GPS-北斗定位原理分析課件

衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)與原理關于GPS、BDS定位原理姓名：石成章學號：16721828導師：藍箭衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)與原理關于GPS、BDS定位原理姓名：石成章目錄一、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、二號構成及特點目錄一、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一、目前世界上主要四大定位系統(tǒng)GPSBDSGLONASSGA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、二號構成及特點目錄一、目前世界上主要四大定位系統(tǒng)二、GPS系統(tǒng)組成與原理二、GPS系統(tǒng)組成123二、GPS系統(tǒng)組成123一、GPS構成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）?？杀ＷC在地球上任一點任意時刻有4顆以上的衛(wèi)星觀測。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?shù)丨h(huán)境數(shù)據(jù)。主控站：編算導航電文、衛(wèi)星星歷等信息。注入站：注入導航電文。3.用戶設備用于接收衛(wèi)星發(fā)播的導航信號。種類有：導航型、精密測地型、授時型。一、GPS構成1.空間部分24顆衛(wèi)星分布在6個軌道面（其中有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C為光速，δ為接收機鐘差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、二號構成及特點目錄一、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定位方法分類參考點位置1.絕對定位：以地球質心為參考點，根據(jù)衛(wèi)星星歷確定的瞬時坐標，直接確定用戶的絕對位置，協(xié)議地球坐標系為WGS-84坐標系。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)。三、GPS定位方法分類參考點位置1.絕對定位：以地球質心為參1.絕對定位原理

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，應用于飛機、船舶、陸地車輛等運動載體導航。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。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，導致其精度不高，無法滿足精密定位的需求，相對定位應運而生。絕對定位原理分為靜態(tài)絕對定位和動態(tài)絕對定位如下：

1.絕對定位原理

動態(tài)絕對定位精度10至40米接收機安裝在載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、準動態(tài)相對定位。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2-1.靜態(tài)相對定位定義接收機處于靜止狀態(tài)下，確定觀測站坐標。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。特點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）。使用范圍精密工程測量網(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)2-1.靜態(tài)相對定位定義接收機處于靜止狀態(tài)下，確定觀測站坐標相對定位的求差方式利用觀測量的不同組合求差進行相對定位，可以有效消除觀測量的相關誤差，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利用觀測量的不同組合求差進行相對定位，可以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2.準態(tài)相對定位原理定義將一臺GPS接收機固定在基準站不動，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站之間的相對位置，又稱“走走停停”法（Goandstop)。特點其觀測效率比經(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。使用范圍開闊地區(qū)的加密測量、工程定位及碎部測量、道路測量、地籍測量等2.準態(tài)相對定位原理定義將一臺GPS接收機固定在基準站不動，3.動態(tài)相對定位原理定義建立基準站，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。特點由基準站接收機通過數(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)處理本質上是求差處理，因此又稱差分GPS定位誤差衛(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（不可避免）3.動態(tài)相對定位原理定義建立基準站，并安置GPS接收機，連目錄一、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、二號構成及特點目錄一、目前世界上主要四大定位系統(tǒng)二、GPS系統(tǒng)組成與原理GPS差分分類01根據(jù)時效分類實時差分事后差分04根據(jù)工作原理和模型局域差分（LADGPS)

單基站差分

多基站差分（VRSRTK)

廣域差分(WADGPS)03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)位置差分距離差分。GPS差分分類01根據(jù)時效分類實時差分04根據(jù)工作原理和模型1、局域差分1.局域差分(LADGPS):在局部區(qū)域中應用差分GPS技術，在區(qū)域中布設一個差分GPS網(wǎng)，該網(wǎng)由若干個基準站和一個監(jiān)控站組成。用戶通過接收多個基準站所提供的修正信息，獲得更高精度的定位結果。LADGPS的作用半徑比較小,例如通常偽距差分的作用半徑不超過150km,這時用戶站的實時定位精度一般可提高至±3m～5m.1、局域差分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,相應的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡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。2、廣域差分3、VRS

RTK原理根據(jù)若干基準站的觀測值，建立區(qū)域內的GPS主要誤差模型，控制中心將這些誤差從基準站的觀測值中減去，形成“無誤差”的觀測值，再加上用戶的觀測值，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。

3、VRS

RTK原理根據(jù)若干基準站的觀測值，建立區(qū)域內的G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、二號構成及特點目錄一、目前世界上主要四大定位系統(tǒng)二、GPS系統(tǒng)組成與原理1.北斗一號導航系統(tǒng)構成空間部分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1.北斗一號導航系統(tǒng)構成空間部分3課衛(wèi)星（1顆備用）地面控制2、北斗一號導航系統(tǒng)構成與原理原理：有源導航定位，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。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)，不能滿足高動態(tài)和保密的軍事用戶要求，用戶數(shù)量受一定限制2、北斗一號導航系統(tǒng)構成與原理原理：有源導航定位，雙星定位3、北斗一號導航系統(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3、北斗一號導航系統(tǒng)可實現(xiàn)功能1.定位：快速確定用戶所在位置4、北斗二號導航系統(tǒng)構成與原理功能北斗二號衛(wèi)星導航系統(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，提供兩種服務方式，即開放服務和授權服務。開放服務是在服務區(qū)免費提供定位、測速和授時服務，定位精度為厘米級，授時精度為50納秒，測速精度0.2米/秒。授權服務是向授權用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務以及系統(tǒng)完好性信息。4、北斗二號導航系統(tǒng)構成與原理功能北斗二號衛(wèi)星導航系統(tǒng)空間段5、北斗二號導航系統(tǒng)與GPS參數(shù)對比下面是與GPS一些參數(shù)的對比表5、北斗二號導航系統(tǒng)與GPS參數(shù)對比下面是與GPS一些參數(shù)的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)與原理關于GPS、BDS定位原理姓名：石成章學號：16721828導師：藍箭衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)與原理關于GPS、BDS定位原理姓名：石成章目錄一、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、二號構成及特點目錄一、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一、目前世界上主要四大定位系統(tǒng)GPSBDSGLONASSGA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、二號構成及特點目錄一、目前世界上主要四大定位系統(tǒng)二、GPS系統(tǒng)組成與原理二、GPS系統(tǒng)組成123二、GPS系統(tǒng)組成123一、GPS構成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）?？杀ＷC在地球上任一點任意時刻有4顆以上的衛(wèi)星觀測。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?shù)丨h(huán)境數(shù)據(jù)。主控站：編算導航電文、衛(wèi)星星歷等信息。注入站：注入導航電文。3.用戶設備用于接收衛(wèi)星發(fā)播的導航信號。種類有：導航型、精密測地型、授時型。一、GPS構成1.空間部分24顆衛(wèi)星分布在6個軌道面（其中有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C為光速，δ為接收機鐘差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、二號構成及特點目錄一、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定位方法分類參考點位置1.絕對定位：以地球質心為參考點，根據(jù)衛(wèi)星星歷確定的瞬時坐標，直接確定用戶的絕對位置，協(xié)議地球坐標系為WGS-84坐標系。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)。三、GPS定位方法分類參考點位置1.絕對定位：以地球質心為參1.絕對定位原理

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，應用于飛機、船舶、陸地車輛等運動載體導航。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。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，導致其精度不高，無法滿足精密定位的需求，相對定位應運而生。絕對定位原理分為靜態(tài)絕對定位和動態(tài)絕對定位如下：

1.絕對定位原理

動態(tài)絕對定位精度10至40米接收機安裝在載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、準動態(tài)相對定位。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2-1.靜態(tài)相對定位定義接收機處于靜止狀態(tài)下，確定觀測站坐標。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。特點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）。使用范圍精密工程測量網(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)2-1.靜態(tài)相對定位定義接收機處于靜止狀態(tài)下，確定觀測站坐標相對定位的求差方式利用觀測量的不同組合求差進行相對定位，可以有效消除觀測量的相關誤差，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利用觀測量的不同組合求差進行相對定位，可以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2.準態(tài)相對定位原理定義將一臺GPS接收機固定在基準站不動，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站之間的相對位置，又稱“走走停?！狈ǎ℅oandstop)。特點其觀測效率比經(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。使用范圍開闊地區(qū)的加密測量、工程定位及碎部測量、道路測量、地籍測量等2.準態(tài)相對定位原理定義將一臺GPS接收機固定在基準站不動，3.動態(tài)相對定位原理定義建立基準站，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。特點由基準站接收機通過數(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)處理本質上是求差處理，因此又稱差分GPS定位誤差衛(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（不可避免）3.動態(tài)相對定位原理定義建立基準站，并安置GPS接收機，連目錄一、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、二號構成及特點目錄一、目前世界上主要四大定位系統(tǒng)二、GPS系統(tǒng)組成與原理GPS差分分類01根據(jù)時效分類實時差分事后差分04根據(jù)工作原理和模型局域差分（LADGPS)

單基站差分

多基站差分（VRSRTK)

廣域差分(WADGPS)03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)位置差分距離差分。GPS差分分類01根據(jù)時效分類實時差分04根據(jù)工作原理和模型1、局域差分1.局域差分(LADGPS):在局部區(qū)域中應用差分GPS技術，在區(qū)域中布設一個差分GPS網(wǎng)，該網(wǎng)由若干個基準站和一個監(jiān)控站組成。用戶通過接收多個基準站所提供的修正信息，獲得更高精度的定位結果。LADGPS的作用半徑比較小,例如通常偽距差分的作用半徑不超過150km,這時用戶站的實時定位精度一般可提高至±3m～5m.1、局域差分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,相應的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡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。2、廣域差分3、VRS

RTK原理根據(jù)若干基準站的觀測值，建立區(qū)域內的GPS主要誤差模型，控制中心將這些誤差從基準站的觀測值中減去，形成“無誤差”的觀測值，再加上用戶的觀測值，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。

3、VRS

RTK原理根據(jù)