第五章-gps衛(wèi)星定位基本原理-資料下載頁(yè)
2025-08-16 00:01本頁(yè)面
【正文】 差分原理? 差分 GPS的出現(xiàn)，能實(shí)時(shí)給定載體的位置，精度為米級(jí)，滿足了引航、水下測(cè)量等工程的要求。位置差分、偽距差分、偽距差分相位平滑等技術(shù)已成功地用于各種作業(yè)中。? 隨之而來(lái)的是更加精密的測(cè)量技術(shù) 載波相位差分 技術(shù)。 Date 131載波相位差分原理?載波相位差分技術(shù)又稱為 RTK技術(shù)（ realtime kinematic），是建立在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站的載波相位基礎(chǔ)上的。?它能實(shí)時(shí)提供觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并達(dá)到厘米級(jí)的高精度。Date 132載波相位差分原理? 實(shí)現(xiàn)載波相位差分 GPS的方法分為兩類：修正法和差分法。Date 133修正法? 與偽距差分相同，基準(zhǔn)站將載波相位修正量發(fā)送給用戶站，以改正其載波相位，然后求解坐標(biāo)。? 此方法屬于準(zhǔn) RTK技術(shù)。 Date 134差分法? 將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)送給用戶，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。? 此法為真正的 RTK技術(shù)。Date 135? 單站差分 GPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和算法簡(jiǎn)單，技術(shù)上較為成熟。主要用于小范圍的差分定位工作。? 對(duì)于較大范圍的區(qū)域，則應(yīng)用局部區(qū)域差分技術(shù)。? 對(duì)于一國(guó)或幾個(gè)國(guó)家范圍的廣大區(qū)域，應(yīng)用廣域差分技術(shù)。Date 136 局部區(qū)域 GPS差分系統(tǒng)Date 137? 結(jié)構(gòu)? 基準(zhǔn)站（多個(gè)）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶? 數(shù)學(xué)模型（差分改正數(shù)的計(jì)算方法）? 加權(quán)平均? 偏導(dǎo)數(shù)法? 最小方差法? 特點(diǎn)? 優(yōu)點(diǎn)：差分精度高、可靠性高，差分范圍增大? 缺點(diǎn)：差分范圍仍然有限，模型不完善局部區(qū)域 GPS差分系統(tǒng)Date 138 廣域差分Date 139廣域差分 GPS系統(tǒng)的基本思想? 對(duì) GPS觀測(cè)量的誤差源加以區(qū)分，并單獨(dú)對(duì)每一種誤差源分別加以 “ 模型化 ”，然后將計(jì)算出的每一誤差源的數(shù)值，通過數(shù)據(jù)鏈傳輸給用戶，以對(duì)用戶 GPS定位的誤差加以改正，達(dá)到削弱這些誤差源，改善用戶 GPS定位精度的目的。Date 140? 結(jié)構(gòu)? 基準(zhǔn)站（多個(gè)）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶? 數(shù)學(xué)模型（差分改正數(shù)的計(jì)算方法）? 與普通差分不相同? 普通差分是考慮的是誤差的綜合影響? 廣域差分對(duì)各項(xiàng)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(duì)觀測(cè)值進(jìn)行改正? 優(yōu)缺點(diǎn)? 優(yōu)點(diǎn)：差分精度高、差分精度與距離無(wú)關(guān)、差分范圍大? 缺點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建設(shè)費(fèi)用高Date 141廣域差分 GPS系統(tǒng)的基本思想? 具體而言，它集中表現(xiàn)在三個(gè)方面：? 星歷誤差? 大氣延時(shí)誤差? 衛(wèi)星鐘差誤差Date 142廣域差分 GPS系統(tǒng)的工作流程Date 143廣域差分 GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)? 廣域差分 GPS技術(shù)區(qū)分誤差的目的就是最大限度地降低監(jiān)測(cè)站與用戶站間定位誤差的時(shí)空相關(guān)，克服 LADGPS對(duì)時(shí)空的強(qiáng)依賴性，改善和提高 LADGPS中實(shí)時(shí)差分定位的精度。? 同 LADGPS相比， WADGPS有如下特點(diǎn) : Date 144廣域差分 GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)? (1)中心站、監(jiān)測(cè)站與用戶站的站間距離從 100km增加到 2022km，定位精度不會(huì)出現(xiàn)明顯的下降，這就是說(shuō)， WADGPS中用戶的定位精度對(duì)空間距離的敏感程度比 LADGPS低得多。 ? (2)在大區(qū)域內(nèi)建立 WADGPS網(wǎng)，需要的監(jiān)測(cè)站數(shù)量很少，投資自然減小，比LADGPS具有更大的經(jīng)濟(jì)效益。Date 145廣域差分 GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)? (3)WADGPS系統(tǒng)是一個(gè)定位精度均勻分布的系統(tǒng)，覆蓋范圍內(nèi)任意地區(qū)定位精度相當(dāng)，而且定位精度較 LADGPS高。? (4)WADGPS的覆蓋區(qū)域可以擴(kuò)展到LADGPS不易作用的地域，如遠(yuǎn)洋、沙漠、森林等。Date 146廣域差分 GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)? ( 5 )WADGPS使用的硬件設(shè)備及通信工具昂貴，軟件技術(shù)復(fù)雜，運(yùn)行和維持費(fèi)用較 LADGPS高得多，而且 WADGPS的可靠性與安全性可能不如單個(gè)的 LADGPS。Date 147我國(guó)建立廣域差分 GPS系統(tǒng)的方案? 目前我國(guó)已初步建立了北京、拉薩、烏魯木齊、上海四個(gè)永久性 GPS監(jiān)測(cè)站，還計(jì)劃增設(shè)武漢、哈爾濱兩站，擬訂在北京或武漢建立數(shù)據(jù)處理中心和數(shù)據(jù)通信中心 (中心站 )，各站之間的關(guān)系及數(shù)據(jù)流程如下圖：Date 148Date 149我國(guó)廣域差分 GPS系統(tǒng) C/A碼單點(diǎn)定位試驗(yàn)? 表中結(jié)果表明 :采用廣域差分 GPS技術(shù)進(jìn)行差分定位，在 3000km范圍，利用 C/A碼偽距單點(diǎn)定位精度幾乎沒有什么變化，其分量精度一般優(yōu)于 2m，點(diǎn)位精度一般優(yōu)于 4m，這充分體現(xiàn)了廣域差分GPS系統(tǒng)的精度潛力。Date 150常規(guī) RTK定位的局限性? 測(cè)量范圍：? 要到達(dá) 1～ 3厘米級(jí)實(shí)時(shí)定位的要求，用戶站和參考站的距離需小于 10km，隨著基線長(zhǎng)度的增長(zhǎng)（如：大于 50km），以上誤差的相關(guān)性大大減少，以致求差后殘余誤差很大，導(dǎo)致整周模糊度參數(shù)無(wú)法固定，基線精度一般只能達(dá)到分米級(jí)。Date 151常規(guī) RTK定位的局限性? 通信數(shù)據(jù)鏈? 常規(guī) RTK的數(shù)據(jù)傳輸多采用超高頻 UHF、甚高頻 VHF播發(fā) RTCM差分信號(hào)，由于 UHF和 VHF的衍射性能差，而且都是站間直線傳播，這要求站間的天線必須 “ 準(zhǔn)光學(xué)通視 ” ，所以在丘陵和山區(qū)實(shí)施 RTK作業(yè)很不方便。 Date 152常規(guī) RTK定位的局限性? 其它限制 ：? 測(cè)量過程中，需要不斷設(shè)置和更換參考站。 Date 153網(wǎng)絡(luò) RTK定位技術(shù)的興起?常規(guī) RTK的限制給中長(zhǎng)距離用戶和某些特殊要求的用戶帶來(lái)了不便，針對(duì)以上常規(guī) RTK定位存在的問題，網(wǎng)絡(luò) RTK（ Network RTK）應(yīng)運(yùn)而生。 Date 154 網(wǎng)絡(luò) RTK技術(shù)Date 155網(wǎng)絡(luò) RTK技術(shù)? 作業(yè)模型類似 RTK? 原理?利用基準(zhǔn)站網(wǎng)計(jì)算出用戶附近某點(diǎn)（虛擬參考站）各項(xiàng)誤差改正，再將它們加到利用虛擬參考站坐標(biāo)和衛(wèi)星坐標(biāo)所計(jì)算出的距離之上，得出虛擬參考站上的虛擬觀測(cè)值，將其發(fā)送給用戶，進(jìn)行實(shí)時(shí)相對(duì)定位。? 特點(diǎn)?精度和可靠性高Date 156網(wǎng)絡(luò) RTK技術(shù)? 數(shù)據(jù)處理的方法：— 虛擬參考站法— 偏導(dǎo)數(shù)法— 線性內(nèi)插法— 條件平差法Date 157網(wǎng)絡(luò) RTK技術(shù)? 系統(tǒng)組成：— 連續(xù)運(yùn)行的 GPS基準(zhǔn)站— 計(jì)算中心— 數(shù)據(jù)發(fā)布中心— 移動(dòng)站RTCMControl CenterCORSRaw Observation DataRaw Observation DataRaw Observation DataROVERCORSCORSVRSNMEA 0183Date 158
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