差分GPS测量原理教案.pptx

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1、会计学1差分差分GPS测量原理测量原理主要内容主要内容n n差分GPS概述n n差分GPS原理n n差分GPS的分类n n差分GPS的新进展第1页/共26页1.差分差分GPS概述概述n n差分差分GPS产生的诱因产生的诱因n nGPSGPS绝对定位的精度受多种误差因素的影响，实时单点定位精度约绝对定位的精度受多种误差因素的影响，实时单点定位精度约10103030米，难于满足某些特殊米，难于满足某些特殊应用的要求。应用的要求。n n影响影响GPS定位精度的主要误差定位精度的主要误差n n1 1）多台接收机公有的误差，如卫星轨道误差、卫星钟差等；）多台接收机公有的误差，如卫星轨道误差、卫星钟差等；

2、n n2 2）传播延迟误差，如大气延迟（对流层延迟、对流层延迟）等；）传播延迟误差，如大气延迟（对流层延迟、对流层延迟）等；n n3 3）接收机固有的误差，如内部噪声、多路径效应等。）接收机固有的误差，如内部噪声、多路径效应等。n n采用差分定位，可完全消除第一部分误差，可大部分消除第二部分误差（视基准站至用户的距离）采用差分定位，可完全消除第一部分误差，可大部分消除第二部分误差（视基准站至用户的距离）。第2页/共26页n n差分差分GPS（DGPS Differential GPS）n n定义：利用设置在坐标已知的点（基准站）上的定义：利用设置在坐标已知的点（基准站）上的GPSGPS接收机测

3、定接收机测定GPSGPS测量测量定位误差定位误差，用以提高在，用以提高在一定范围内其它一定范围内其它GPSGPS接收机（流动站）测量定位精度的方法，接收机（流动站）测量定位精度的方法，基准站发送的数据格式一般遵循基准站发送的数据格式一般遵循RTCM-104RTCM-104协议。协议。第3页/共26页2.差分差分GPS原理原理n n误差的空间相关性误差的空间相关性n n在影响在影响GPSGPS定位精度的各类误差中除多路径效应均具有较强的空间相关性，从而定位结果也有一定位精度的各类误差中除多路径效应均具有较强的空间相关性，从而定位结果也有一定的空间相关性。定的空间相关性。n n差分差分GPS的基本

4、原理的基本原理n n利用基准站（设在坐标精确已知的点上）测定具有空间相关性的误差或其对测量定位结果的影响，利用基准站（设在坐标精确已知的点上）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。供流动站改正其观测值或定位结果。第4页/共26页第5页/共26页差分差分GPS对测量定位精度的改进对测量定位精度的改进第6页/共26页n n差分改正数的类型差分改正数的类型n n位置（坐标改正数）改正数位置（坐标改正数）改正数n n基准站上的接收机对基准站上的接收机对基准站上的接收机对基准站上的接收机对GPSGPS卫星进行观测，确定出测卫星进行观测，确定出测卫星进行观测，确

5、定出测卫星进行观测，确定出测站的观测坐标，测站的已知坐标与观测坐标之差即站的观测坐标，测站的已知坐标与观测坐标之差即站的观测坐标，测站的已知坐标与观测坐标之差即站的观测坐标，测站的已知坐标与观测坐标之差即为位置的改正数。为位置的改正数。为位置的改正数。为位置的改正数。n n距离改正数距离改正数n n利用基准站坐标和卫星星历可计算出站星间的计算利用基准站坐标和卫星星历可计算出站星间的计算利用基准站坐标和卫星星历可计算出站星间的计算利用基准站坐标和卫星星历可计算出站星间的计算距离，计算距离减去观测距离即为距离改正数。距离，计算距离减去观测距离即为距离改正数。距离，计算距离减去观测距离即为距离改正数

6、。距离，计算距离减去观测距离即为距离改正数。第7页/共26页位置差分示意图位置差分示意图位置差分示意图位置差分示意图第8页/共26页距离差分示意图距离差分示意图距离差分示意图距离差分示意图第9页/共26页位置差分和距离差分的特点位置差分和距离差分的特点n n位置差分位置差分n n差分改正计算的数学模型简单差分改正计算的数学模型简单n n差分数据的数据量少差分数据的数据量少n n基准站与流动站要求观测完全相同的一组卫星基准站与流动站要求观测完全相同的一组卫星n n距离差分距离差分n n差分改正计算的数学模型较复杂差分改正计算的数学模型较复杂n n差分数据的数据量较多差分数据的数据量较多n n基准

7、站与流动站不要求观测完全相同的一组卫星基准站与流动站不要求观测完全相同的一组卫星第10页/共26页载波相位差分载波相位差分n n载波相位差分与伪距差分相类似n n载波相位差分GPS有两种定位方法，即改正法和求差法。n n改正法：基准站将载波相位的改正量发送给用户站，并对用户站的载波相位进行改正实现定位。n n求差法：将基准站的载波相位发送给用户站，并由用户站对观测值求差进行坐标解算。第11页/共26页3.差分差分GPS的分类的分类n n根据时效性根据时效性n n实时差分：立即获得定位结果，系统和用户之间必须建立数据通信链。实时差分：立即获得定位结果，系统和用户之间必须建立数据通信链。n n事后

8、差分：不必立即获得定位结果，无需建立数据通信链。事后差分：不必立即获得定位结果，无需建立数据通信链。n n根据观测值类型根据观测值类型n n伪距差分：精度较差，但数据处理比较方便，被广泛使用。伪距差分：精度较差，但数据处理比较方便，被广泛使用。n n载波相位差分：精度较高，但存在周跳的探测和修复以及整周未知数的确定等问题，数据处理较载波相位差分：精度较高，但存在周跳的探测和修复以及整周未知数的确定等问题，数据处理较为复杂，只有在某些精度要求较高的领域中才被采用。为复杂，只有在某些精度要求较高的领域中才被采用。第12页/共26页n n根据差分改正数根据差分改正数n n位置差分（坐标差分）位置差分

9、（坐标差分）n n距离差分距离差分n n根据工作原理和差分模型根据工作原理和差分模型n n局域差分（局域差分（LADGPS Local Area DGPSLADGPS Local Area DGPS）n n单基准站差分单基准站差分单基准站差分单基准站差分n n多基准站差分多基准站差分多基准站差分多基准站差分n n广域差分（广域差分（WADGPS Wide Area DGPSWADGPS Wide Area DGPS）第13页/共26页单基准站局域差分单基准站局域差分n n结构结构n n基准站（一个）、数据通讯链和用户基准站（一个）、数据通讯链和用户第14页/共26页基准站基准站数据通讯链数据通

10、讯链流动站（用流动站（用户）户）第15页/共26页n n特点特点n n优点：结构、模型简单优点：结构、模型简单n n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，可靠性低第16页/共26页多基准站局域差分多基准站局域差分n n结构结构n n基准站（多个）、数据通讯链和用户基准站（多个）、数据通讯链和用户第17页/共26页n n优缺点优缺点n n优点：差分精度高、可靠性高，差分范围增大优点：差分精度高、可靠性高，差分范围增大n n缺点：差分范围仍然有限，模型不完善缺点：差分范围仍然有限，模型不完善第18页/共26页广域差分广域差分n

11、n结构结构结构结构n n基准站（多个）、数据通讯链和用户基准站（多个）、数据通讯链和用户n n数学模型数学模型数学模型数学模型（差分改正数的计算方法）（差分改正数的计算方法）n n与普通差分不相同与普通差分不相同n n普通差分是考虑的是误差的综合影响普通差分是考虑的是误差的综合影响普通差分是考虑的是误差的综合影响普通差分是考虑的是误差的综合影响n n广域差分对各项误差加以分离，建立各自的改正模型广域差分对各项误差加以分离，建立各自的改正模型广域差分对各项误差加以分离，建立各自的改正模型广域差分对各项误差加以分离，建立各自的改正模型n n用户根据自身的位置，对观测值进行改正用户根据自身的位置，对

12、观测值进行改正n n特点特点特点特点n n优点：差分精度高、差分范围大优点：差分精度高、差分范围大n n缺点：系统结构复杂、建设费用高缺点：系统结构复杂、建设费用高第19页/共26页4.差分差分GPS的新进展的新进展n n广域差分增强型系统广域差分增强型系统n n特点特点n n伪卫星技术伪卫星技术伪卫星技术伪卫星技术n n卫星通讯技术卫星通讯技术卫星通讯技术卫星通讯技术n n类型类型n nLAAS Local Area Augmentation SystemLAAS Local Area Augmentation Systemn n采用地基伪卫星采用地基伪卫星采用地基伪卫星采用地基伪卫星n n

13、WAAS Wide Area Augmentation SystemWAAS Wide Area Augmentation Systemn n采用空基伪卫星采用空基伪卫星采用空基伪卫星采用空基伪卫星n n采用通讯卫星发送差分改正数采用通讯卫星发送差分改正数采用通讯卫星发送差分改正数采用通讯卫星发送差分改正数第20页/共26页第21页/共26页n n网络网络RTKn n原理原理n n利用基准站网计算出用户附近某点（虚拟参考站）利用基准站网计算出用户附近某点（虚拟参考站）利用基准站网计算出用户附近某点（虚拟参考站）利用基准站网计算出用户附近某点（虚拟参考站）各项误差改正，再将它们加到利用虚拟参考站

14、坐标各项误差改正，再将它们加到利用虚拟参考站坐标各项误差改正，再将它们加到利用虚拟参考站坐标各项误差改正，再将它们加到利用虚拟参考站坐标和卫星坐标所计算出的距离之上，得出虚拟参考站和卫星坐标所计算出的距离之上，得出虚拟参考站和卫星坐标所计算出的距离之上，得出虚拟参考站和卫星坐标所计算出的距离之上，得出虚拟参考站上的虚拟观测值，将其发送给用户，进行实时相对上的虚拟观测值，将其发送给用户，进行实时相对上的虚拟观测值，将其发送给用户，进行实时相对上的虚拟观测值，将其发送给用户，进行实时相对定位。定位。定位。定位。n n特点特点n n精度和可靠性高精度和可靠性高精度和可靠性高精度和可靠性高第22页/共26页第23页/共26页n n作业作业n n分析静态绝对定位、静态相对定位、差分分析静态绝对定位、静态相对定位、差分GPS定位的区别与联系。定位的区别与联系。第24页/共26页第25页/共26页