1、1,GPS测量定位技术,伪距差分定位原理,2,本次课主要内容,一、差分GPS产生的诱因,三、差分GNSS类型,二、差分GNSS基本思想,四、局域差分,五、广域差分,3,一、差分GPS产生的诱因：,绝对定位精度不能满足要求,GPS绝对定位精度的变化,这是为什么哪？,4,影响绝对定位精度的主要误差,卫星钟差,卫星星历误差,大气延迟：电离层延迟,大气延迟：对流层延迟,绝对定位和差分定位时的误差估值 单位：米,3.0,2.4,4.0,0.4,0 0 0 0,0 0.04 0.13 0.22,0 0.73 1.25 1.60,0 0.40 0.40 0.40,为什么差分定位可以提高定位精度？,5,二、差
2、分GNSS基本思想,A,SV1,SV2,SV3,SV4,B,6,二、差分GNSS基本思想,参数说明：,Xi,Yi,Zi:表示点精确坐标；,xi,yi,zi:表示观测坐标；,x, y, z:表示精确坐标与观测坐标之差。,7,二、差分GNSS基本思想,A,SV1,SV2,SV3,SV4,B,XA-xA= xA,XB-xB= xB,各类误差中除多路径效应外，对相距不太远的两测站影响基本相同。,xA xB,8,XB = XA xA + xB,待求量,已知量,观测量,二、差分GNSS基本思想,是不是进行差分定位时必须有一个站架设在已知点上哪？,同理： YB = YA yA + yBZB = ZA zA
3、+ zB,差分GPS的基本原理利用基准站测定具有空间相关性的误差或其对测量定位结果的影响，供流动站改正其观测值或定位结果。,9,三、差分GNSS类型,1.根据时效性 实时差分 事后差分,3.根据观测值类型 伪距差分（RTD） 载波相位差分（RTK）,2.根据差分改正数 位置差分（坐标差分） 距离差分,4.根据工作原理和差分模型 局域差分（LADGPS Local Area DGPS） 单基准站差分 多基准站差分 广域差分（WADGPS Wide Area DGPS）,10,1.位置差分原理,P,SV1,SV4,P,SV2,SV3,P:基准点单点定位位置。,P:基准点已知位置。,由于各种误差影响
4、P与P一般不重合。,即为位置差分中的改正数矢量。,空间直角坐标:(X,Y,Z）T,大地坐标:(B,L,H）T,位置差分时基准站将 播发给用户。,11,2.伪距差分原理,设参考站S0的已知坐标：,GPS卫星坐标值：,）,参考站至GPS卫星的实际距离,参考站上的GPS接收机测量星、站之间的伪距为,伪距改正数为,伪距改正数的变化率为,12,参考站的数据链将 和 发送给用户接收机，用户接收机利用伪距 再加上数据链接收到的伪距改正数，便可以求出改正后的伪距。,，,用户坐标（X(t),Y(t),Z(t)）计算公式：,：用户接收机钟相对于参考站接收机钟的钟差,：用户接收机噪声,2.伪距差分原理,13,差分改
5、正计算的数学模型简单;,位置差分位置差分和伪距差分的特点,差分数据的数据量少;,基准站与流动站要求观测完全相同的一组卫星。,位置差分,差分改正计算的数学模型较复杂;,差分数据的数据量较多;,基准站与流动站不要求观测完全相同的一组卫星。,伪距差分,14,1.单基准站局域差分,参考站（一个）、数据通讯链和用户,基准站,数据通讯链,流动站（用户）,四、局域差分,15,参考站（Reference Station）在一定的观测时间内，一台或几台接收机分别在一个或几个测站上，一直保持跟踪观测卫星，其它接收机在这些测站的一定范围内流动作业，这些固定测站称为参考站，也称基准站。,全球定位系统实时动态（RTK）
6、测量 技术规范,参考站点位选择,1.视野开阔，周围无高度超过10度的障碍物；,2.周围无信号反射物，以减少多路径干扰；,3.地面稳固，易于点的保存；,4.远离微波塔、电视发射塔、雷达电视，手机信号发射天线等； 大型电磁辐射源200米外，要远离高压输电线路、通讯线路50米外。,四、局域差分,16,数据链RTK系统中参考站和流动站的GPS接收机通过数据链进行通信联系。因此参考站与流动站系统都设有数据链。,组成,信号调制器,信号发射器,发射天线,四、局域差分,17,流动站（Roving Station）流动站是在参考站的一定范围内流动作业，并实时提供三维坐标的接收机。,全球定位系统实时动态（RTK）
7、测量 技术规范,四、局域差分,18,特点 优点：结构、模型简单,缺点：差分范围小，精度随距基准站距离的增加而下降，可靠性低,应用小范围内的差分定位工作,四、局域差分,19,2.多基准站局域差分,特点 优点：差分精度高、可靠性高，差分范围增大,结构基准站（多个）、数据通讯链和用户。,工作原理各基准站独立进行观测，分别计算差分改正数并向外发播。,缺点：差分范围仍然有限，模型不完善,20,五、广域差分,结构 基准站（多个）、数据通讯链和用户,差分改正数的计算方法,与普通差分不相同 普通差分考虑的是误差的综合影响 广域差分对各项误差加以分离，建立各自的改正模型 用户根据自身的位置，对观测值进行改正,2
8、1,特点 优点：差分精度高,缺点：系统结构复杂、建设费用高,差分范围大,差分精度与距离无关,22,网络RTK技术是指在一定区域内建立多个参考站，对该地区构成网状覆盖，并进行连续跟踪观测，通过这些站点组成卫星定位观测值的网络解算，获取覆盖该地区和该时间段的RTK改正参数，用于该区域内RTK测量用户进行实时RTK改正的定位方式。 网络RTK代表:虚拟参考站技术（VRS）区域改正参数法（FKP）主辅站技术（MAC）、综合误差内插技术（CBI）,概念介绍,23,VRS技术VRS技术是德国Terrasat公司于1999年推出，经过几年的提高完善已形成实用化、商品化的技术和软件系统，后为美国天宝（Trim
9、ble）公司所用。,网络RTK,FKP技术由德国Geo+公司推出 MAC技术是由徕卡测量系统公司与Geo+公司一起推出 CBI由武汉大学GPS中心于2002年推出,24,（ CORS -Continously Operating Reference Station，）,CORS是利用全球导航卫星系统（GNSS）、计算机、数据通信和互联网络等技术，在一个城市、一个地区或一个国家范围内，根据需求按一定距离间隔，建立长年连续运行的若干个固定GNSS参考站组成的网络系统。,连续运行参考站,CORS系统是网络RTK系统的基础设施，在此基础上就 可以建立起各种类型的网络RTK系统。,CORS与网络RTK关系：,25,敬请批评指导,谢谢！,
