量還有利於增強GPS模糊度的解算，提高精度，進而提升整個系統的可用性、穩定性和可靠性。甚至在某些無法接收到GPS衛星信號的場合下能完全替代GPS衛星，實現特殊套用。
一一對於GPS全球衛星定位系統，其定位精度、可用性和可靠性都依賴於所觀測到的衛星數目和衛星星座的幾何圖形結構。在觀測條件不理想的情況下，所能觀測到的衛星數目和衛星的幾何圖形結構通常都不理想，也難以滿足精密定位的需要。在某些極端條件下，如在室內或地下、隧洞中，則完全接收不到衛星信號，GPS也就無法工作。另一方面，雖然GPS測量在水平方向上能達到較高的精度，但在垂直方向上定位精度較差，其誤差通常為水平定位誤差的2～3倍，難以滿足一些精密套用的要求。
一一採用偽衛星定位技術彌補了GPS觀測中低高度角衛星不足的問題，其優勢體現在兩方面：1、增加了可用星的數目，即附加增加了有效觀測量，從而有利於定位求解；2、偽衛星一個顯著的特點就是其高度角很低，且信號毋需通過電離層。將這種低高度角偽衛星與GPS組合定位能夠有效地改善幾何圖形結構，提高定位精度。
GPS和偽衛星組合定位的優勢：
·拓展了定位區域與時段
·提高了定位求解速度和精度
·增強了定位系統的可靠性
套用介紹
一一較差的星座幾何分布將導致不良的幾何精度因子，尤其對垂直幾何因子的影響更大。但這種因不利地形遮蔽衛星信號而使得衛星幾何分布變差的情況在水利水電工程中恰恰是普遍存在的。在這些區域，GPS監測的穩定性、可靠性就會大大降低。要提高監測效果，一個有效的手段就是加入偽衛星進行組合定位。
一一東江大壩位於湘江支流耒水上遊資興市境內，由大東江電站及小東江電站組成。大東江水電站是一座以發電為主，兼有防洪、航運等綜合效益的水電工程。攔河壩為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程294m，最大壩高157m，壩址區位於東江峽谷的上段，兩岸山高大於500m。小東江水電站上距大東江水電9km，下傍資興市東江鎮，以發電為主，兼有城市及工業供水等綜合利用效益，並對大東江水電站下泄流量進行反調節。電站為河床式水站，樞紐主體建築物由泄洪閘、河床式廠房、兩岸非溢流壩組成，其頂高程152m，壩頂全長188m。小東江水電站工程、水文地質條件較複雜，經處理後運行效果尚好，但對基礎滲流和壩肩山體位移應引起高度重視。正是由於東江大壩是一項具有特殊意義和獨特特點的大型水電工程，監測它的安全至關重要。
一一東江大壩安全監測除大、小東江壩面監測點外，還包括兩岸山體滑坡監測點。控制面積大，控制點多。大壩安全監測網由大東江壩面監測點、小東江壩面監測點、兩岸山體滑坡監測點和兩個基準點構成。初步設計中大東江壩面布設監測點12個、小東江壩面布設監測點6個、兩岸布設山體滑坡監測點各12個、在遠離壩區的穩定地帶設基準點2個。這42個監測點和2個基準點均採用強制對中觀測墩，構成東江大壩安全監測網。
一一小東江壩區山巒疊嶂、四周山體陡峭，整個壩體位於"Ｖ"型峽谷之間，監測面積大，控制點多且地形條件差。2002年1月對小東江大壩進行的GPS實地監測數據表明，有部分測點的定位效果很不理想，尤其是其中一個監測點解算誤差極大。究其原因，該監測點貼近山體，整個東南方向完全被峭壁遮擋，導致了不良的DOP值，並最終影響到定位解算的效果。如圖4?6所示，圖中陰影區即為GPS盲區，該監測點上從方位角60°到210°範圍之間的GPS信號完全被山體遮擋。
