GPS-北斗定位原理

1、衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)與原理關(guān)于GPS、BDS定位原理姓名：石成章學(xué)號：16721828導(dǎo)師：藍箭目錄一、目前世界上主要四大定位系統(tǒng)二、 GPS系統(tǒng)組成與原理三、 GPS原理及分類四、GPS差分分類及原理五、北斗一號、二號構(gòu)成及特點一、目前世界上主要四大定位系統(tǒng)GPSBDSGLONASSGAILEO美國俄羅斯中國歐洲目錄一、目前世界上主要四大定位系統(tǒng)二、 GPS系統(tǒng)組成與原理三、 GPS原理及分類四、GPS差分分類及原理五、北斗一號、二號構(gòu)成及特點二、GPS系統(tǒng)組成123一、GPS構(gòu)成1.空間部分 24顆衛(wèi)星分布在6個軌道面（其中有3顆衛(wèi)星是備用）。 可保證在地球上任一點任意時刻有4顆以上的衛(wèi)星觀測

2、。2.地面監(jiān)控系統(tǒng) 監(jiān)測站：采集GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)丨h(huán)境數(shù)據(jù)。 主控站：編算導(dǎo)航電文、衛(wèi)星星歷等信息。 注入站：注入導(dǎo)航電文。3.用戶設(shè)備 用于接收衛(wèi)星發(fā)播的導(dǎo)航信號。 種類有：導(dǎo)航型、精密測地型、授時型。GPS原理1.原理：利用空間分布的衛(wèi)星與地面點的距離交會得出地面點位置X 、Y、Z為三維空間坐標(biāo)C為光速，為接收機鐘差目錄一、目前世界上主要四大定位系統(tǒng)二、 GPS系統(tǒng)組成與原理三、 GPS定位分類及原理四、GPS差分分類及原理五、北斗一號、二號構(gòu)成及特點三、GPS定位方法分類參考點位置1.絕對定位：以地球質(zhì)心為參考點，根據(jù)衛(wèi)星星歷確定的瞬時坐標(biāo)，直接確定用戶的絕對位置，協(xié)議地球坐標(biāo)系為WG

3、S-84坐標(biāo)系。2.相對定位：2臺以上接收機測定觀測點到已知參考點的相對位置。用戶接收機狀態(tài)1.靜態(tài)定位：接收機相對周圍點沒有變化。2.動態(tài)定位：接收機處于運動狀態(tài)。1.絕對定位原理靜態(tài)絕對定位動態(tài)絕對定位精度10至40米接收機安裝在載體上，處于動態(tài)，確定載體的瞬時絕對位置，精度不高，應(yīng)用于飛機、船舶、陸地車輛等運動載體導(dǎo)航。精度為米級接收機靜止，可以連續(xù)地在不同歷元同步觀測不同的衛(wèi)星，測定衛(wèi)星至觀測站的偽距，通過數(shù)據(jù)處理求得觀測站的絕對坐標(biāo)。主要用于大地測量。 由于衛(wèi)星星歷誤差、接收機時鐘與衛(wèi)星時鐘同步差、大氣折射誤差等各種誤差，導(dǎo)致其精度不高，無法滿足精密定位的需求，相對定位應(yīng)運而生。絕對

4、定位原理分為靜態(tài)絕對定位和動態(tài)絕對定位如下：2.相對定位原理利用兩臺以上的接收機測定觀測點至某一地面參考點（已知點）之間的相對位置，即測定未知點到已知點的坐標(biāo)增量，稱之為相對定位。主要分為靜態(tài)相對定位、動態(tài)相對定位、準(zhǔn)動態(tài)相對定位。2-1.靜態(tài)相對定位 接收機處于靜止?fàn)顟B(tài)下，確定觀測站坐標(biāo)。接收機連續(xù)地在不同歷元同步觀測不同的衛(wèi)星，測定衛(wèi)星至觀測站的偽距，求得坐標(biāo)。定義 一般均采用測相偽距觀測值作為基本觀測量，為了獲得可靠的載波相位的整周未知數(shù)，一般需要較長的觀測時間（1-3小時）。特點 精密工程測量網(wǎng)、工程變形或地殼運動監(jiān)測網(wǎng)、國家級或全球性大地控制網(wǎng)使用范圍相對定位的求差方式利用觀測量的不

5、同組合求差進行相對定位，可以有效消除觀測量的相關(guān)誤差，提高相對定位精度，方式如下：1.單差：不同觀測站同步觀測同一顆衛(wèi)星所得觀測量之差相對定位的求差方式2.雙差：不同觀測站同步觀測同組衛(wèi)星所得觀測量單差之差3.三差：不同歷元同步觀測同組衛(wèi)星所得的觀測量雙差之差2.準(zhǔn)態(tài)相對定位原理 將一臺GPS接收機固定在基準(zhǔn)站不動，而另外一臺接收機在其周圍的觀測站流動，在每個流動站靜止幾分鐘，以確定流動站與基準(zhǔn)站之間的相對位置，又稱“走走停?！狈ǎ℅o and stop)。定義 其觀測效率比經(jīng)典靜態(tài)相對定位方法高，需要連續(xù)持續(xù)跟蹤，一旦失鎖，必須要重新進行。特點 開闊地區(qū)的加密測量、工程定位及碎部測量、道路測

6、量、地籍測量等使用范圍3. 動態(tài)相對定位原理 建立基準(zhǔn)站，并安置GPS接收機，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星。另一臺GPS接收機，安置在運動載體上，其上的GPS接收機與基準(zhǔn)站的GPS接收機同步觀測GPS衛(wèi)星，以確定載體在每個觀測歷元的瞬時位置。定義 由基準(zhǔn)站接收機通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)送修正信息，用戶站接受基準(zhǔn)站的修正數(shù)據(jù)，對用戶站觀測進行修正，這種數(shù)據(jù)處理本質(zhì)上是求差處理，因此又稱差分GPS定位特點 衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差、電離層誤差、對流層誤差 傳播延遲誤差 接收機固有誤差噪聲、通道延遲、路徑效應(yīng)（不可避免）誤差目錄一、目前世界上主要四大定位系統(tǒng)二、 GPS系統(tǒng)組成與原理三、 GPS定位分類及原理四、GPS差分

7、分類及原理五、北斗一號、二號構(gòu)成及特點GPS差分分類01根據(jù)時效分類根據(jù)時效分類實時差分事后差分04根據(jù)工作原理和模型根據(jù)工作原理和模型l局域差分（LADGPS) 單基站差分 多基站差分（VRS RTK)l 廣域差分(WADGPS)03根據(jù)安裝觀測值根據(jù)安裝觀測值偽距差分載波相位差分02根據(jù)差分修正數(shù)根據(jù)差分修正數(shù)位置差分距離差分。1、局域差分1.局域差分(LADGPS ):在局部區(qū)域中應(yīng)用差分GPS技術(shù)，在區(qū)域中布設(shè)一個差分GPS網(wǎng)，該網(wǎng)由若干個基準(zhǔn)站和一個監(jiān)控站組成。用戶通過接收多個基準(zhǔn)站所提供的修正信息，獲得更高精度的定位結(jié)果。LADGPS的作用半徑比較小,例如通常偽距差分的作用半徑不超

8、過150 km,這時用戶站的實時定位精度一般可提高至3 m5 m.2、廣域差分1.廣域差分(WADGPS ):一般由一個主控站,若干個GPS衛(wèi)星跟蹤站,一個差分信號播發(fā)站,若干個監(jiān)控站,相應(yīng)的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)和若干個用戶站組成。2.原理：是對GPS觀測量的誤差源分別加以區(qū)分和“模型化”,然后將計算出來的每一個誤差源的誤差修正值(差分值)通過數(shù)據(jù)通訊鏈傳輸給用戶,對用戶在GPS定位中的誤差加以修正,以達到削弱這些誤差源和改善用戶GPS定位精度的目的。3、VRS RTK原理根據(jù)若干基準(zhǔn)站的觀測值，建立區(qū)域內(nèi)的GPS主要誤差模型，控制中心將這些誤差從基準(zhǔn)站的觀測值中減去，形成“無誤差”的觀測值，再加上用

9、戶的觀測值，在移動站附近建立起一個虛擬參考站，移動站與虛擬參考站進行載波相位差分改正，實現(xiàn)實時RTK。目錄一、目前世界上主要四大定位系統(tǒng)二、 GPS系統(tǒng)組成與原理三、 GPS定位分類及原理四、GPS差分分類及原理五、北斗一號、二號構(gòu)成及特點1.北斗一號導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)成空間部分3課衛(wèi)星（1顆備用）地面控制管理部分用戶接收機用戶指揮機2、北斗一號導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)成與原理p 原理：有源導(dǎo)航定位，雙星定位系統(tǒng)。兩顆衛(wèi)星同時進行雙向通信，完成對每個用戶的精確定位，并將定位信息以短信方式通過衛(wèi)星直接發(fā)送個給用戶。p 缺點：不能覆蓋兩極地區(qū)，赤道附近定位精度差，只能 二維主動式定位，且需提供用戶高程數(shù)據(jù)，不能滿足高動

10、態(tài)和保密的軍事用戶要求，用戶數(shù)量受一定限制3、北斗一號導(dǎo)航系統(tǒng)可實現(xiàn)功能1.定位：快速確定用戶所在位置，向用戶及主管部門提供導(dǎo)航信息2.通信：用戶與用戶、用戶與控制中小均可實現(xiàn)雙向短包文通信3.授時：中心控制系統(tǒng)定時發(fā)送授時信息4、北斗二號導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)成與原理功能北斗二號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，提供兩種服務(wù)方式，即開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)。開放服務(wù)是在服務(wù)區(qū)免費提供定位、測速和授時服務(wù)，定位精度為厘米級，授時精度為50納秒，測速精度0.2米/秒。授權(quán)服務(wù)是向授權(quán)用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務(wù)以及系統(tǒng)完好性信息。5、北斗二號導(dǎo)航系統(tǒng)與GPS參數(shù)對比項目GPS北斗二號空間組成24顆衛(wèi)星分布6個軌道5顆靜止和30顆非靜止地面組成主控站、監(jiān)測站、注入站主控站、監(jiān)測站、注入站定位精度民用