GNSS工作原理及特点
测绘技术中的GNSS定位原理与方法
测绘技术中的GNSS定位原理与方法近年来,随着全球定位系统(GNSS)在测绘技术中的广泛应用,测绘行业发生了翻天覆地的变化。
GNSS定位技术以其高精度、高效率的特点,成为测绘领域的重要工具。
本文将从定位原理、定位方法以及应用领域三个方面,介绍GNSS在测绘技术中的应用。
一、定位原理GNSS定位是利用卫星与地面接收机之间的信号传输进行测量和计算,以确定地面测量点的空间坐标。
在GNSS系统中,由美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统、欧盟的伽利略系统以及中国的北斗系统组成。
GNSS定位原理主要基于卫星发射的时钟信号和接收机接收到的信号之间的时间差。
当接收机接收到至少四颗卫星发射的信号后,就可以通过计算时间差来确定接收机与卫星之间的距离。
通过三角定位的原理,结合更多卫星的信号,可以计算出接收机的三维坐标。
二、定位方法在测绘技术中,常用的GNSS定位方法有单点定位方法、差分定位方法以及RTK定位方法。
1. 单点定位方法:单点定位方法是最简单的定位方法,只需一颗接收卫星的信号即可进行定位。
这种方法在定位精度方面较差,通常只能达到数米级别的精度。
但由于简单易用,常用于地理信息系统(GIS)等对定位精度要求不高的应用中。
2. 差分定位方法:差分定位方法通过将一个已知位置的基准站与待测测站进行比较,利用两个位置之间的差异来进行定位修正。
在这种方法中,基准站接收到的信号被认为是准确的,通过计算修正量,对待测测站进行位置修正。
差分定位方法可以提高定位精度,通常可以达到亚米级别的精度。
3. RTK定位方法:RTK(Real-Time Kinematic)定位方法是GNSS定位技术中最高级别的方法之一。
与差分定位相比,RTK定位更加精确和实时。
在RTK定位中,待测测站和一个已知位置的参考站之间建立实时通信链路,通过实时传输测站接收到的信号,参考站对测站的位置进行快速准确计算,并实时传输修正量给测站。
RTK定位可以达到厘米级别的定位精度,广泛应用于高精度测绘和测量等领域。
GNSS工作原理及特点
Reference stations Central Processing Facility
Connection station
2014年CAAC基于性能的导航(PBN)运行培训
SBAS架构
星基增强系统
1.参考站接收来自GPS和GEO卫星的 信号。如果计算结果之间存在任何 差异,则每个参考站都进行精确测 量。 2. 网络中的每个参考站都向主站 (CPF)转发数据。 CPF计算时 钟和电离层修正量和完好性数据, 然后将这些数据添加到导航电文中。 L1 C GEO GPS or GLONASS L1
2014年CAAC基于性能的导航(PBN)运行培训
GBAS 架构
地基增强系统
SPACE SEGMENT GPS or GLONASS
USER SEGMENT (aircraft)
USER SEGMENT (Ground vehicle)
GROUND SEGMENT (Reference station)
2014年CAAC基于性能的导航(PBN)运行培训
增强系统
补充核心星座,通过提高定位质量。 利用空间段和地面段 : SBAS
WAAS, EGNOS, GALILEO, MSAS, GAGAN, 为航路和机场终端区服务
利用地面段 : GBAS
本地增强 可提供GLS进近服务
比GNSS精度低
需要合适的DME网络
VOR/DME
2D位置
用VOR/DME定义航迹
2014年CAAC基于性能的导航(PBN)运行培训
VOR/DME定位
参考VOR/DME
VOR/DME
D:VOR/DME与航路点之间的距离 D1:VOR/DME和正切点之间的距离 D2:正切点和航路点之间的距离 D
gnss测量原理及应用(1)
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,重复周期一毫秒,码间距1微秒,相当于300m;P码频率,重复周期天,码间距微秒,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Δt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。
GPS接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息;用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报星历;用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历,精度为几米至几十米(各个卫星不同,随时变化);以及GPS系统信息,如卫星状况等。
GNSS测绘技术在工程测绘中的应用
GNSS测绘技术在工程测绘中的应用摘要:GNSS技术是全球通用的定位系统,主要包括卫星接收装置和通讯卫星这两个部分,大多数人在应用过程中主要是利用其定位系统和搜寻系统来接收不同地区的信号装置以达到路面信息查询与工程测绘的目的,通常用户可以利用GNSS的精确定位来实现高科技与传统工程相结合的数据操作模式,能够改善时间进程和实验研究体系,通过测绘使精准度不断提高,应用范围更广,带来更好的工程测绘效果。
关键词:GNSS测绘技术、测绘工程、应用一、GNSS测绘技术的应用原理及特点分析1.1 GNSS测绘技术的应用原理GNSS测绘技术又被叫做全球定位系统,主要通过卫星定位技术来实施并获得位置信息。
主要包括卫星地面控制组成部分以及用户实时信号接收终端,在实际应用过程中能够有效监测被测对象的坐标位置,根据地面监控体系提供卫星位点计算不同位点之间存在的时间差,将实际数据信息返回到用户使用终端当中,保证用户可以实时获取位置的数据查询方式。
1.2 GNSS测绘技术在工程测绘中的应用特点随着我国经济、科技的快速发展,GNSS测绘技术较从前而言,应用水平和数据获取方式较从前发生了明显提升和改变,目前可以实现更高精准度的技术要求以及静态测绘功能,应用覆盖范围扩大。
其次,测绘时间较短,效率较高,在实际应用过程中智能化软件的辅助提高测绘水平。
最后,操作简单,快捷便利,采用智能接收终端对信息传输进行调整和优化,简化操作流程,提高工程测绘效率。
二、工程测绘中GNSS应用流程工程测绘中GNSS应用技术在使用过程中,首先,需要确定测量位点,综合性的考虑各种因素,选择视野开阔、地面平坦的位置为最佳侧位点,保证设备安装工作顺利进行,尽可能避免受到电磁波的干扰。
再完成位点定位后可以进行数据的详细记录与准备工作,为后续测量提供参考价值。
其次,需要构建测量标准点,在测量过程中针对实际测量环境进行充分分析和考量,以保证GNSS测绘技术能够实现科学应用,尤其是进行野外测量时更需严格进行数据规划,提高工程测绘质量。
利用GNSS静态测量技术进行三等水准测量施工工法
利用GNSS静态测量技术进行三等水准测量施工工法利用GNSS静态测量技术进行三等水准测量施工工法一、前言随着现代建筑工程的不断发展,对于测量精度的要求也越来越高。
而水准测量作为一种重要的测量手段,在工程测量中应用广泛。
为了提高水准测量的精度和效率,将GNSS技术引入水准测量领域,利用GNSS静态测量技术进行三等水准测量施工工法应运而生。
二、工法特点利用GNSS静态测量技术进行三等水准测量施工工法有以下几个特点:1. 高精度:GNSS技术具有高精度的特点,可以达到毫米级的精度要求,能够满足水准测量的精度需求。
2. 高效率:GNSS技术的快速性和实时性使得水准测量的施工过程更加快捷高效,大大提高了施工效率。
3. 实时性:GNSS技术可以实时获取水准测量的数据,无需等待,方便了测量人员的工作。
4. 自动化:GNSS静态测量技术可以实现自动采集数据和自动分析处理,减少了人力投入和操作错误。
三、适应范围利用GNSS静态测量技术进行三等水准测量适用于以下工程领域:1. 平面测绘:可以应用于城市规划、地形测绘等领域的水准测量。
2. 基础施工:可以用于大型建筑物基坑的开挖和地下工程的施工,为施工过程提供高精度的水准控制。
3. 铁路工程:可以应用于铁路线路的改建、修建和维护工程,确保铁路路基的平直度和高程精度。
4. 高速公路工程:可以用于高速公路的路基垫层和平整度的控制。
四、工艺原理GNSS静态测量技术利用卫星信号进行太阳α(太阳角度)正算法的交叉解,通过多基线彼此之间的差分,消除了大气、电离层和信号传播过程中产生的误差。
工程上通过多基线测量实测高程值与已知高程值之间的差值,获得高程修正,再利用GNSS静态测量技术进行水准控制,达到高精度的水准测量。
五、施工工艺 1. 准备工作:确定测区范围和控制点位置,配置测量设备和机具。
2. 建立控制点:根据规划和设计要求,在测区内建立足够数量的控制点,采用GNSS静态测量技术进行控制点高程的测量。
《GNSS测量与定位》课件
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。
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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。
GNSS定位原理与方法
R 1 u(T t) u(T )dt
T T
13
GNSS测距原理(载波相位)
观测值 首次观测:
0 Fr( )0
以后的观测:
i Int( )i Fr( )i
通常表示为:
~ N0 Int( ) Fr( ) t0
整周计数 Int
整周未知数 N0 (整周模糊度)
优点
N
气象参数获取 ➢ SSL、GPT、GPT2
对流层映射函数 ➢ NIELL、VMF、GMF
28
GNSS误差源
多路径(Multipath)误差
在GPS测量中,测站附近的物 体反射的卫星信号(反射波) 被接收机天线所接收,与直接 来自卫星的信号(直接波)产 生干涉现象,从而使观测值偏 离真值产生“多路径误差”。
其中:c 为以米/秒为单位的光速
j i
(t
)
为该历元的伪距观测值
d j (t) 为该历元卫星 j 的轨道误差
Ti j (t) 为该历元卫星 j 的对流层延迟误差
Rij (t) 为该历元的卫星至接收机天线的几何距离
i ti (t) 和 t j (t) 为该历元卫星 j 的卫星钟差和测站 的接收机钟差
组合观测值的一般特性 频率特性
fn,m n fL1 m fL2
波长特性
n,m
c fn,m
整周未知数特性
Nn,m n N L1 m N L2
(频率特性)
(波长特性) (整周未知数特性)
16
几种特殊的组合观测值
宽巷组合观测值(wide-lane)(n=1, m=-1)
widelane L1 L2
C10
IGSO
0.5
B3
卫星定位导航系统原理及应用串讲课件
39
GPS卫星信号结构---载波
作用
搭载其它调制信号 测距
L1
19.03c m
测定多普勒频移
L2
类型
24.42c m
目前
L1 – 频率: 154f0 = 1575.43MHz;波长:19.03cm L2 – 频率: 120f0 = 1227.60MHz;波长:24.42cm
4
GPS系统的特点
第三,实时定位
利用GPS导航,可以实时地确定运动目 标的三维位置和速度,由此既可保障运动载 体沿预定航线运行,也可实时监测和修正航 行路线,选择最佳航线。
5
美国政府的GPS政策
美国政府在GPS设计中计划提供两种服务: 一种为精密定位服务(PPS),利用P码进行定位,只提
供给本国及其盟国的军方和得到特许的民间用户使用, 估计其定位精度为10m。 另一种为标准定位服务(SPS),利用C/A码定位,提供给 民间用户使用。由于C/A码作为捕获P码之前的前导码, 是一种粗捕获的明码,因此估计SPS的定位精度约为 400m。
x=F1(B,L) y=F2(B,L) 由于椭球面是一个曲面,我们不可能把它铺展成 一个平面而不产生某种褶皱和破裂,也就是不可 能把整个椭球面或其一部分曲面毫无变形地表示 在一个平面上,因此无论对投影函数F1和F2选得 如何妥当,总是不可避免地产生变形。
21
地图投影的分类
按其变形性质分: 等角投影:投影后,地图上任意两相交短线之间的夹角 保持不变。 等面积投影:投影后,地图上面积大小保持正确的比例 关系。 等距投影:投影后,地图上从某一中心点到其它点的距 离保持不变。 方位投影:投影后,地图上表示的任一点到某一中心点 的方位角保持不变。
GNSS测绘技术的特点及其在工程测绘中的运用
SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯GNSS 测绘技术的特点及其在工程测绘中的运用张盟(河北九华勘查测绘有限责任公司河北保定071000)摘要:GNSS 测绘技术在工程测绘中的应用,有着高精度、操作简便快捷、自动化程度高的特点,使得该项技术在工程变形监测、放线定位、测绘模拟、工程复测等环节中得到了广泛应用,极大地提高了工程测绘的精度、质量与效率。
该文针对GNSS 技术的特点,以及其在工程测绘中多个测量环节中的应用进行了分析,以充分发挥出GNSS 测绘技术的优势,实现工程测绘的提质增效。
关键词:GNSS 测绘技术GNSS 系统结构工程测绘全球导航卫星系统中图分类号:P25文献标识码:A文章编号:1672-3791(2021)12(c)-0031-03Characteristics of GNSS Surveying and Mapping Technology andIts Application in Engineering Surveying and MappingZHANG Meng(Hebei Jiuhua Survey and Mapping Co.,Ltd.,Baoding,Hebei Province,071000China)Abstract:The application of GNSS surveying and mapping technology in engineering surveying and mapping is characterized by high precision,simple and quick operation and high degree of automation,which has been used in engineering deformation monitoring,line positioning,surveying and mapping simulation,engineering re-surveying and other links.The wide application greatly improves the accuracy,quality and efficiency of engineering surveying and mapping.This article analyzes the characteristics of GNSS technology and its application in multiple measure‐ment links in engineering surveying and mapping,so as to give full play to the advantages of GNSS surveying and mapping technology and realize the improvement of quality and efficiency of engineering surveying and mapping.Key Words:GNSS surveying and mapping technology;GNSS system structure;Engineering surveying and mapping;Global navigation satellite systemGNSS 为全球导航卫星系统,借助超过4颗卫星伪距、星历等的观测量,结合地面用户的钟差,进行地表事物的精确定位。
GNSS和InSAR组合监测系统设计
GNSS和InSAR组合监测系统设计引言在地质灾害监测和地质勘探领域,全球导航卫星系统(GNSS)和干涉合成孔径雷达(InSAR)已经成为了两种常用的监测手段。
GNSS可以提供地表位移和形变的实时连续监测,而InSAR则可以通过遥感技术获取地表变形的大范围信息。
将这两种监测技术结合起来,可以实现对地质灾害和地质构造的更加全面和精准的监测。
本文将介绍一种基于GNSS和InSAR组合的地质监测系统设计方案,旨在提高地质灾害监测的效率和可靠性。
1. GNSS和InSAR技术原理及特点1.1 GNSS技术原理GNSS是一种通过地面接收卫星信号来进行定位和时空信息获取的技术。
目前广泛应用的GNSS系统主要包括美国的GPS系统、俄罗斯的格洛纳斯系统、欧盟的伽利略系统等。
GNSS系统通过测量接收卫星信号的时间和空间距离来确定接收器的位置,并可以实时提供地表位移和形变信息。
其特点包括数据连续性好、时空精度高、监测范围广等。
1.2 InSAR技术原理InSAR是一种利用合成孔径雷达(SAR)技术获取地表形变信息的遥感监测方法。
该技术通过比较同一地区不同时刻的SAR数据,利用干涉相位的变化来反演地表形变信息。
InSAR技术的优点在于可以获取大范围地表形变信息,并且不受天气和时间限制。
其缺点是需要进行多时相SAR数据的处理和配准,数据处理复杂且耗时。
2. GNSS和InSAR组合监测系统设计方案基于上述对GNSS和InSAR技术的介绍,我们可以设计一种组合监测系统,将两种技术相互补充,提高地质监测的效率和可靠性。
其设计方案如下:2.1 系统硬件组成(1)GNSS接收器:用于接收卫星信号,并实时获取地表位移和形变数据;(2)InSAR雷达:通过SAR技术获取地表形变数据;(3)数据传输和存储设备:用于接收、存储和传输GNSS和InSAR数据;(4)监测平台:用于数据处理和分析,实现GNSS和InSAR数据的集成和可视化。
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导航系统旳基本原理是测量出已知位置旳卫星到顾客接受机之间旳距离,然后综合多颗卫星旳数据就可懂得接受机旳具体位置。
要达到这一目旳,卫星旳位置可以根据星载时钟所记录旳时间在卫星星历中查出。
而顾客到卫星旳距离则通过记录卫星信号传播到顾客所经历旳时间,再将其乘以光速得到(由于大气层电离层旳干扰,这一距离并不是顾客与卫星之间旳真实距离,而是伪距(PR):当GPS卫星正常工作时,会不断地用1和0二进制码元构成旳伪随机码(简称伪码)发射导航电文。
GPS系统使用旳伪码一共有两种,分别是民用旳C/A码和军用旳P(Y)码。
C/A码频率1.023MHz,反复周期一毫秒,码间距1微秒,相称于300m;P码频率10.23MHz,反复周期266.4天,码间距0.1微秒,相称于30m。
而Y码是在P码旳基础上形成旳,保密性能更佳。
导航电文涉及卫星星历、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调制在载频上发射旳。
导航电文每个主帧中涉及5个子帧每帧长6s。
前三帧各10个字码;每三十秒反复一次,每小时更新一次。
后两帧共15000b。
导航电文中旳内容重要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块,其中最重要旳则为星历数据。
当顾客接受到导航电文时,提取出卫星时间并将其与自己旳时钟做对比便可得知卫星与顾客旳距离,再运用导航电文中旳卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置,顾客在WGS-84大地坐标系中旳位置速度等信息便可得知。
可见GPS导航系统卫星部分旳作用就是不断地发射导航电文。
然而,由于顾客接受机使用旳时钟与卫星星载时钟不也许总是同步,因此除了顾客旳三维坐标x、y、z外,还要引进一种Δt即卫星与接受机之间旳时间差作为未知数,然后用4个方程将这4个未知数解出来。
因此如果想懂得接受机所处旳位置,至少要能接受到4个卫星旳信号。
gnss原理
gnss原理GNSS(全球导航卫星系统)原理一、什么是GNSS(全球导航卫星系统)?GNSS是一种包含GPS(全球定位系统)、GLONASS(俄罗斯全球定位系统)、BeiDou(中国北斗卫星系统)等多种卫星导航系统的总称。
它是一种以大地测量(Geodetic)为基础且可以提供全天候、全球覆盖的定位信息的系统。
二、 GNSS的原理GNSS的原理是通过地球上的大量卫星来进行精确定位,它们能够产生广泛的信号,这些信号由GNSS接收机来接收并处理。
1、卫星信号每一颗GNSS卫星都会向地球发射高度准确的脉冲信号,这些信号可以传播出数百公里。
在GNSS接收机上,信号被按照卫星和时间戳(time stamp) 的原则进行测量,这就确定了GNSS接收机的绝对位置。
2、定位计算当GNSS接收机得到足够多的卫星信号之后,它就可以进行定位计算,它的定位计算实现了用多四颗以上的GNSS卫星进行三维定位。
3、位置更新GNSS接收机能够持续不断地从GNSS卫星接收信号。
它会通过计算来不断更新接收机的位置,从而实现了实时的、精确的定位功能。
三、 GNSS的应用1、GIS(地理信息系统)GIS是一种基于地图的信息系统,正是借助GNSS卫星定位而变得更加广泛,它可以帮助信息收集者收集、处理和展示地理空间中的数据。
2、航海GNSS可以精确计算船舶的位置和速度,对航海安全有重要作用。
3、测量基于GNSS的定位技术可以用于测量,准确定位和量化遥感数据是测量的重要组成部分,而这些正是GNSS技术所能提供的。
4、自动驾驶自动驾驶的发展,是借助定位技术才可能实现的。
GNSS技术能够提供车辆所在位置的精确度,从而为自动驾驶提供了基础支持。
5、智能手机GNSS技术也用于智能手机,用户可通过智能手机获取自己的位置信息,同时也可以获得其他用户的位置信息,从而能够实现社交的需求。
四、 GNSS的特点1、精确性GNSS的定位精度非常高,有时可达到小于或者等于1米的水平,能够实现一元一米的高精度目标实现。
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Δt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。
GNSS测量技术在工程测量中的应用分析
GNSS测量技术在工程测量中的应用分析摘要:随着科技的不断发展, GNSS定位技术在工程测量等领域广泛应用。
文章阐述GNSS技术的主要概念和特点,重点从两个方面探讨了GNSS技术在工程测量中的具体应用。
关键词:工程测绘,GNSS 技术,高程测量1 GNSS 测量技术的基本原理GNSS是Global Navigation Satellite System,即全球卫星导航系统的英文简写,是对目前最先进的中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)、美国的GPS(Global Positioning System)全球定位系统、俄罗斯的GLONASS(GLObalnaya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema)系统、欧盟的Galileo(Galileo?satellite navigation system)系统等各国卫星导航定位系统的统一称谓,也可以理解为这些卫星导航定位系统及其增强型系统的相加混合体。
也就是说它是由多个卫星导航定位及其增强型系统所拼凑组成的大系统。
GNSS系统能够对各个地区展开全天候、连续性、全覆盖的测量,并能够实时获得定位点的三维空间位置,因此在测量工作中有着极佳的应用效果。
它主要依靠GNSS 接收机获得观测数据,在经过相应处理之后,计算出接收机系统与卫星之间的距离,从而利用空间后方交汇的原理解算出接收机的位置信息。
GNSS定位原理图2 GNSS 测量技术的主要特点2.1 各个测站之间不需要进行通视GNSS 工程对于各个测量站之间没有太多要求,无需采取通视的方式,仅仅只需要确保上部空间保持足够的开阔,以此能够促使接收的信号不会由于其他因素导致干扰出现。
正是基于这一特点,从而能够大幅度减少造标费用的投入。
不仅如此,各个点位的选择也十分灵活,可以根据工程本身的需要进行位置确定,从而降低了选点埋石难度[1]。
使用GNSS进行测绘的步骤与注意事项
使用GNSS进行测绘的步骤与注意事项使用GNSS(全球导航卫星系统)进行测绘是现代测绘领域中的一项重要技术。
它利用卫星信号进行测量和定位,具有高精度、高效率的特点。
本文将探讨使用GNSS进行测绘的步骤与注意事项,帮助读者更好地理解和应用这一技术。
一、GNSS的基本原理与组成首先,我们先来了解一下GNSS的基本原理和组成。
GNSS由多颗人造卫星组成,包括美国的GPS(全球定位系统)、俄罗斯的GLONASS(全球卫星导航系统)、欧洲的Galileo(伽利略卫星导航系统)以及中国的北斗导航系统等。
这些卫星通过发送精确的信号,通过接收并处理这些信号的接收机可以确定接收机所在位置的经度、纬度和高程。
这些信号可以提供几米到几厘米的测量精度,可广泛应用于地理信息系统、地形测量、土地规划、导航等领域。
二、使用GNSS进行测绘的步骤要使用GNSS进行测绘,需要按照以下步骤进行操作:1. 布设控制点:控制点是测绘工程中的基准点,确定控制点位置并布设接收机,可以提供测绘数据的参考基准。
2. 启动接收机和数据采集:启动GNSS接收机,确保接收机与卫星信号正常连接。
然后开始进行数据采集,记录卫星信号的观测值。
3. 数据后处理与差分校正:将采集到的数据进行后处理,通过与参考站进行差分校正,提高测量精度。
4. 数据处理与分析:将校正后的数据导入测量软件进行处理与分析,生成测绘图件或数值数据,用于地理信息系统的建立和土地规划等工作。
5. 数据验证与精度评定:对测绘结果进行验证和精度评定,确保测绘数据的准确性和可靠性。
三、使用GNSS进行测绘的注意事项在使用GNSS进行测绘时,有一些注意事项需要注意,以确保测绘工作的顺利进行:1. 天气和环境条件:不同天气和环境条件对卫星信号的接收有一定的影响。
测绘工作最好选择天气晴朗、无云的日子进行,避免信号干扰和遮挡。
2. 接收机的放置:接收机的放置位置应尽量避免有高建筑物或树木等物体遮挡。
GNSS基本原理、差分原理、误差等解析
北京天恒昕业第一期技术培训
目录
1.GNSS系统 2.GPS发展差分定位原理 3.GPS GNSS增强系统 4.卫星运动及GPS卫星星历 5.GPS现代化 6.GPS测量定位的误差源
一、GNSS的定义
全球卫星导航系统(GNSS):
(Global Navigation Satellite System)是一种以卫
轨道面与赤道面夹角65°;运行周期为11小时15分;
频率基准铯钟,包括S码、P码、L1与L2载波; 单点水平定位精度约16米。
3、欧盟GALILEO系统
欧盟Galileo的全球卫星导航服务系统( GALILEO Satellite Navigation System )。
主要参数:
30(27+3)颗卫星; 3个圆轨道,平均高度24126KM; 轨道面与赤道面夹角56°; 单点水平定位精度约1米;
• 中心力——假设地球为匀质球体的引力 • 非中心力——摄动力,包括地球非球形对称的作用 力、日月引力、大气阻力、光辐射压力、地球潮汐 力
卫星运动
• 影响卫星轨道的因素及其研究方法
对应两类作用力,产生了两种研究方法
• 无摄运动——忽略所有摄动力,仅考虑地球质心引 力 • 受摄运动——在二体问题基础上,再加上摄动力来 推求卫星运动轨道
星为基础的无线电导航系统,系统可提供时间/空间基准
和所有与位置信息相关的实时动态信息,又称天基系统。
??
GNSS GPS
二、GNSS构成
Compass
GPS GLONASS Galileo
1、美国GPS系统
美国的全球卫星定位系统(Global Positioning
System —GPS)。
GNSS与INS联合导航技术在航空摄影测量中的应用
GNSS与INS联合导航技术在航空摄影测量中的应用导言航空摄影测量是一种利用航空器进行影像获取与处理的测量方法。
在航空摄影测量中,精确定位航空器的位置与姿态信息是至关重要的。
为了达到更高的测量精度和可靠性,航空摄影测量领域普遍采用GNSS(全球卫星导航系统)与INS(惯性导航系统)联合导航技术。
一、GNSS的基本原理和特点GNSS是由多颗卫星组成的导航系统,通过卫星与地面接收机之间的广播信号相互交互,实现航空器的位置和时间的测量。
GNSS系统包括美国的GPS(全球定位系统)、俄罗斯的GLONASS(全球导航卫星系统)、欧盟的Galileo(伽利略导航系统)以及中国的北斗导航系统。
GNSS的特点是定位范围广、定位精度高、全球覆盖,并适用于各种环境和气候条件。
然而,GNSS也有一些局限性。
例如,GNSS在城市峡谷、密集建筑物或树木茂密的森林等环境中容易受到多径效应的干扰,导致定位误差增大。
此外,GNSS 信号还容易被无线电干扰和恶劣天气影响。
二、INS的基本原理和特点INS是一种基于机械陀螺仪和加速度计的导航系统,通过测量航空器运动学参数(即加速度和角速度),利用运动学方程计算航空器的位置、速度和姿态。
INS的特点是测量时效性好、抗干扰能力强、不受外界环境影响,并且可以提供高频率的导航信息更新。
然而,INS也存在累积误差问题。
随着时间的推移,由于陀螺仪漂移和加速度计误差,INS的测量结果会发生偏差,导致导航精度下降。
三、GNSS与INS联合导航技术原理GNSS与INS联合导航技术的基本原理是将GNSS和INS的测量结果进行融合,以获得更准确、稳定的导航解算结果。
具体而言,GNSS提供了高精度的位置和速度信息,可以用来补偿INS系统长时间累积误差。
INS则提供了高频率的姿态和短期位置信息,可以弥补GNSS系统在短时间内可能出现的失去信号的情况。
在联合导航系统中,GNSS和INS通过滤波算法进行数据融合,以获得最优的导航解算结果。
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Δt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。
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SBAS架构
星基增强系统
1.参考站接收来自GPS和GEO卫星的 信号。如果计算结果之间存在任何 差异,则每个参考站都进行精确测 量。 2. 网络中的每个参考站都向主站 (CPF)转发数据。 CPF计算时 钟和电离层修正量和完好性数据, 然后将这些数据添加到导航电文中。 L1 GEO GPS or GLONASS L1
GPS receiver location
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SVi : xi, yi, zi
SVj : xj, yj, zj
GPS receiver location
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SVi : xi, yi, zi
SVj : xj, yj, zj
比GNSS精度低
需要合适的DME网络
VOR/DME
2D位置
用VOR/DME定义航迹
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VOR/DME定位
参考VOR/DME
VOR/DME
D:VOR/DME与航路点之间的距离 D1:VOR/DME和正切点之间的距离 D2:正切点和航路点之间的距离 D
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SVk : xk, yk,
zk
SVi : xi, yi, zi
SVj : xj, yj, zj
GPS receiver location
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SVk : xk, yk,
zk
SVi : xi, yi, zi
中国民用航空局飞行标准司
GNSS工作原理及特点
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内容 航空器位置确定方法 GPS定位原理 GNSS增强系统 GNSS导航性能
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航空器位置确定方法 航空器位置,由于操控和管理航空器,同 时为飞机驾驶员提供位置参考。 波音称航空器位置为 FMC 位置,空客称航 空器位置为FM位置。 由于无法获取航空器的准确位置,因此凡 是 FMS 提供的航空器位置,均为计算位置 ,并非真实位置。 计算位置与真实位置之间的差值,称为导 航系统误差(NSE)。
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增强系统
补充核心星座,通过提高定位质量。 利用空间段和地面段 : SBAS
WAAS, EGNOS, GALILEO, MSAS, GAGAN, 为航路和机场终端区服务
利用地面段 : GBAS
本地增强 可提供GLS进近服务
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SBAS架构
星基增强系统
GEO GPS or GLONASS L1
Reference stations Central Processing Facility
Connection station
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1 Master Control Station
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增强系统
补充核心星座,通过提高定位质量。
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增强系统
补充核心星座,通过提高定位质量。 利用空间段和地面段 : SBAS
WAAS, EGNOS, GALILEO, MSAS, GAGAN, 为航路和机场终端区服务
Reference stations Central Processing Facility
Connection station
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SBAS架构
星基增强系统
1.参考站接收来自GPS和GEO卫星的 信号。如果计算结果之间存在任何 差异,则每个参考站都进行精确测 量。 2. 网络中的每个参考站都向主站 (CPF)转发数据。 CPF计算时 钟和电离层修正量和完好性数据, 然后将这些数据添加到导航电文中。 L1 C GEO GPS or GLONASS L1
GPS定位原理
要求至少 24 颗卫星构成卫星星座,目前在轨有 31 颗。 分布在 6 根轨道上,轨道倾角 55 度,轨道离地平均高 度为20230公里。 确保全球覆盖,满足用户需求。 发布粗测/捕获码(C/A)码和精密码(P)。 目前民航接收机,均为C/A码接收机。 导航接收机均为单频接收机。 定位结果,为WGS-84坐标。
GPS receiver location
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SVi : xi, yi, zi
SVj : xj, yj, zj
GPS receiver location
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SVi : xi, yi, zi
SVj : xj, yj, zj
SVi : xi, yi, zi
GPS receiver location
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SVi : xi, yi, zi
GPS receiver location
2014年CAAC基于性能的导航(PBN)运行培训
SVi : xi, yi, zi
SVj : xj, yj, zj
3. 通过C波段信号,将修正信息上 传导GEO卫星。 4.GEO卫星在GPS相同频率上,向机 载接收机播修正量信息。
Reference stations Central Processing Facility
Connection station
向用户接收机提供附加导航信号,使用户能计算出完好性和精度更好的位置。
GNSS定义
GNSS: 全球导航卫星系统
一个全球导航和定位的系统,包括一个或多个星座、机载 接收机和系统完好性监视设备,以增强系统性能,满足相 应运行所要求的所需导航性能。
目前ICAO定义的GNSS,包括
GPS星座 GLONASS星座 三种增强系统,即机载增强系统(ABAS)、星基增强系统 (SBAS)和地基增强系统(GBAS)
DME/DME 定位
DME2
DME4
DME1
d1
DME3
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DME/DME 定位
DME2
DME4
DME1
d1
DME3
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DME/DME 定位
DME2
DME4
DME1
d1
DME3
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3. 通过C波段信号,将修正信息上 传导GEO卫星。 4.GEO卫星在GPS相同频率上,向机 载接收机播修正量信息。
Reference stations Central Processing Facility
Connection station
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SBAቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ架构
SVk : xk, yk,
zk
SVi : xi, yi, zi
SVj : xj, yj, zj
GPS receiver location
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SVk : xk, yk,
zk
SVi : xi, yi, zi
SVj : xj, yj, zj
GPS receiver location
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GBAS 架构
地基增强系统
SPACE SEGMENT GPS or GLONASS
USER SEGMENT (aircraft)
USER SEGMENT (Ground vehicle)
GROUND SEGMENT (Reference station)
D1
Nominal path
D2
WAY-POINT
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DME/DME 定位
DME2
DME4
DME1
DME3
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DME/DME 定位
DME2
DME4
DME1
DME3
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星基增强系统
1.参考站接收来自GPS和GEO卫星的 信号。如果计算结果之间存在任何 差异,则每个参考站都进行精确测 量。 2. 网络中的每个参考站都向主站 (CPF)转发数据。 CPF计算时 钟和电离层修正量和完好性数据, 然后将这些数据添加到导航电文中。 L1 C GEO GPS or GLONASS L1
SBAS架构
星基增强系统
参考站接收来自GPS和GEO卫星的 信号。如果计算结果之间存在任何 差异,则每个参考站都进行精确测 量。
1.
GEO
GPS or GLONASS L1
L1
Reference stations Central Processing Facility
Connection station
SVj : xj, yj, zj
GPS receiver location
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3个圆相交于2点
SVk : xk, yk,
zk
SVi : xi, yi, zi
SVj : xj, yj, zj
GPS receiver location