RTK原理及应用ppt课件

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二.GPS系统介绍
GPS定位系统的概述
• 什么是全球定位系统 – 全球定位系统 GPS 的英文全称是 NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Position System（导航星测时与测距全球定位系 统），简称 GPS 有时也被称作NAVSTAR GPS。根据Wooden 1985年 所给出的定义：NAVSTAR全球定位系统（GPS）是一个空基全天侯导 航系统，它由美国国防部开发，用以满足军方在地面或近地空间内获取 在一个通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。
自主研发、独立运行的全球卫星导航系统， 目前仍在组建中， 到2012年发射了第13颗 导航卫星。
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二.GPS系统介绍
5. 美国政府的GPS政策
最初， GPS的属于美国国防部，只对军方开放高精度定位服务，民用精度非常 低（400米），后来由于形势的需要，GPS开放为军民共用高精度定位服务，但加
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一.概述
4.GPS定位技术的优点和应用
GPS优点：测站间无需通视 • 数学模型简单，且能同时确定点的三维坐
标 • 易于实现全天候观测 • 在长距离上仍能获得高精度的定位结果 目前GPS应用现状： • 绝大部分的控制测量用GPS实现 • RTK测量技术全面普及 • 高智能亚米级手持GPS应用展开 • 前景： • 高精度、智能化、小巧化、网络化。
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一.概述
3.GPS 技术的广泛应用。
全球定位系统( Global Positioning System GPS) 是全方位实时三维导航与定位能力 的新一代卫星 导航与定位系统。
在通信行业 ，交通、运输部门， 地理信息系统 ，电子商务领域，电 脑制造商、通信设备商 均有长足的 应用
被誉为即通讯、互联网之后的 第三个信息技术增长点。
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三.GPS定位原理
5. GPS的误差
与卫星有关的误差 ✓卫星轨道误差 ✓卫星钟差 ✓相对论效应
与传播途径有关的误差 ✓电离层延迟 ✓对流层延迟 ✓多路径效应
与接收设备有关的误差 ✓接收机天线相位中心的偏移和变化 ✓接收机钟差 ✓收机内部噪声
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四、GPS在测量中的应用
– 其他特殊用途，如通讯、监测核暴 等。
• 主要设备
– 太阳能电池板
– 原子钟（2台铯钟、2台铷钟）
– 信号生成与发射装置 精选PPT课件
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二.GPS系统介绍
地面监控部分 （Ground Segment）
– 主控站：1个 – 监测站：5个 注入站：3个 – 通讯与辅助系统
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二.GPS系统介绍
入了AS(反电子欺骗 )和SA(可用性选择政策 ) 。海湾战争后，俄罗斯也开始
组建自己的导航定位系统，为了抢占市场，美国取消AS(反电子欺骗 )和SA(可用性 选择政策 )政策，进一步开放GPS系统，并组建了专门的管理委员会，保证民用用 户的需求。
由于SA码的取消，GPS的民用进入爆发阶段，1996年全世界GPS相关的产值只 有25亿美金，到现在已经超过1000亿美金。现在，GPS在民用领域已经取得了非常 广泛的应用。面对如此巨大的利润，美国已公开承诺绝不关闭GPS。
1）对卫星进行跟踪观测 2）记录气象数据 3）将数据传送到主控站
– 注入站：主要任务是在主控站的控制下，将主控站推算和编制的卫 星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等，注入到相应卫星的存 储系统，并监测注入信息的正确性。
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二.GPS系统介绍
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用户部分
二.GPS系统介绍
• 保证在24小时，在高度角15°以 上，能够同时观测到4至8颗卫星
• 当前星座：32颗
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二.GPS系统介绍
– GPS卫星
• 作用：
– 接收、存储导航电文
– 生成用于导航定位的信号（测距码、 载波）
– 发送用于导航定位的信号（采用双 向调制法调制在载波上的测距码和 导航电文）
– 接受地面指令，进行相应操作
1993年，系统具备了初步工作能力，开始投 入使用。1995年7月17日，GPS达到完全运行能 力。
到目前为止，依托GPS系统已经形成了一个巨 大 的市场，尽管其他国家都在积极发展自己的 定位系统，但GPS已经在卫星导航定位领域取得 了霸主地位。
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二.GPS系统介绍
3. GPS在各个领域中的应用
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二.GPS系统介绍
1. GPS的产生、发展及前景
1957年10月，前苏联成功发射第一 颗人造地球卫星。
美国约翰·霍普金斯大学应用物理实 验室研究发现，利用地面跟踪站上的多 普勒测量资料可以精确度确定卫星轨道， 而对一颗轨道已被准确确定的卫星进行 多普勒测量的话，可以确定用户的位置。
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三.GPS定位原理
GPS的定位方法
根据获取定位结果的时间定位
实时定位： 实时定位是根据接收机观测到的数据，实时 地解算出接收机天线所在的位置。
非实时定位： 非实时定位又称后处理定位，它是通过对接 收机接收到的数据进行处理后进行定位的方法。
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三.GPS定位原理
GPS的定位方法
• 观测方法 – 角度或方向观测 – 距离观测 – 距离差观测
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一.概述
2. 常规（地面）定位方法的局限性
• 观测点之间需要保证通视 • 需要事先布设大量的地面控制点/地面站 • 无法同时精确确定点的三维坐标 • 难以确定地心坐标 • 平面、高程控制网破坏严重、很多点位难以寻找
观测受气候、环境条件限制 • 控制网存在误差积累、精度不高 • 控制网点位分布不均匀 • 平面点多在山顶并远离测区 • 平面与高程控制分离、没有统一的控制系统
上述发现为卫星定位系统的诞生奠 定了基础。
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第一颗人造地球卫星 8
二.GPS系统介绍
2、发展及前景
1958年12月美国设计了子午卫星系统， 1964年 1月该系统正式运行。1967年7月系统解密以供 民用。 由于子午卫星系统存在上述局限性，1973年， 美国国防部开始开发新的卫星导航定位系统，并 将其称为GPS（Navigation Satellite Timing And Ranging/ Global Positioning System）， 即导航星测时与测距全球定位系统。
GPS定位原理及其在 测量中的应用现状
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目录
一.概述 二. GPS系统介绍 三.GPS原理 四. GPS在测量中的应用
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一.概述
1.近、现代的常规（地面）定位方法
• 采用的仪器设备 – 尺：铟钢尺 – 光学仪器：经纬仪，水准仪 – 激光和红外仪器：测距仪 – 综合多种技术的仪器：全站仪 – 无线电、微波仪器：Loran-C，雷达
根据定位时接收机的运动状态定位
动态定位 所谓动态定位，就是在进行 GPS 定位时，认为接收机的天线在整个观测进程中的位置 是变化的。也就是说，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个随时间的改变而改变的 量。
静态定位 所谓静态定位，就是在进行 GPS 定位时，认为接收机的天线在整个观测进程中的位置 是保持不变的。也就是说，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而 改变的量。在测量中，静态定位一般用于高精度的测量定位，其具体观测模式是多台接收机 在不同的观测站上进行静止同步观测，观察时间有几分钟、几小时到数十小时不等。
用户部分
组成： GPS接收机
数据处理软件
其它辅助设备
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三.GPS定位原理
GPS的定位原理
卫星不间断地发送自身地星历参数和时间信息，用户接收到 这些信息后，经过计算求出接收机地三维位置、三维方向以及运 动速度和时间信息。 • GPS测量定位方法分类
– 定位模式
• 绝对定位（单点定位） • 相对定位
– 定位时接收机天线的运动状态
• 静态定位－天线相对于地固坐标系静止 • 动态定位－天线相对于地固坐标系运动
– 获得定位结果的时效
• 事后定位 • 实时定位
– 观测值类型
• 伪距测量 • 载波相位测量
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三.GPS定位原理
GPS的定位方法
根据模式的定位
绝对定位 ： 绝对定位又称为单点定位，这是一种采用一 台接收机进行定位的模式。它所确定的是接收机 天线的绝对坐标。这种定位模式的特点是作业方 式简单，可以单机作业。绝对定位一般用于导航 和精度要求不高的应用中。 相对定位 ： 相对定位又称为差分定位，这种定位模式采 用两台以上的接收机，同时对一组相同的卫星进 行观测，以确定接收机天线间的相互位置关系。
GPS的主要作业方式有静态测量、RTK、 CORS、网络RTK、后差分
动态测量
静态测量
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CORS
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谢 谢！
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✓GLONASS全球卫星系统 前苏联研制，现由俄罗斯维护。目前
该系统在轨卫星总数为２６颗，其中２０ 颗正常工作，４颗正接受技术维护，另有 ２颗处于“预备役”状态。
✓伽利略卫星导航定位系统 欧盟开发研制，目前仍在组建及试运
行阶段预计2014年正式投入运营。
✓北斗卫星导航定位系统 北斗卫星导航系统是中国正在实施的
– 主控站： 协调和管理地面监控系统: 1）根据观测资料，推算编制各卫星的星历、卫星钟
差和大气修正参数，并将数据传送到注入站。 2）提供全球定位系统的时间基准。 3）调整偏离轨道的卫星，使之沿预定轨道运行。 4）启用备用卫星代替失效工作卫星
– 监测站：观测资料由计算机进行初步处理，存储并 传输到主控站，以确定卫星轨道。
✓军事 ✓交通 ✓测量 ✓农业、林业 ✓资源调查、环境监测 ✓移动通信 ✓物理研究（监测电离层延迟） ✓气象
✓建立和维持全球性的参考框架
✓板块运动和监测
✓建立各级国家平面控制网
✓城市控制网、工程测量控制网、工程测量
✓航空摄影测量、地籍测量、海洋测量
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二.GPS系统介绍
4. 其他卫星导航定位系统
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二.GPS系统介绍
GPS的系统组成
由空间部分、地面部分和用户部分等组成
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二.GPS系统介绍
空间部分 （Space Segment）
– GPS卫星星座
• 设计星座：21+3
• 21颗正式的工作卫星+3颗活动的 备用卫星
• 6个轨道面，平均轨道高度 20200km，轨道倾角55，周期 11h 58min（顾及地球自转，地球 -卫星的几何关系每天提前4min重 复一次）