6-1偽距差分定位原理(課堂)課件

1GPS測量定位技術(shù)

偽距差分定位原理1GPS測量定位技術(shù)

偽距差分定位原理2本次課主要內(nèi)容一、差分GPS產(chǎn)生的誘因三、差分GNSS類型二、差分GNSS基本思想四、局域差分五、廣域差分2本次課主要內(nèi)容一、差分GPS產(chǎn)生的誘因三、差分GNSS類型3一、差分GPS產(chǎn)生的誘因：絕對定位精度不能滿足要求GPS絕對定位精度的變化這是為什么哪？3一、差分GPS產(chǎn)生的誘因：絕對定位精度不能滿足要求GPS絕4影響絕對定位精度的主要誤差誤差類型絕對定位DGPS間距（km）30100300500衛(wèi)星鐘差衛(wèi)星星歷誤差大氣延遲：電離層延遲大氣延遲：對流層延遲絕對定位和差分定位時的誤差估值單位：米3.02.44.00.4000000.040.130.2200.731.251.6000.400.400.40為什么差分定位可以提高定位精度？4影響絕對定位精度的主要誤差誤差類型絕對定位DGPS間距（k5二、差分GNSS基本思想ASV1SV2SV3SV4B5二、差分GNSS基本思想ASV1SV2SV3SV4B6二、差分GNSS基本思想?yún)?shù)說明：

Xi,Yi,Zi:表示點精確坐標；

xi,yi,zi:表示觀測坐標；

Δx,Δy,Δz:表示精確坐標與觀測坐標之差。6二、差分GNSS基本思想?yún)?shù)說明：Xi,Yi,Zi:表示點7二、差分GNSS基本思想ASV1SV2SV3SV4BXA-xA=ΔxAXB-xB=ΔxB各類誤差中除多路徑效應(yīng)外，對相距不太遠的兩測站影響基本相同。ΔxA≈ΔxB7二、差分GNSS基本思想ASV1SV2SV3SV4BXA-8XB=XA–xA+xB待求量已知量觀測量二、差分GNSS基本思想是不是進行差分定位時必須有一個站架設(shè)在已知點上哪？同理：YB

=YA

–yA+yB

ZB

=ZA

–zA+zB差分GPS的基本原理利用基準站測定具有空間相關(guān)性的誤差或其對測量定位結(jié)果的影響，供流動站改正其觀測值或定位結(jié)果。8XB=XA–xA+xB待求量已知量觀測量二、差9三、差分GNSS類型1.根據(jù)時效性實時差分事后差分3.根據(jù)觀測值類型偽距差分（RTD）載波相位差分（RTK）2.根據(jù)差分改正數(shù)位置差分（坐標差分）距離差分4.根據(jù)工作原理和差分模型局域差分（LADGPS–LocalAreaDGPS）單基準站差分多基準站差分廣域差分（WADGPS–WideAreaDGPS）9三、差分GNSS類型1.根據(jù)時效性3.根據(jù)觀測值類型2.根101.位置差分原理PSV1SV4P’SV2SV3P’:基準點單點定位位置。P:基準點已知位置。由于各種誤差影響P與P’一般不重合。即為位置差分中的改正數(shù)矢量?？臻g直角坐標:(ΔX,ΔY,ΔZ）T大地坐標:(ΔB,ΔL,ΔH）T位置差分時基準站將播發(fā)給用戶。101.位置差分原理PSV1SV4P’SV2SV3P’:基準112.偽距差分原理設(shè)參考站S0的已知坐標：GPS衛(wèi)星坐標值：）

參考站至GPS衛(wèi)星的實際距離參考站上的GPS接收機測量星、站之間的偽距為

偽距改正數(shù)為偽距改正數(shù)的變化率為112.偽距差分原理設(shè)參考站S0的已知坐標：G12參考站的數(shù)據(jù)鏈將和發(fā)送給用戶接收機，用戶接收機利用偽距再加上數(shù)據(jù)鏈接收到的偽距改正數(shù)，便可以求出改正后的偽距。，用戶坐標（X(t),Y(t),Z(t)）計算公式：

：用戶接收機鐘相對于參考站接收機鐘的鐘差

：用戶接收機噪聲2.偽距差分原理12參考站的數(shù)據(jù)鏈將和發(fā)送給用戶接收機，用戶接收13差分改正計算的數(shù)學(xué)模型簡單;位置差分位置差分和偽距差分的特點差分數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量少;基準站與流動站要求觀測完全相同的一組衛(wèi)星。位置差分差分改正計算的數(shù)學(xué)模型較復(fù)雜;差分數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較多;基準站與流動站不要求觀測完全相同的一組衛(wèi)星。偽距差分13差分改正計算的數(shù)學(xué)模型簡單;位置差分位置差分和偽距差分的141.單基準站局域差分參考站（一個）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶基準站數(shù)據(jù)通訊鏈流動站（用戶）四、局域差分141.單基準站局域差分參考站（一個）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶基準15參考站（ReferenceStation）

在一定的觀測時間內(nèi)，一臺或幾臺接收機分別在一個或幾個測站上，一直保持跟蹤觀測衛(wèi)星，其它接收機在這些測站的一定范圍內(nèi)流動作業(yè)，這些固定測站稱為參考站，也稱基準站。全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)（RTK）測量技術(shù)規(guī)范參考站點位選擇

1.視野開闊，周圍無高度超過10度的障礙物；2.周圍無信號反射物，以減少多路徑干擾；3.地面穩(wěn)固，易于點的保存；4.遠離微波塔、電視發(fā)射塔、雷達電視，手機信號發(fā)射天線等；大型電磁輻射源200米外，要遠離高壓輸電線路、通訊線路50米外。四、局域差分15參考站（ReferenceStation）全球定位系統(tǒng)16數(shù)據(jù)鏈

RTK系統(tǒng)中參考站和流動站的GPS接收機通過數(shù)據(jù)鏈進行通信聯(lián)系。因此參考站與流動站系統(tǒng)都設(shè)有數(shù)據(jù)鏈。組成

信號調(diào)制器信號發(fā)射器發(fā)射天線四、局域差分16數(shù)據(jù)鏈組成信號調(diào)制器信號發(fā)射器發(fā)射天線四、局域差分17流動站（RovingStation）流動站是在參考站的一定范圍內(nèi)流動作業(yè)，并實時提供三維坐標的接收機。全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)（RTK）測量技術(shù)規(guī)范四、局域差分17流動站（RovingStation）全球定位系統(tǒng)實時動18特點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)、模型簡單缺點：差分范圍小，精度隨距基準站距離的增加而下降，可靠性低應(yīng)用小范圍內(nèi)的差分定位工作四、局域差分18特點缺點：差分范圍小，精度隨距基準站距離的應(yīng)用四、局域差192.多基準站局域差分特點優(yōu)點：差分精度高、可靠性高，差分范圍增大結(jié)構(gòu)

基準站（多個）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶。工作原理

各基準站獨立進行觀測，分別計算差分改正數(shù)并向外發(fā)播。缺點：差分范圍仍然有限，模型不完善192.多基準站局域差分特點結(jié)構(gòu)工作原理缺點：差分范圍仍然有20五、廣域差分結(jié)構(gòu)基準站（多個）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶差分改正數(shù)的計算方法與普通差分不相同普通差分考慮的是誤差的綜合影響廣域差分對各項誤差加以分離，建立各自的改正模型用戶根據(jù)自身的位置，對觀測值進行改正20五、廣域差分結(jié)構(gòu)差分改正數(shù)的計算方法與普通差分不相同21特點 優(yōu)點：差分精度高缺點：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建設(shè)費用高差分范圍大差分精度與距離無關(guān)21特點 缺點：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建設(shè)費用高差分范圍大差分精度與22網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)

是指在一定區(qū)域內(nèi)建立多個參考站，對該地區(qū)構(gòu)成網(wǎng)狀覆蓋，并進行連續(xù)跟蹤觀測，通過這些站點組成衛(wèi)星定位觀測值的網(wǎng)絡(luò)解算，獲取覆蓋該地區(qū)和該時間段的RTK改正參數(shù)，用于該區(qū)域內(nèi)RTK測量用戶進行實時RTK改正的定位方式。網(wǎng)絡(luò)RTK代表:

虛擬參考站技術(shù)（VRS）區(qū)域改正參數(shù)法（FKP）主輔站技術(shù)（MAC）、綜合誤差內(nèi)插技術(shù)（CBI）概念介紹22網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)概念介紹23VRS技術(shù)VRS技術(shù)是德國Terrasat公司于1999年推出，經(jīng)過幾年的提高完善已形成實用化、商品化的技術(shù)和軟件系統(tǒng)，后為美國天寶（Trimble）公司所用。網(wǎng)絡(luò)RTKFKP技術(shù)由德國Geo++公司推出MAC技術(shù)是由徠卡測量系統(tǒng)公司與Geo++公司一起推出CBI由武漢大學(xué)GPS中心于2002年推出23VRS技術(shù)網(wǎng)絡(luò)RTKFKP技術(shù)由德國Geo++公司推出24（CORS

-ContinouslyOperatingReferenceStation，）CORS是利用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）、計算機、數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，在一個城市、一個地區(qū)或一個國家范圍內(nèi)，根據(jù)需求按一定距離間隔，建立長年連續(xù)運行的若干個固定GNSS參考站組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。連續(xù)運行參考站CORS系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施，在此基礎(chǔ)上就可以建立起各種類型的網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)。CORS與網(wǎng)絡(luò)RTK關(guān)系：24（CORS-ContinouslyOpera25敬請批評指導(dǎo)

謝謝！25敬請批評指導(dǎo)謝謝！26GPS測量定位技術(shù)

偽距差分定位原理1GPS測量定位技術(shù)

偽距差分定位原理27本次課主要內(nèi)容一、差分GPS產(chǎn)生的誘因三、差分GNSS類型二、差分GNSS基本思想四、局域差分五、廣域差分2本次課主要內(nèi)容一、差分GPS產(chǎn)生的誘因三、差分GNSS類型28一、差分GPS產(chǎn)生的誘因：絕對定位精度不能滿足要求GPS絕對定位精度的變化這是為什么哪？3一、差分GPS產(chǎn)生的誘因：絕對定位精度不能滿足要求GPS絕29影響絕對定位精度的主要誤差誤差類型絕對定位DGPS間距（km）30100300500衛(wèi)星鐘差衛(wèi)星星歷誤差大氣延遲：電離層延遲大氣延遲：對流層延遲絕對定位和差分定位時的誤差估值單位：米3.02.44.00.4000000.040.130.2200.731.251.6000.400.400.40為什么差分定位可以提高定位精度？4影響絕對定位精度的主要誤差誤差類型絕對定位DGPS間距（k30二、差分GNSS基本思想ASV1SV2SV3SV4B5二、差分GNSS基本思想ASV1SV2SV3SV4B31二、差分GNSS基本思想?yún)?shù)說明：

Xi,Yi,Zi:表示點精確坐標；

xi,yi,zi:表示觀測坐標；

Δx,Δy,Δz:表示精確坐標與觀測坐標之差。6二、差分GNSS基本思想?yún)?shù)說明：Xi,Yi,Zi:表示點32二、差分GNSS基本思想ASV1SV2SV3SV4BXA-xA=ΔxAXB-xB=ΔxB各類誤差中除多路徑效應(yīng)外，對相距不太遠的兩測站影響基本相同。ΔxA≈ΔxB7二、差分GNSS基本思想ASV1SV2SV3SV4BXA-33XB=XA–xA+xB待求量已知量觀測量二、差分GNSS基本思想是不是進行差分定位時必須有一個站架設(shè)在已知點上哪？同理：YB

=YA

–yA+yB

ZB

=ZA

–zA+zB差分GPS的基本原理利用基準站測定具有空間相關(guān)性的誤差或其對測量定位結(jié)果的影響，供流動站改正其觀測值或定位結(jié)果。8XB=XA–xA+xB待求量已知量觀測量二、差34三、差分GNSS類型1.根據(jù)時效性實時差分事后差分3.根據(jù)觀測值類型偽距差分（RTD）載波相位差分（RTK）2.根據(jù)差分改正數(shù)位置差分（坐標差分）距離差分4.根據(jù)工作原理和差分模型局域差分（LADGPS–LocalAreaDGPS）單基準站差分多基準站差分廣域差分（WADGPS–WideAreaDGPS）9三、差分GNSS類型1.根據(jù)時效性3.根據(jù)觀測值類型2.根351.位置差分原理PSV1SV4P’SV2SV3P’:基準點單點定位位置。P:基準點已知位置。由于各種誤差影響P與P’一般不重合。即為位置差分中的改正數(shù)矢量?？臻g直角坐標:(ΔX,ΔY,ΔZ）T大地坐標:(ΔB,ΔL,ΔH）T位置差分時基準站將播發(fā)給用戶。101.位置差分原理PSV1SV4P’SV2SV3P’:基準362.偽距差分原理設(shè)參考站S0的已知坐標：GPS衛(wèi)星坐標值：）

參考站至GPS衛(wèi)星的實際距離參考站上的GPS接收機測量星、站之間的偽距為

偽距改正數(shù)為偽距改正數(shù)的變化率為112.偽距差分原理設(shè)參考站S0的已知坐標：G37參考站的數(shù)據(jù)鏈將和發(fā)送給用戶接收機，用戶接收機利用偽距再加上數(shù)據(jù)鏈接收到的偽距改正數(shù)，便可以求出改正后的偽距。，用戶坐標（X(t),Y(t),Z(t)）計算公式：

：用戶接收機鐘相對于參考站接收機鐘的鐘差

：用戶接收機噪聲2.偽距差分原理12參考站的數(shù)據(jù)鏈將和發(fā)送給用戶接收機，用戶接收38差分改正計算的數(shù)學(xué)模型簡單;位置差分位置差分和偽距差分的特點差分數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量少;基準站與流動站要求觀測完全相同的一組衛(wèi)星。位置差分差分改正計算的數(shù)學(xué)模型較復(fù)雜;差分數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較多;基準站與流動站不要求觀測完全相同的一組衛(wèi)星。偽距差分13差分改正計算的數(shù)學(xué)模型簡單;位置差分位置差分和偽距差分的391.單基準站局域差分參考站（一個）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶基準站數(shù)據(jù)通訊鏈流動站（用戶）四、局域差分141.單基準站局域差分參考站（一個）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶基準40參考站（ReferenceStation）

在一定的觀測時間內(nèi)，一臺或幾臺接收機分別在一個或幾個測站上，一直保持跟蹤觀測衛(wèi)星，其它接收機在這些測站的一定范圍內(nèi)流動作業(yè)，這些固定測站稱為參考站，也稱基準站。全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)（RTK）測量技術(shù)規(guī)范參考站點位選擇

1.視野開闊，周圍無高度超過10度的障礙物；2.周圍無信號反射物，以減少多路徑干擾；3.地面穩(wěn)固，易于點的保存；4.遠離微波塔、電視發(fā)射塔、雷達電視，手機信號發(fā)射天線等；大型電磁輻射源200米外，要遠離高壓輸電線路、通訊線路50米外。四、局域差分15參考站（ReferenceStation）全球定位系統(tǒng)41數(shù)據(jù)鏈

RTK系統(tǒng)中參考站和流動站的GPS接收機通過數(shù)據(jù)鏈進行通信聯(lián)系。因此參考站與流動站系統(tǒng)都設(shè)有數(shù)據(jù)鏈。組成

信號調(diào)制器信號發(fā)射器發(fā)射天線四、局域差分16數(shù)據(jù)鏈組成信號調(diào)制器信號發(fā)射器發(fā)射天線四、局域差分42流動站（RovingStation）流動站是在參考站的一定范圍內(nèi)流動作業(yè)，并實時提供三維坐標的接收機。全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)（RTK）測量技術(shù)規(guī)范四、局域差分17流動站（RovingStation）全球定位系統(tǒng)實時動43特點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)、模型簡單缺點：差分范圍小，精度隨距基準站距離的增加而下降，可靠性低應(yīng)用小范圍內(nèi)的差分定位工作四、局域差分18特點缺點：差分范圍小，精度隨距基準站距離的應(yīng)用四、局域差442.多基準站局域差分特點優(yōu)點：差分精度高、可靠性高，差分范圍增大結(jié)構(gòu)

基準站（多個）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶。工作原理

各基準站獨立進行觀測，分別計算差分改正數(shù)并向外發(fā)播。缺點：差分范圍仍然有限，模型不完善192.多基準站局域差分特點結(jié)構(gòu)工作原理缺點：差分范圍仍然有45五、廣域差分結(jié)構(gòu)基準站（多個）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶差分改正數(shù)的計算方法與普通差分不相同普通差分考慮的是誤差的綜合影響廣域差分對各項誤差加以分離，建立各自的改正模型用戶根據(jù)自身的位置，對觀測值進行改正20五、廣域差分結(jié)構(gòu)差分改正數(shù)的計算方法與普通差分不相同46特點 優(yōu)點：差分精度高缺點：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建設(shè)費用高差分范圍大差分精度與距離無關(guān)21特點 缺點