卫星导航技术的现状与发展教程优秀PPT.ppt

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1、现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座卫卫星星导导航定位技航定位技术术的的现现状与状与发发展展（三）（三）GNSS应应用新技用新技术术解放解放军军信息工程高校信息工程高校测绘测绘学院学院 翟翟 翊翊现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座一、GNSS差分技术原理：原理：原理：原理：将己知坐将己知坐将己知坐将己知坐标标标标点点点点(基准点基准点基准点基准点)上安置的上安置的上安置的上安置的卫卫卫卫星定位接收机所星定位接收机所星定位接收机所星

2、定位接收机所接收的接收的接收的接收的卫卫卫卫星信号星信号星信号星信号(载载载载波相位波相位波相位波相位)，用于流淌站，用于流淌站，用于流淌站，用于流淌站观测观测观测观测信号信号信号信号的改正。以消退的改正。以消退的改正。以消退的改正。以消退卫卫卫卫星星星星钟钟钟钟、卫卫卫卫星星星星星星星星历误历误历误历误差；减弱差；减弱差；减弱差；减弱电电电电离离离离层层层层、对对对对流流流流层对层对层对层对定位的影响。定位的影响。定位的影响。定位的影响。基准站可以由一个或若干个固定参考站基准站可以由一个或若干个固定参考站基准站可以由一个或若干个固定参考站基准站可以由一个或若干个固定参考站组组组组成，差分成，

3、差分成，差分成，差分改正数据可从各个站播改正数据可从各个站播改正数据可从各个站播改正数据可从各个站播发发发发，也可从数据中心播，也可从数据中心播，也可从数据中心播，也可从数据中心播发发发发。每一个参考站服每一个参考站服每一个参考站服每一个参考站服务务务务于确定作用半径内全部的于确定作用半径内全部的于确定作用半径内全部的于确定作用半径内全部的GNSS GNSS GNSS GNSS 用用用用户户户户。对对对对于准于准于准于准实时实时实时实时定位或定位或定位或定位或实时实时实时实时精密定位的用精密定位的用精密定位的用精密定位的用户户户户服服服服务务务务半径可以达到半径可以达到半径可以达到半径可以达到

4、15151515公里。数据公里。数据公里。数据公里。数据链链链链可以用无可以用无可以用无可以用无线电线电线电线电台，台，台，台，也可用也可用也可用也可用GPRS/CDMAGPRS/CDMAGPRS/CDMAGPRS/CDMA。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座一、GNSS差分技术1.1.位置差分原理位置差分原理基准站：已知基准站：已知 坐坐标为标为：GPS GPS测测得的准得的准备为备为：基准站求得：基准站求得：基准站将基准站将这这些改正数些改正数发给发给用用户户接收机，用接收机，用户户接收机接收机利用利用这这

5、些改正数改正些改正数改正测测得的点的坐得的点的坐标标，提高点位精度。，提高点位精度。要求：基准站与用要求：基准站与用户观测户观测同一同一组卫组卫星，近距离可以，星，近距离可以，距离距离较远较远就很就很难难。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座一、一、GNSSGNSS差分技术差分技术要求：基准站与用要求：基准站与用户观测户观测同一同一组卫组卫星，近距离星，近距离可以，距离可以，距离较远较远就很就很难难。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲

6、座座一、GNSS差分技术2.2.载载波相位差分（波相位差分（RTK Real Time KinematicRTK Real Time Kinematic）由基准站将由基准站将载载波相位波相位观测值观测值及基准站信息及基准站信息仪仪器器发发送送给给用用户户，用，用户户将接收到的将接收到的GPSGPS卫卫星星载载波相位与基准站波相位与基准站的的载载波相位波相位组组成差分成差分观测值观测值，通，通过实时处过实时处理确定用理确定用户户位置。位置。3.3.广域差分广域差分（WADGPS）建立一个主差分站，将若干个基准站与主站一起建立一个主差分站，将若干个基准站与主站一起组组成差分成差分GPSGPS网。主

7、差分站接收各个基准站的差分网。主差分站接收各个基准站的差分GPSGPS信号，将其信号，将其组组合形成在合形成在扩扩展区域内的有效差分展区域内的有效差分GPSGPS改改正正电电文，文，发发送送给给用用户户站。站。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座 二、网络二、网络RTKRTK技术技术 在常规在常规RTK和差和差分分GPS技术基础上技术基础上发展的一种新技术。发展的一种新技术。在较大区域内建立在较大区域内建立多个坐标已知的多个坐标已知的GPS基准站，构成基准站，构成地区网状覆盖，以地区网状覆盖，以此为基础，计算和此

8、为基础，计算和发播相位观测值误发播相位观测值误差改正信息，对用差改正信息，对用户进行实时改正的户进行实时改正的定位。定位。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座二、网络二、网络RTKRTK技术技术原理：原理：在一个地区建立若干个基准站，在一个地区建立若干个基准站，组组成基准站网，基成基准站网，基准站准站间间距可由距可由30-9030-90公里。公里。基准站基准站GNSSGNSS观测观测数据数据实时传实时传到中心站，中心站到中心站，中心站经过经过数数据据处处理，在流淌站旁理，在流淌站旁边边建立虚建立虚拟拟参考站，并将

9、虚参考站，并将虚拟拟参参考站考站观测观测数据通数据通过过无无线线通信网通信网发发布布给给定位用定位用户户。用用户户依据依据这这个数据改正个数据改正观测值观测值，以提高定位精度。，以提高定位精度。无无线线通信可通通信可通过过互互联联网网GPRS,CDMAGPRS,CDMA进进行行RTCMRTCM数据数据传传输输现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座二、网络二、网络RTKRTK技术技术网网络络RTKRTK测测量特点：量特点：1.1.用用户户只需用一台接收机只需用一台接收机接收差分信号即可达到接收差分信号即可达到厘米厘米

10、级级精度定位。精度定位。2.2.定位速度快。定位速度快。3.3.定位精度高。定位精度高。4.4.操作操作简洁简洁。5.5.费费用低。用低。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座二、网络二、网络RTKRTK技术技术网网络络RTKRTK的工作的工作过过程程各基准站将同步各基准站将同步观测观测数据数据传输给传输给限制中心。限制中心。流淌站将流淌站将单单点定位点定位获获得近似三得近似三维维坐坐标传输给标传输给限制中心。限制中心。限制中心依据流淌站和基准站限制中心依据流淌站和基准站发发送的信息，送的信息，实时实时的的进进行行

11、处处理和理和计计算分析，算分析，获获得流淌站得流淌站 虚虚拟拟基准站的基准站的观测观测数数据。据。虚虚拟拟基准站的基准站的观测观测数据通数据通过过无无线线通信网通信网传输给传输给流淌站。流淌站。流淌站将流淌站将观测观测数据和接收到虚数据和接收到虚拟拟基准站基准站观测观测数据数据数据数据联联合合实时处实时处理，理，获获得精确三得精确三维维坐坐标标，现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座三、三、CORS CORS连续运行网络连续运行网络 利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统（Continuous

12、Operational Reference System，缩写为CORS）已成为城市GPS应用的发展热点之一。CORS系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结晶的产物。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座连续运行卫星定位导航服务系统结构及通信网络示意图连续运行卫星定位导航服务系统结构及通信网络示意图市话网市话网市话网市话网市话网市电信局监控分析中心卫星定位信号发射台FM电台基准站1基准站2基准站3基准站4基准站5进入移动电话系统用户用户全向天线定向天线Modem现现代代测测量量技技

13、术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座拉萨拉萨北京北京海南海南武汉武汉西宁西宁哈尔滨哈尔滨乌鲁木齐乌鲁木齐全国全国GPSGPS连续运行基准站网络连续运行基准站网络现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座三、三、CORS CORS连续运行网络连续运行网络国外国外GNSSGNSS连续连续跟踪网概况跟踪网概况美国美国:由美国国家大地由美国国家大地测测量局量局牵头牵头、联联邦防空局等多邦防空局等多家家单单位共同建立的位共同建立的250250个个GPSGPS基准站覆盖

14、全美系基准站覆盖全美系统统。该该系系统统主要通主要通过过因特网向全美和全球用因特网向全美和全球用户户供供应应基准站坐基准站坐标标和基准站和基准站观测观测数据。用数据。用户户可通可通过过因特网卸因特网卸载载CORSCORS基基准站数据准站数据进进行事后精密定位。行事后精密定位。德国德国:建立了一个由建立了一个由200200个左右个左右GPSGPS跟踪站跟踪站组组成的成的长长期期运行、覆盖全国的多功能运行、覆盖全国的多功能GPSGPS差分定位差分定位导导航服航服务务体系，体系，作作为为国家的空国家的空间间数据基数据基础设础设施。系施。系统统将取代原由将取代原由标标石石组组成的国家大地点，构成德国新

15、的国家成的国家大地点，构成德国新的国家动态动态大地大地测测量量框架框架 日本日本:建建设设12001200个遍布全日本的格网式个遍布全日本的格网式GPSGPS永久站永久站阵阵列，形成国家的列，形成国家的现现代代“电电子大地子大地测测量网点量网点”及超高精度及超高精度的地壳运的地壳运动监测动监测网网络络系系统统。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座德国德国SAPOSSAPOS 德国国家测量管理部门联合德国测量、运输、建筑、房屋和国防等部门，把各部门的差分GPS支配协调统一起来，建立的一个长期连续运行的、覆盖全国的多

16、功能差分GPS定位导航服务体系，同时SAPOS也构成了德国国家动态大地测量框架。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座国内国内国内国内GNSSGNSSGNSSGNSS连续跟踪网概况连续跟踪网概况连续跟踪网概况连续跟踪网概况城市参考站网：城市参考站网：省省级级参考站网：参考站网：深圳市参考站网深圳市参考站网 广广东东省参考站网省参考站网 上海市参考站网上海市参考站网 江江苏苏省参考站网省参考站网 北京市参考站网北京市参考站网 浙江省参考站网浙江省参考站网 天津市参考站网天津市参考站网 福建省参考站网福建省参考站网 福

17、州市参考站网福州市参考站网 河北省参考站网河北省参考站网 昆明市参考站网昆明市参考站网 山山东东省参考站网省参考站网 南京市参考站网南京市参考站网 河南省参考网站河南省参考网站 广州市参考站网广州市参考站网 内蒙参考站网内蒙参考站网 成都市参考站网成都市参考站网 武武汉汉市参考站网市参考站网 合肥市参考站网合肥市参考站网 哈哈尔尔滨滨市参考站网市参考站网 西安市参考站网西安市参考站网 青青岛岛市参考站网市参考站网 重重庆庆市参考站网市参考站网 淄博市参考站网淄博市参考站网 南宁市参考站网南宁市参考站网 苏苏州市参考站网州市参考站网现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d

18、e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座四、四、四、四、RTK RTK RTK RTK 技术的应用技术的应用技术的应用技术的应用 GPS GPS从大地从大地测测量及工程限制量及工程限制测测量向地形量向地形测测量、施量、施工放工放样样、变变形形监测监测及机械施工限制方向及机械施工限制方向发发展。展。城市基城市基础础建建设设城市限制网城市限制网测测量量城市城市规规划划应应用用国土国土资资源源调查调查(林林业业、矿产矿产、国土、国土)地籍及房地地籍及房地产测绘产测绘水利工程限制及施工水利工程限制及施工测测量量滑坡及泥石流等地滑坡及泥石流等地质质灾灾难测难测量量机械和机械和结结构物的平安

19、构物的平安监测监测大气大气监测监测现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座1.1.1.1.城市规划的应用城市规划的应用城市规划的应用城市规划的应用 市政建市政建设规设规划划对对GNSSGNSS的需求：的需求：1.1.用用于于城城市市建建设设规规划划测测量量：须须要要各各种种大大中中比比例例尺尺地地形形图测绘图测绘和更新；和更新；2.2.市市测测绘绘院院的的需需求求：建建立立北北京京市市动动态态测测量量坐坐标标框框架架、作作为测为测量基准、量基准、测绘测绘各种比例尺地形各种比例尺地形图图；3.3.满满足足各各种种土土建

20、建工工程程测测量量任任务务：设设计计、施施工工、放放样样、竣工、管理；竣工、管理；4.4.大型建筑物大型建筑物变变形及地面沉降形及地面沉降测测量。量。这这些些任任务务要要求求精精度度比比较较高高、有有的的要要求求实实时时性性强强，所以所以须须要要RTKRTK技技术术。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座2.2.2.2.市国土地和房屋管理的应用市国土地和房屋管理的应用市国土地和房屋管理的应用市国土地和房屋管理的应用 主要用于：主要用于：1.1.土土地地管管理理：包包括括土土地地规规划划、土土地地调调查查、土土地地征

21、征用用管理等；管理等；2.2.房房屋屋管管理理：城城镇镇和和村村庄庄地地籍籍调调查查、房房产产权权管管理理、房屋房屋测绘测绘、房、房产纠纷调查产纠纷调查；3.3.矿矿产产管管理理：矿矿产产资资源源开开发发，矿矿产产资资源源勘勘查查、评评价价，矿矿产产资资源源爱爱护护和和产产权权纠纠纷纷，地地质质灾灾难难监监测测和和防防治治要求精度在厘米要求精度在厘米级级，须须要要RTKRTK和和RTDRTD技技术术。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S

22、 u r v e y新新技技术术讲讲座座全站仪全站仪SZCORSSZCORS的定位服务的定位服务测图作业测图作业测图作业测图作业现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座3.3.3.3.市公安交通及马路管理的应用市公安交通及马路管理的应用市公安交通及马路管理的应用市公安交通及马路管理的应用 马马路局需求：路局需求：1.马马路路规规划、划、设计设计、勘、勘查测查测量；量；2.马马路施工路施工测测量；量；3.马马路路维护测维护测量；量；4.大大桥桥平安性平安性监测监测；交通管理局：交通管理局：车车辆辆管管理理和和调调度度，

23、以以及及车车辆辆导导航航所所需需精精度度从从厘厘米米级级到米到米级级、须须要要RTK和和RTD。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座4.4.4.4.水利部门的应用水利部门的应用水利部门的应用水利部门的应用 水利部水利部门对门对GNSS需求面比需求面比较较广。广。1.主主要要用用于于水水利利工工程程建建设设：工工程程限限制制测测量量、施施工工放放样样、水工涵洞、水工涵洞贯贯穿穿测测量，水利工程地形量，水利工程地形图测绘图测绘；2.河道和水工建筑河道和水工建筑变变形形测测量：大量：大坝坝位移、堤位移、堤坝测坝测量；量

24、；3.水土保持：土地利用、水土流失、滑坡水土保持：土地利用、水土流失、滑坡监测监测；4.防防洪洪抢抢险险：堤堤坝坝监监测测、防防洪洪指指挥挥调调度度其其要要求求精精度度从从毫毫米米到到米米级级。实实时时性性要要求求比比较较高高。需需接接受受RTK技技术术。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座5 5 5 5RTKRTKRTKRTK应用从工程走向机械和结构物的平安监测应用从工程走向机械和结构物的平安监

25、测应用从工程走向机械和结构物的平安监测应用从工程走向机械和结构物的平安监测 RTK技术在工程中应用很普遍如：用于图根限制、地形测绘、房地产测量、施工放样等。这些年起先用于大型结构物平安监测、机械自动化安装吊装，如大楼、大桥平安监测；施工机械自动监控、集装箱吊装等有广袤应用前景。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座RTK RTK RTK RTK 应用应用应用应用现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座6.6.6.6.应用于农业飞防应用于农

26、业飞防应用于农业飞防应用于农业飞防现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座7.7.7.7.科学试验科学试验科学试验科学试验FASTFASTFASTFAST望远望远望远望远镜镜镜镜馈源仓现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座8.8.8.8.林业部门的应用林业部门的应用林业部门的应用林业部门的应用 1.1.森林森林爱护测爱护测量；量；2.2.森林播种和森林播种和飞飞防系防系统统。其所需精度其所需精度为为厘米厘米级级和米和米级级，需用，需用RT

27、KRTK和和RTDRTD技技术术。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座 9.9.9.9.气象部门的应用气象部门的应用气象部门的应用气象部门的应用 利用GNSS进行北京地区大气水汽分布测试。进行城市小区域中短期预报水汽含量。为满足奥运场馆或大型活动对天气预报的要求，GNSS基准点间隔应在30KM左右。GNSS气象学要求厘米级地心坐标、亚米级卫星轨道。要求GNSS数据实时性强，至少每隔半小时回传一次。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座

28、10.10.10.10.地质灾难上应用地质灾难上应用地质灾难上应用地质灾难上应用现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座五、技术上的思索五、技术上的思索1.研研发发自主自主产权产权的新一代的新一代CORS管理与服管理与服务务平台平台供供应应NETRTK、PPP、RTD、RTK等多种服等多种服务务适合中国的通信网适合中国的通信网络络2.探究省探究省级级、国家、国家级级系系统统的建立方法。的建立方法。多中心系多中心系统统的构造技的构造技术术多中心、多用多中心、多用户户、大区域系、大区域系统统的管理与服的管理与服务务技技术

29、术系系统统牢靠性、可用性、精度等服牢靠性、可用性、精度等服务质务质量保障技量保障技术术。3.多套系多套系统统的的资资源共享技源共享技术术共享共享资资源，避开重复投源，避开重复投资资。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座五、技术上的思索五、技术上的思索4.低成本的系低成本的系统统建立技建立技术术低运用低运用费费用：通信用：通信费费用用系系统统内部通信内部通信费费用用系系统统向用向用户户的通信的通信费费用用低工程成本低工程成本5.系系统测试统测试技技术术6.系系统实时监统实时监控和管理技控和管理技术术完好性完好性监测

30、监测技技术术智能化、分布式的系智能化、分布式的系统统管理技管理技术术现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座六、管理上的思索1.1.结结合各合各领领域特点，不断开域特点，不断开发发CORSCORS应应用用 LBS LBS，车载应车载应用用灾灾难难防治防治.2.2.着重探着重探讨讨CORSCORS的的经济经济模式模式经济经济模式大于技模式大于技术术模式模式如何如何经营经营、如何管理、如何管理、风险风险限制等；限制等；数据共享的数据共享的组织组织和管理模式：部和管理模式：部门协调门协调、行、行业协调业协调；探探讨讨非技非

31、技术术因素因素对对系系统统干脆或干脆或间间接的影响。接的影响。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座七、结束语七、结束语全全球球卫卫星星定定位位技技术术具具有有全全天天候候、高高精精度度、实实时时等等功功能能，可可为为气气象象观观测测、地地震震监监测测、城城市市测测绘绘、水水利利监监控控、农农业业、林林业业的的调调查查、国国土土祥祥查查等等供供应应了了快快捷捷便便利利的的手手段段。对对城城市市的的现现代代化化管管理理、规规划划和和基基本本建建设设、灾灾难监测难监测、社会、社会经济发经济发展有着特展有着特别别重要的意

32、重要的意义义。建建立立城城市市卫卫星星定定位位综综合合应应用用服服务务系系统统是是一一个个覆覆盖盖全全市市、布布局局合合理理、科科学学设设计计的的卫卫星星定定位位服服务务网网络络系系统统。它它的的建建设设不不但但可可以以解解决决低低水水平平重重复复建建设设的的局局面面，大大大大降降低低建建设设和和管管理理成成本本，也也为为城城市市的的经经济济建建设设供供应应有有力力的的保保障障，为为政政府府的的科科学学选选择择供供应应牢牢靠靠依依据据，可可发挥发挥极大的社会效益和极大的社会效益和经济经济效益。效益。现现代代测测量量技技术术室室M o d e r n M o d e r n S u r v e y新新技技术术讲讲座座欢欢迎迎 指指责责指正指正 谢谢 谢谢！