GPS测量原理与应用第四章2009.ppt

一、GPS定位方法分类 GPS测量定位的类型 二、GPS动态定位 1、概述 什么是GPS动态定位 GPS动态定位（测量），是利用GPS信号，测定相对于地球运动的用户天线的状态参数，这些状态参数包括三维坐标、三维速度和时间七个参数。 导航，是测得运动载体的状态参数，并导引运动载体准确地运动到预定的后续位置。 3、GPS动态定位的类型 4、GPS动态定位的基本原理 单点伪距动态定位（动态绝对定位） GPS绝对定位主要是以GPS卫星和用户接收机天线之间的距离为基本观测量，并利用已知的卫星瞬时坐标来确定接收机天线对应的点位在协议地球坐标系中的位置。 动态绝对定位是确定处于运动载体上的接收机在运动的每一瞬间的位置。由于接收机天线处于运动状态，故天线点位的坐标是一个变化的量，因此确定每一瞬间坐标的观测方程只有较少的多余观测(甚至没有多余观测)，且一般常利用测距码伪距进行动态绝对定位。因此，其精度较低，一般仅有几十米的精度，在SA政策影响下，其精度甚至低于百米。通常这种定位方法只用于精度要求不高的飞机、船舶以及陆地车辆等运动载体的导航。 RTK – Real Time Kinametic（实时动态差分） 系统构成 参考站（基准站） 流动站 数据链 应用 三、广域差分GPS技术 1、什么是差分GPS（DGPS – Differential GPS） 基本思路：利用设于坐标已知的参考站，计算各类改正数 影响GPS测量定位的误差 误差的特性 卫星轨道误差：影响大小与测站位置有关，距离较近时，影响大小相近（误差的空间位置相关性） 卫星钟差：影响大小与测站无关 大气折射（电离层、对流层折射）：影响具有空间位置相关性 SA：Epsilon可以归于卫星轨道误差，Dither可归于卫星钟差 多路径：与测站有关，测站间无关 差分GPS系统的构成 2、局域差分与广域差分差分 局域差分 局域差分GPS（LADGPS – Local Area DGPS） 基准站作用距离：数百公里 特点：用户根据多个基准站所提供的改正信息经平差计算后求的用户站定位改正数 广域差分GPS（WADGPS – Wide Area DGPS） 基准站作用距离：数千公里 特点：将各项误差分离出来，建立误差与位置的关系 ——分离出的误差：卫星轨道、卫星钟差 ——建立误差与位置的关系模型：大气折射 3、增强型的差分GPS系统 增强型的差分GPS系统 伪卫星（Pseudolites） LAAS – 局域增强系统 Local Area Augmentation System 应用领域：机场，着陆系统 WAAS – 广域增强系统 Wide Area Augmentation System 连续运行参考站（CORS） 全球定位系统（GPS）测量 原 理 与 应 用 长安大学地质工程与测绘工程学院 主讲：张 永 志 第四章 GPS动态定位原理 根据定位模式： 单点定位（绝对定位） 相对定位 差分定位 根据定位时接收机天线的运动状态： 静态定位 动态定位 根据定位时效： 实时定位 事后定位 根据观测值类型： 伪距测量 载波相位测量 GPS动态定位概述 GPS动态定位的应用 GPS动态定位的特点 动态定位的类型（方法） GPS动态定位的基本原理 整周未知数的动态求解 RTK（Real Time Kinematic）GPS技术 ——载波相位实时动态差分技术 GPS动态定位的应用 导航 – 探险、车辆、船舶、航空器等 跟踪、监控与调度 – 车辆、船舶、航空器等 制导 – 武器制导、自动驾驶等 定轨 – 卫星、航天器等 姿态确定 – 卫星、航天器、航空器等 测量 – 测图、放样、监测等 2、GPS动态定位的特点 用户多样性 速度多异性 定位实时性 数据短时性 精度要求多变性 （1）单点动态定位（动态绝对定位） （2）实时差分动态定位法： ①位置差分 ②伪距差分 ③相位平滑伪距差分：载波多普勒计数平滑伪距、载波相位平滑伪距 ④载波相位差分：修正法、求差法 位置差分原理 位置差分GPS是一种最简单的差分方法。安置在已知点基准站上的GPS接收机，经过对4颗及4颗以上的卫星观测，便可实现定位。先求出基准站的坐标(X′，Y′，Z′)，由于存在着卫星星历、时钟误差、大气折射等误差的影响，该坐标与已知基准站坐标(X，Y，Z)不一样，存在误差。即： 式中：ΔX、ΔY、ΔZ为坐标改正数，基准站利用数据链将坐标改正数发送给用户站。 位置差分原理