第8章GNSS测量与定位资料.

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GNSS复习资料

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第一章1、GPS系统组成三大部分:(1)空间部分:GPS卫星星座(21+3)(2)地面控制部分:地面监控系统(一个主控站MCS、三个注入站、五个监测站)(3)用户设备部分:GPS信号接收机2、GPS系统特点:定位精度高、测量时间短、观测站之间无需通视、提供三维坐标、操作简便、全天候作业、功能多,应用广第二章1、卫星定位中两种坐标系统:天球坐标系和地球坐标系2、天球:指以地球质心为中心,半径r为任意长度的一个假想球体。

3、黄道:地球公转的轨道面与天球相交的大圆,即当地球绕太阳公转时,地球上的观测者所见到的太阳在天球上的运动轨迹。

黄道面与赤道面的夹角称为黄赤交角,约º。

4、春分点:指太阳由南向北运动时,黄道与天球赤道的交点。

(当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时,黄道与天球赤道的交点。

)天球空间直角坐标系与天球球面坐标系5、天球坐标系由天球空间直角坐标系和天球球面坐标系组成。

(1)天球空间直角坐标系的定义:原点位于地球的质心,z轴指向天球的北极Pn,x轴指向春分点,y轴与x、z轴构成右手坐标系。

(2)天球球面坐标系的定义:原点位于地球的质心,赤经为含天轴和春分点的天球子午面与经过天体s的天球子午面之间的交角,赤纬为原点至天体的连线与天球赤道面的夹角,向径r为原点至天体的距离。

6、岁差:由于日月引力及其它天体引力,平北天极以北黄极为中心做一种顺时针圆周运动。

(在日月和其它天体引力对地球隆起部分的作用下,地球在绕太阳运行时,自转轴方向不再保持不变,从而使春分点在黄道上产生缓慢西移,此现象在天文学上称为岁差。

)7、章动:在日月引力等因素的影响下,瞬时北天极将绕瞬时平北天极产生旋转,轨迹大致为椭圆。

这种现象称为章动。

8、地球坐标系有两种表达方式,即空间直角坐标系和大地坐标系。

地心空间直角坐标系的定义:原点与地球质心重合,z轴指向地球北极,x轴指向格林尼治平子午面与赤道的交点E,y轴垂直于xoz平面构成右手坐标系。

工程测量8 GNSS测量的原理与应用教案

工程测量8 GNSS测量的原理与应用教案
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2020年3月19日
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2020年3月19日
控制部分
• 主控站 – 负责收集由监控站传来的 卫星跟踪数据并计算卫星 星历和时间参数
• 5个监控站 – 负责对卫星伪距数据的观 测,这 一 卫 星 跟 踪 监 测 网 用 于确定卫星广播星历及卫 星钟模式 – 地面控制站 – 负 责 向 卫 星 注入信 号
1993年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。按计划 ,该系统将于2007年年底之前开始运营,届时只开放俄 罗斯境内卫星定位及导航服务。到2009年年底前,其服 务范围将拓展到全球。该系统主要服务内容包括确定陆 地、海上及空中目标的坐标及运动速度信息等。
• 由于卫星发射的载波频率不同,GLONASS可以防止整 个卫星导航系统同时被敌方干扰,因而,具有更强的抗 干扰能力。
• 俄“格洛纳斯”导航系统信号2010年覆盖全球 格洛纳
斯”系统完成全部卫星的部署后,其卫星导航范围可覆
盖整个地球表面和近地空间,定位精度将达到1.5米以
内.
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2020年3月19日
GALILEO
• 是由欧盟研制和建立的全球卫星导航定位系统,“伽利 略”系统确定地面位置或近地空间位置要比GPS精确 10倍。其水平定位精度优于10米,时间信号精度达到1 00纳秒。必要时,免费使用的信号精确度可达6米,如 与GPS合作甚至能精确至4米。一位电子工程师举例说 明了这个区别:“如今的GPS只能找到街道,而‘伽利 略 ’系统则能找到车库门。”
GPS 优 势
不受气候条件的限制 无须通视要求 可进行高精度大地测量 能实现全天候测量运作 省时省力 经济效益明显 坐标系统通用 应用领域广泛 具有竞争力的价格
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GPS 的 主 要 特 性

GNSS复习整理资料

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GNSS复习总结第一章绪论(一)GPS的组成部分(1)空间部分——GPS卫星星座(2)地面控制部分——地面监控系统(3)用户部分——GPS信号接收机、用户、数据处理相关内容(二)各部分功能(1)GPS卫星的基本功能①.接收和存储由地面监控站发来的导航信息,接收并执行监控站的控制指令②.卫星上设有微处理机,进行部分必要的数据处理工作③.通过星载的高精度原子钟(铯钟和铷钟)提供精密的时间标准④.向用户发送定位信息⑤.在地面监控站的指令下,通过推进器调整卫星的姿态和启用备用卫星。

(2)主控站主要任务①编算卫星星历、卫星钟差和大气修正参数,并传入注入站;②提供全球定位系统的时间标准③调整偏离轨道的卫星④启用备用卫星以代替失效的卫星(3)监控站的作用①接收卫星信号②监测卫星的工作状态(4)注入站的作用将控制站编算的卫星星历和卫星钟的改正数等注入相应的卫星存储系统(5)接收信号机的作用接收GPS卫星发射的无线电信号,以获取必要的定位信息及观测量,并经数据处理而完成工作。

(6)GPS的组成部分天线、信号处理、控制显示、记录装置、电源(7)卫星定位技术的特点①定位精度高②全天候测量③高效率测量④多功能、用途广⑤易操作(8)GNSS技术的应用①大地测量②工程测量③变形监测④海洋测量⑤摄影测量⑥地形与地籍测量⑦农业、渔业和林业⑧大气研究⑨资源、环境检测和野外调查⑩移动通信11其他科学第二章坐标系统和时间系统(一)坐标系统的种类(二)①空固坐标系:与地球自转无关、在空间固定的坐标系统(三)②地固坐标系:与地球体相固连的坐标系统(四)天球坐标系(1)天球:天文学中为便于研究天体的位置和运动而引进的假想圆球面。

(2)天极:地球自转的中心轴线简称地轴,将其延伸就是天轴,天轴与天球的交点称为天极。

(3)天球赤道:通过地球质心M与天轴垂直的平面称为天球赤道面,天球赤道面与天球相交的大圆就称为天球赤道(4)天球子午圈:包含天轴并通过地球上任一点的平面称为天球子午面,天球子午面与天球相交的大圆称为天球子午圈。

测量教案8章_南方S86RTK

测量教案8章_南方S86RTK

• • • • • • • • • •
8.6 连续运行参考站系统CORS CORS是连续运行参考站系统(Continuously Operating Reference System)的缩写 它定义为一个或若干个固定的、连续运行的 GNSS参考站,利用计算机、数据通信和 互联网(LAN/WAN)技术组成的网络 实时地向不同类型、不同需求、不同层次用户 自动提供经过检验的不同类型的GNSS观测值 (载波相位,伪距),各种改正数、状态信息 以及其他有关GNSS服务项目的系统。
• • • • • • • • •
VRS优点:只需要增加一个数据接收设备 不需增加用户设备的数据处理能力 接收机的兼容性比较好; 控制中心应用整个网络的信息计算 电离层和对流层的复杂模型; 整个VRS的对流层模型一致,消除了对流层误差; 成果的可靠性、信号可利用性和精度水平 在系统的有效覆盖范围内大致均匀 与离开最近参考站的距离无明显的相关性。
• • • • •
完成设置后进入工作模式, 屏幕交替显示基准站的卫星状况/地理坐标 按 键启动基准站,按 键确定完成启动。 单点设站——以当前点数据设站 重复设站——以最近一次基准站点数据设站
• • • • •
基准站启动成功后的界面 (3) 移动站开机后设置菜单 操作方法与基准站基本相同,数据链选择内置电台时 应设置与基准站相同的频道。 移动站开机后自动启动。
• ② 采集已知点的WGS-84坐标 • 分别将对中杆安置在I10,I11,I12点 • 按 键采集移动站坐标,输入移动站高(测高片)
• 按 键察看已采集点的WGS-84坐标 • 已采集点的坐标数据自动存储在\Flash Disk\Jobs\ • 101229\data\101229Result.RTK”文件

测量教案8章GNSS测量

测量教案8章GNSS测量
第8章 GNSS测量的原理与方法
• GNSS——Global Navigation Satellite System
• 全球导航卫星系统缩写
• GNSS——美国GPS、俄罗斯GLONASS
• 中国Compass(北斗)、欧盟Galileo(伽利略)
• 已投入商业运行的卫星定位测量系统——
• 美国GPS,俄罗斯GLONASS。
• vt——卫星钟差,vT——接收机钟差 • GPS测距方式——单程测距
• 接收机接收到的测距信号不再返回卫星
• 接收机直接解算传播时间Δt
• 并算出卫星→接收机的距离。
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• 要求卫星和接收机时钟严格同步
• 卫星在严格同步时钟控制下发射测距信号
• 实际卫星钟与接收机钟不严格同步——钟误差
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• 2) GLONASS • GLONASS始建于1976年,2004年投入运营 • 设计使用24颗卫星均匀分布在3个相对于赤道的 • 倾角为64.8o的近似圆形轨道上 • 每个轨道上有8颗卫星运行 • 它们距地球表面的平均高度——19061km • 运行周期——11h16min。
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2
• GPS卫星星座(6轨道×4颗=24颗)
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3
• GPS卫星
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• GPS卫星
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• GPS卫星
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• 美国最新型GPS卫星——洛马公司GPS-III卫星 • 2010年6月发射入轨,定位精度提高2倍。
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• 美国最新型GPS卫星——波音公司GPS-IIF卫星 • 2010年5月发射入轨,定位精度提高2倍。

《GNSS测量与定位》课件

《GNSS测量与定位》课件
特点: 简单易行,但定位精度较低,受卫星轨道误差、时钟误差和大气 折射影响较大。
差分定位
精度提升定位方式
差分定位利用两台或两台以上的接收机同时接收卫星信号,通过比较各接收机间信号的延 迟和传播路径差异,解算出各接收机的位置。
特点: 定位精度高,但需要多台接收机同时工作,且需要已知固定参考站的位置信息。
车辆智能调度系统。
智能交通案例4
交通流量实时监测系统。
农业应用案例
农业应用案例1
精准农业种植管理。
农业应用案例2
农机自动驾驶系统。
农业应用案例3
农业资源调查与监测。
农业应用案例4
农业气象灾害预警系统。
气象环保案例
气象环保案例1
1
大气污染扩散模拟研究。
气象环保案例4
4
自然保护区生态监测与保 护。
气象环保案例2
2
气象观测站数据采集与处
理。
气象环保案例3
3
气候变化对生态环境影响 评估。
THANKS
感谢您的观看
Part
06
实践与应用案例
测量工程案例
01
02
测量工程案例1
高精度大区域GNSS测量项目 。
测量工程案例2
城市地籍测量项目。
03
04
测量工程案例3
山区桥梁施工测量项目。
测量工程案例4
大型水利工程测量项目。
智能交通案例
智能交通案例1
城市智能交通信号控制系统。
智能交通案例2
高速公路自动驾驶系统。
智能交通案例3
《GNSS测量与定位 》PPT课件
• 引言 • GNSS基本原理 • GNSS测量技术 • GNSS定位应用 • GNSS技术发展与展望 • 实践与应用案例

如何使用GNSS进行测量与定位

如何使用GNSS进行测量与定位

如何使用GNSS进行测量与定位全球导航卫星系统(GNSS)是利用地球上分布的一系列卫星,通过通过接收卫星发射的信号,以确定接收器的三维位置、速度和精确时间的一种技术。

GNSS的应用覆盖了各个领域,包括测量、定位、导航等。

本文将重点探讨如何使用GNSS进行测量与定位。

一、GNSS基本原理及技术特点GNSS技术基于卫星信号的接收和处理。

目前全球使用最广泛的GNSS系统是美国的GPS(全球定位系统),其他的系统包括俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo和中国的北斗。

这些系统通过卫星定位和无线电导航技术提供高精度的定位和导航服务。

GNSS系统的原理是通过测量接收器接收到的卫星信号的到达时间,再结合卫星的位置信息以及测量的信号传播时间来计算接收器的位置。

GNSS技术的特点有以下几个方面:1. 全球覆盖:GNSS系统的卫星分布在全球各个地区,因此可以在任何地方实现定位和测量。

2. 高精度:GNSS系统能够提供高精度的位置测量,通常能够达到几米到几十厘米的精度。

3. 实时性:GNSS系统可以提供实时的定位和测量结果,对于需要即时反馈的应用非常有用。

4. 多功能性:除了定位和测量,GNSS系统还可以提供导航、时间同步等功能。

二、测量与定位中的GNSS应用1. 地球物理测量:GNSS技术在地球物理测量中具有广泛的应用。

通过在地壳运动、地震勘探、重力测量等方面的应用,可以获得地球表面各个点的位置变化信息,并对地震活动、地壳构造、地震预警等方面提供重要的数据。

2. 海洋测量:GNSS技术在海洋测量中也有很重要的应用。

通过在海洋航行、海洋资源勘测、海洋导航等方面的应用,可以提供船只、舰船、潜水器等的准确位置信息,保障航海安全、提供航线规划和资源勘测方面的支持。

3. 建筑工程测量:在建筑工程测量方面,GNSS技术可以提供高精度的测量结果,包括测量建筑物的位置、高度、加速度等参数。

这对于土地测量、城市规划和工程建设方面具有重要意义。

学习GNSS测量定位必备知识

学习GNSS测量定位必备知识

第一部分RTK八大基础知识RTK作为现代化测量中的测绘仪器,已经非常普及.RTK在测量中的优越性也是不言而喻.为了能让RTK的优越性能在使用中充分的发挥出来,为了能让RTK使用人员能灵活的应用RTK,我认为RTK使用人员必须了解以下的基本知识:1.GPS的概念及组成GPS(GlobalPositioning System)即全球定位系统,是由美国建立的一个卫星导航定位系统,利用该系统,用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速;另外,利用该系统,用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。

GPS计划始于1973年,已于1994年进入完全运行状态(FOC[2])。

GPS的整个系统由空间部分、地面控制部分和用户部分所组成:空间部分GPS的空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成,这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座,其中21颗为可用于导航的卫星,3颗为活动的备用卫星。

这24颗卫星分布在6个倾角为55°的轨道上绕地球运行。

卫星的运行周期约为12恒星时。

每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。

GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。

控制部分GPS的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控系统所构成,根据其作用的不同,这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。

主控站有一个,位于美国克罗拉多(Colorado)的法尔孔(Falcon)空军基地,它的作用是根据各监控站对GPS的观测数据,计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等,并将这些数据通过注入站注入到卫星中去;同时,它还对卫星进行控制,向卫星发布指令,当工作卫星出现故障时,调度备用卫星,替代失效的工作卫星工作;另外,主控站也具有监控站的功能。

监控站有五个,除了主控站外,其它四个分别位于夏威夷(Hawaii)、阿松森群岛(Ascencion)、迭哥伽西亚(Diego Garcia)、卡瓦加兰(Kwajalein),监控站的作用是接收卫星信号,监测卫星的工作状态;注入站有三个,它们分别位于阿松森群岛(Ascencion)、迭哥伽西亚(Diego Garcia)、卡瓦加兰(Kwajalein),注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入到卫星中去。

测量教案8章GNSS测量

测量教案8章GNSS测量

• 1) GPS • GPS始建于1973年,1994年投入运营 • 24颗卫星均匀分布在6个相对于赤道倾角为 • 55o的近似圆形轨道上,每个轨道有4颗卫星运行 • 卫星距地球表面的平均高度——20181km • 运行速度——3800m/s,运行周期——11h58min2s • 每颗卫星可覆盖全球38%的面积 • 卫星的分布,可保证在地球上任意地点、任何时刻 • 高度15o以上的天空能同时观测到4颗以上卫星。
• 观测A,B,C,D四颗卫星的伪距方程—— • 解方程算出 工作卫星,地面监控系统,用户设备。 • 1) 地面监控系统 • 卫星广播星历包含描述卫星运动及其轨道的参数 • 每颗卫星广播星历由地面监控系统提供 • 地面监控系统——1个主控站,3个注入站,5个监测站
• 2) GLONASS • GLONASS始建于1976年,2019年投入运营 • 设计使用24颗卫星均匀分布在3个相对于赤道的 • 倾角为64.8o的近似圆形轨道上 • 每个轨道上有8颗卫星运行 • 它们距地球表面的平均高度——19061km • 运行周期——11h16min。
• GLONASS卫星星座(3轨道×8颗=24颗)
• GLONASS卫星
• GLONASS卫星
• GLONASS-M卫星模型
• 3) Compass(北斗) • 5颗静止轨道卫星,30颗非静止轨道卫星组成 • 提供两种服务——开放服务和授权服务 • 开放服务——服务区免费提供定位,测速和授时服务 • 定位精度——10m,授时精度——50ns • 测速精度——0.2m/s • 2019年12月27日开始正式为亚太区域提供导航服务 • 预计2020年左右具备覆盖全球的服务能力。
• Galileo卫星运行轨道
G ALILEO D AT A

GNSS测量原理 PPT

GNSS测量原理 PPT

GNSS测量原理
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GPS测距原理
五个逻辑步骤:
三角测量 测量距离 精确定时 卫星监控 误差剔除
GNSS测量原理
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第一步:三角测量
•卫星位置已知,我 们的位置未知。 我们接收机位于
以卫星为中心,以 我们离卫星的距离 为半径的球面上。
• 两个卫星球面相交成一个圆,我们就在这个圆上。 如果又测得了第三颗卫星的距离,那我们的位置范围就缩小到了两个
大地高是一个纯几何量,不具有物理意义, 同一个点在不同的基准下具有不同的大地 高。
GNSS测量原理
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正高系统
正高系统是以大地水准面为基准的高程系 统,某点的正高是该点到通过该点的铅垂 线与大地水准面的交点之间的距离。 (大地水准面到参考椭球面的距离称为大地水 准面差距)
GNSS测量原理
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正常高系统
扁率f (ab) a
f 纬度
经度
H 椭球高
b a
H
f
椭球模型
WGS-84:a=6378137m,f=1/298.257223563
GNSS测量原理
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WGS-84 坐标系
WGS-84 坐标系是目前GPS 所采用的坐标系 统,GPS 所发布的星历参数和历书参数等都 是基于此坐标系统的。
WGS-84 坐标系统的全称是 World Geodical System-84 (世界大地坐标系-84), 它是一个地 心地固坐标系统。WGS-84 坐标系统由美国 国防部制图局建立,于1987 年取代了当时 GPS 所采用的坐标系统WGS-72 坐标系统而 成为现在GPS所使用的坐标系统。
天提前4分钟见到同一颗卫星。
GNSS测量原理
5
GPS卫星的作用

GNSS测量技术:GNSS相对定位原理

GNSS测量技术:GNSS相对定位原理
2. 根据接收机运动状态的不同
— 静态定位 在定位过程中,接收机持续处于静止状态; — 动态定位 在定位过程中,接收机处于连续运动状态; — 准动态定位 (Go and stop 法) 指接收机在迁站过程中需保持不间断观测,直至 到达下一测站进行快速静态数据采集。
4.1 GNSS测量概述
4.1.1 GNSS定位的方式
4.2 GNSS静态定位原理
4.2.1 静态定位概述
2. 静态相对定位
— 在多个观测站同步观测 相同卫星的情况下,误差对 观测量的影响具有相关性。 — 利用观测量的不同组合 进行相对定位,可有效地消 除或消弱上述误差的影响, 提高相对定位的精度。
图4-3 相对定位
静态相对定位是目前 GNSS定位中精度最高的一 种方法,广泛应用于大地 测量、精密工程测量、地 球动力学研究等领域。
(4-5)
如果以
j i
表示卫星至接收机的伪距观测量,ij
表示相应的几
何 距 离X,j (t) Y 、j (t) Z j (t、)
代 表 卫 星 发 送 信 号 瞬 间X i的Y坐i
标Zi, 、 、
代表接收机的坐标,在忽略大气折射影响的情况下,由上
式可得
ij ctij ij c ti t j
在静态相对定位中,普遍应用这些独立观测量的不同差分形式。
图4-4 静态相对定位基本观测量
设 j t、i t 、ij t 和分
别表示不同接收机之间、不同卫
星之间和不同观测历元之间的观
测量之差,即:
j t 2j (t) 1j (t) i t ik t ij t (4-11) ij t ij t2 ij (t1)
4.2 GNSS静态定位原理
4.2.2 基本观测量与观测模型

《GNSS测量概述》课件

《GNSS测量概述》课件
特点
定位精度高,但实时性较低。适用于对精度要求较高的领域,如地形测量、工程放样等。
精密单点定位技术
定义
精密单点定位技术是一种基于非 差观测和广播星历的高精度 GNSS定位方法。
原理
利用接收机至卫星之间的非差观 测值和广播星历,通过一定的数 据处理方法,消除卫星轨道误差 、大气折射误差等影响,提高定
全球定位系统(GPS)
由美国政府建设和维护的全球卫星导航系统,包括24颗 工作卫星和4颗备用卫星。
欧洲伽利略系统(Galileo)
由欧盟建设和维护的全球卫星导航系统,计划包含30颗 卫星。
俄罗斯全球导航卫星系统(GLON…
由俄罗斯政府建设和维护的全球卫星导航系统,包括24 颗工作卫星。
中国北斗卫星导航系统(BDS)
由中国政府建设和维护的全球卫星导航系统,计划包含 55颗卫星。
地面控制部分
01
地面控制系统
用于监测和控制卫星轨道和运行状态的系统,包括地 面监测站、主控站和注入站等。
02
数据处理中心
对接收到的卫星数据进行处理、分析和解算,提供导 航和定位服务。
03
监测站
分布在全球各地的地面站,用于监测卫星轨道、信号 质量和性能等参数。
位精度。
特点
定位精度高,但数据处理复杂, 实时性相对较低。适用于对精度 要求较高的领域,如大地测量、
地壳形变监测等。
05
GNSS测量误差来源与处理
卫星轨道误差
卫星轨道误差是指卫星在运行过程中受到各种因素 的影响,导致其轨道位置与真实值存在偏差。
轨道误差会导致接收机接收到的卫星信号位置不准 确,从而影响测量精度。
《GNSS测量概述》PPT课件

CONTENCT

(完整word版)GNSS测量原理及应用

(完整word版)GNSS测量原理及应用

GNSS 测量原理及应用一、GNSS测量原理(以GPS为代表)(一)、GPS基本原理GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离,然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。

要达到这一目的,卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。

而用户到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到用户所经历的时间,再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰,这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离,而是伪距(PR):当GPS卫星正常工作时,会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码(简称伪码)发射导航电文。

GPS系统使用的伪码一共有两种,分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。

C/A 码频率1.023MHz,重复周期一毫秒,码间距1微秒,相当于300m;P码频率10.23MHz,重复周期266.4天,码间距0.1微秒,相当于30m。

而Y码是在P码的基础上形成的,保密性能更佳。

导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。

它是从卫星信号中解调制出来,以50b/s 调制在载频上发射的。

导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。

前三帧各10个字码;每三十秒重复一次,每小时更新一次。

后两帧共15000b。

导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3 数据块,其中最重要的则为星历数据。

当用户接受到导航电文时,提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离,再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置,用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。

可见GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。

然而,由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步,所以除了用户的三维坐标x、y、z 外,还要引进一个△ t即卫星与接收机之间的时间差作为未知数,然后用4个方程将这4个未知数解出来。

所以如果想知道接收机所处的位置,至少要能接收到4 个卫星的信号。

第8章-GNSS测量与定位

第8章-GNSS测量与定位

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第四步:更新非线性方程组的根
Sli
de
2021/3/11
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第五步:判断牛顿迭代的收敛性
如果牛顿迭代收敛到所需要的精度,牛顿迭代法可以 终止循环计算,并将最后一次迭代更新值作为接收机 的定位和定时结果。
否则,k值增加1,返回第二步,进入下一次迭代计算 。
收敛判决准则:
是否已经小于一个预设门限
最小二乘法求解每次牛顿迭代循环中的线性矩阵方 程。
牛顿迭代法简介:
Sli
de
2021/3/11
26
泰勒级数展开
Sli de 27
第一步:准备数据与设置初始解
(1)计算同一时刻的多颗可见卫星的伪距测量值 ,并进行各种误差的校正;
(2)从导航电文中获得星历信息,并计算卫星的 空间位置坐标。
(3)设置接收机当前位置坐标的初始估计值和接 收机钟差的初始估计值。
速度和重力位)不同而引起卫星钟和接收机钟之间产生
相对钟误差的现象。
➢ 一台在惯性坐标系中频率为f 的钟,安置在GPS卫星上 后,根据狭义相对论的观点将产生df1= -0.835×10-10f 的频率偏差,根据广义相对论的观点,又将产生df2= 5.284×10-10f 的引力频移,则总的相对论效应影响为 df= df1+ df2= 4.449×10-10f。
总计
6.4
C/A码
4.2
3.0 1.0
0.5 0.9
5.4
5.0-10.0 2.0
1.2 0.5
5.5-10.3
7.5 0.5
7.5 Sli
10.8-13.6
de 37
按误差性质分类
➢按误差性质可分为系统误差与偶然误差两类。

学习GNSS测量定位必备知识

学习GNSS测量定位必备知识

学习GNSS测量定位必备知识第一部分RTK八大基础知识RTK作为现代化测量中得测绘仪器,已经非常普及、RTK在测量中得优越性也就是不言而喻。

为了能让RTK得优越性能在使用中充分得发挥出来,为了能让RTK使用人员能灵活得应用RTK,我认为RTK使用人员必须了解以下得基本知识:1、GPS得概念及组成GPS(GlobalPositioning System)即全球定位系统,就是由美国建立得一个卫星导航定位系统,利用该系统,用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时得三维导航定位与测速;另外,利用该系统,用户还能够进行高精度得时间传递与高精度得精密定位。

pgi2I。

GPS计划始于1973年,已于1994年进入完全运行状态(FOC[2])。

GPS 得整个系统由空间部分、地面控制部分与用户部分所组成:6KOUt。

空间部分GPS得空间部分就是由24颗GPS工作卫星所组成,这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座,其中21颗为可用于导航得卫星,3颗为活动得备用卫星。

这24颗卫星分布在6个倾角为55°得轨道上绕地球运行。

卫星得运行周期约为12恒星时。

每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位得信号。

GPS用户正就是利用这些信号来进行工作得。

h4XUE。

控制部分GPS得控制部分由分布在全球得由若干个跟踪站所组成得监控系统所构成,根据其作用得不同,这些跟踪站又被分为主控站、监控站与注入站。

主控站有一个,位于美国克罗拉多(Colorado)得法尔孔(Falcon)空军基地,它得作用就是根据各监控站对GPS得观测数据,计算出卫星得星历与卫星钟得改正参数等,并将这些数据通过注入站注入到卫星中去;同时,它还对卫星进行控制,向卫星发布指令,当工作卫星出现故障时,调度备用卫星,替代失效得工作卫星工作;另外,主控站也具有监控站得功能。

监控站有五个,除了主控站外,其它四个分别位于夏威夷(Hawaii)、阿松森群岛(Ascencion)、迭哥伽西亚(Diego Garcia)、卡瓦加兰(Kwajalein),监控站得作用就是接收卫星信号,监测卫星得工作状态;注入站有三个,它们分别位于阿松森群岛(Ascencion)、迭哥伽西亚(Diego Garcia)、卡瓦加兰(Kwajalein),注入站得作用就是将主控站计算出得卫星星历与卫星钟得改正数等注入到卫星中去。

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7/4/2020
载波相位差对应着距离差
载波相位测量值是GPS接收机所接收的卫星载波信号与接 收机本振参考信号的相位差。
载波相位测量观测方程
伪距
载波 波长
电离层
影响不 同
周整
模糊 度
➢这是利用载波相位进行定位的基本方程式;
➢电离层延时对码相位和载波相位的影响不同!
➢强调:载波相位测量实际上是载波相位差的测量。
真实 距离
接收
机钟 差
卫星 钟差
电离
层延 时
对流
层延 时
伪距
测量 噪声
7/4/2020
GNSS伪距测量
伪距法定位是由GNSS接收机在某一时刻测出的到四 颗以上GNSS卫星的伪距以及已知的卫星位置,采用 距离交会的方法,求定接收机天线所在点的三维坐 标。
7/4/2020
➢ 载波相位测量是接收机测量接收到的载波信号,与接收机 产生的参考载波信号之间的相位差,通过相位差来求解接 收机位置。
伪距测量值
VS
载波相位测量值
➢至少4颗可见卫星的伪距就可单点 定位 ➢测量值较为粗略,误差达到几米级 别; ➢受多径影响大;
➢存在周整模糊度问题,无法独立测 距。 ➢测量值平滑、精度很高,定位精度 可以达到mm级别; ➢受多径影响小;
相互补充 ➢利用载波相位测量值来平滑伪距测量值; ➢利用伪距来辅助确定载波相位中的周整模糊度。
➢由于卫星时钟、接收机时钟的误差以及无线电信号 经过电离层和对流层中的延迟,实际测出的距离与 卫星到接收机的几何距离有一定差值,因此一般称 量测出的距离为伪距。
➢用C/A码进行测量的伪距为C/A码伪距,用P码测 量的伪距为P码伪距。
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伪距定位观测方程
伪距观测方程:
简写成:
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整周未知数
3、多普勒法(三差法) ➢由于连续跟踪的所有载波相位测量观测值中 均含有相同的整周未知数,所以将相邻两个观 测历元的载波相位相减,就将该未知数消去, 从而直接接触坐标参数,这就是多普勒法。 ➢由于三差法可以消除许多误差,所以使用较 广泛。
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整周未知数
4、快速确定整周位置数法 1990年E.Frei和G.Beutler提出了快速模糊度 (即整周未知数)解算算法进行快速定位的方 法。采用这种方法进行短基线定位时,利用双 频接收机只需观测一分钟便能成功的确定整周 未知数。
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整周未知数
2、经典方法 把整周未知数当作平差计算中的待定参数来加以估计 和确定。分两种方法: (1)整数解 由于误差影响,解得得整周未知数往往不是一个整 数,然后将其固定为整数,并重新进行平差计算。也 称为固定解(fixed solution) (2)实数解 当误差消除得不够完全时,整周未知数无法估计很准 确,此时直接将实数解作为最后解。也称为浮点解( floating solution)
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➢ 8.1 伪距测量 ➢ 8.2 载波相位测量 ➢ 8.3 定位原理 ➢ 8.4 GPS测量误差来源 ➢ 8.5 差分GNSS ➢ 8.6 绝对定位和相对定位
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8.1 伪距测量
➢目前广泛应用的基本观测量主要是码相位观测量 和载波相位观测量。
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伪距:定义为信号接收时间 tu (t)与信号发射时间 t(s)(t ) 之间的差异再乘以光速。
➢周跳的出现和处理是载波相位测量中的重 要问题,整周跳变的探测与修复常用的方法 有下列几种方法: 1、屏幕扫描法(也就是手工编辑) 2、多项式拟合法 3、卫星间求差法 4、根据平差后的残差发现和修复整周跳变
关于周跳探测与回复的方法,此处不进行详 细介绍,可参见有关参考资料。
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伪距和载波相位是GPS接收机的两个基本距离测量 值,两者既明显区别,又相互补充。
载波相位测量的主要问题 ——整周未知数与整周跳变
➢载波相位观测的主要问题:无法直接测定卫星载波信号在传 播路径上相位变化的整周数,存在整周不确定性问题。
➢此外,在接收机跟踪GPS卫星进行观测过程中,常常由于接 收机天线被遮挡、外界噪声信号干扰等原因,还可能产生整 周跳变现象。 ➢有关整周不确定性问题,通常可通过适当数据处理而解决, 但将使数据处理复杂化。
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整周未知数
确定整周未知数N是载波相位测量的一项重要工 作,常用的方法有下列几种: 1、伪距法 2、经典方法-将整周未知数作为待定参数求解 3、多普勒法(三差法) 4、快速确定整周未知数法
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整周未知数
1、伪距法 ➢伪距法是在进行载波相位测量的同时又进行了伪 距测量,将伪距观测值减去载波相位测量的实际观 测值(化为以距离为单位)后即可得到λ×N0。 ➢但由于伪距测量的精度较低,所以要有较多的观 测值取平均值后才能获得正确的整波段多颗可见卫星的坐标,和用户接收机到卫星的 伪距测量值,怎么求解用户的坐标xyz?
伪距观测量 校正误差后 接收机到卫星n的几何距离:
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忽略伪距测量误差 的影响,可得如下四元非线 性方程组:
上述方程组称为伪距定位、定时方程组。 当接收机有四颗或以上的可见卫星的伪距测量值,
则上述伪距测量方程至少由4个组成,接收机就可 以求解其中的4个未知量,从而实现定位、定时。
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功能:定位与定时 GPS定位的基本依据是三角学,即通过测量接收机
➢ 由于载波的波长远小于码长,C/A码码元宽度293m,P 码 码元宽度29.3m,而L1载波波长为19.03cm, L2载波波长 为24.42cm,在分辨率相同的情况下, L1载波的观测误差 约为2.0mm, L2载波的观测误差约为2.5mm。而C/A码观测 精度为2.9m,P码为0.29m。
➢ 载波相位观测是目前最精确的观测方法。
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整周跳变
➢如果在跟踪卫星过程中,由于某种原因,如卫 星信号被障碍物挡住而暂时中断,或受无线电信 号干扰造成失锁,这样计数器无法连续计数; ➢因此,当信号重新被跟踪后,整周计数就不正 确,但是不到一个整周的相位观测值仍是正确的 ,这种现象称为周跳。
7/4/2020
整周未知数和整周跳变
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