武大《GPS测量与数据处理》课件(黄劲松版)

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武汉大学GPS课件第8讲GPS数据采集与处理-文档资料

武汉大学GPS课件第8讲GPS数据采集与处理-文档资料

适用级别 AA、A AA、A
B B~E AA、A B~E
B
B B~E B~E
中心标志
➢ 基岩和基本标石的中心标志采用铜或不锈钢制作 ➢ 普通标石的中心标志可采用铁或坚硬的复合材料
制作 ➢ 中心用十字丝或直径小于0.5mm的中心点表示
埋石作业 埋石结束后上交资料
9.2 GPS接收机的选用及检验
一般性检视 通电检验 试测检验
1、一般性检视
➢ GPS主机及天线的外观是否完好 ➢ 各种零部件及附件、配件是否齐全完好,
是否与主机匹配 ➢ 需紧固的部件是否有松动和脱落现象 ➢ 设备的文档及软件是否齐全
2、通电检验
➢ 有关指示等工作是否正常 ➢ 按键及显示系统工作是否正常 ➢ 仪器自测试的结果是否正常 ➢ 锁定卫星的时间是否正常
8)进行摄动改正
u u'u r r'r i i0 i(t toe) δi
9)计算卫星在轨道平面坐标系中的位置 x r cosu
y r sinu
10) 计算升交点经度L
L Ω 0 Ω (t T)O tω e E
11) 计算卫星在地球坐标系下的坐标
X
x xcoL sycoissiL n
静态:同步级别观测时段超过1小时的定位模式,基线精度可达5mm+1ppm。
项目
AA A
B
C
D
E
快速卫静星态截:止高同度步角观(°测) 时段小于100.5小时10,采用15快速整1周5 模糊1度5 解算1方5 法的定
同时位观模测式有,效基卫线星精数 度可达5≥~410mm≥+41ppm≥。4
≥4
≥4
≥4
第七章 GPS数据处理
GPS定位解算 常用GPS处理软件

GPS测量与数据处理课件

GPS测量与数据处理课件

遥感信息工程学院
Galileo卫星
遥感信息工程学院
3、北斗卫星导航系统
我国自行研制 系统是由空间卫星、地面控制中心站和北斗 用户终端三部分构成。 空间部分包括2~3颗地球同步轨道卫星 用户终端分为:定位、通信终端;差分、校 时终端;集团用户管理站终端
遥感信息工程学院
遥感信息工程学院
车载型用户机
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
( D2 − D1 ) = λ s [ N − ( f 0 − f s )( t 2 − t1 )]
遥感信息工程学院
2、卫星多普勒定位测量
已知t1,t2时刻卫星在 空间的位置S1,S2, 则以到S1,S2距离差 为(D2-D1)可以作 出一个旋转双曲面, 测站点必定位于该旋 转双曲面上。
多普勒定位示意图
通讯型用户机
便携型用户机
船载型用户机
指挥型用户机
遥感信息工程学院
3、北斗卫星导航系统
与GPS、GLONASS、Galileo等国外的卫星 导航系统相比: BD–1有自己的优点:如投资少,组建快;具有
通信功能;捕获信号快等。 但也存在着明显的不足和差距:如用户隐蔽性 差;无测高和测速功能;用户数量受限制;用户 的设备体积大、重量重、能耗大等。
遥感信息工程学院
§1.4
其他卫星导航定位系统的概况
1、GLONASS (Global Navigation Satellite System)
开发者:俄罗斯(前苏联) 系统构成:卫星星座、地面控制部分、用户设备 卫星数: 24颗 轨道数: 3个 轨道倾角: 64.8
°
高度: 19 390km 运行周期: 11h15min44s
遥感信息工程学院
1957年10月4日,前苏联发射世界上第一颗地球人造 卫星,使卫星导航定位成为现实;

GPSRTK测量及数据处理ppt课件

GPSRTK测量及数据处理ppt课件
2)、特点:同步图形扩展式的布网形式具有扩展速度快, 图形强度较高,且作业方法简单的优点。同步图形扩展 式是布设GPS网最常用的一种布网形式。也是我们需要 重点掌握的一种布网形式。
3)、作业方式:主要以下几种式:点连式、边连式、网 连式、混连式。
22
(1)点连式:
观测作业方式 所谓点连式就是在观测作业时, 相邻的同步图形间只通过一个公 共点相连。这样,当有3台仪器 共同作业时,每观测一个时段, 就可以测得2个新点,当这些仪 器观测观测了n个时段后,就可 以最多测得2n个新点。
7
一)、选点: • 为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质
量,要求测站上空应尽可能的开阔,在10~15 高度角以上不能有成片的障碍物。 • 为减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰,在 测站周围约200m的范围内不能有强电磁波干扰 源,如大功率无线电发射设施、高压输电线等。 • 为避免或减少多路径效应的发生,测站应远离 对电磁波信号反射强烈的地形、地物,如高层 建筑、成片水域等。 • 为便于观测作业和今后的应用,测站应选在交 通便利,上点方便的地方。 • 测站应选择在易于保存的地方
没有多余基线
多余1条
16
(三)、GPS基线向量网的布网形式
GPS网常用的布网形式有以下几种:跟踪站式、会 战式、多基准站式、同步图形扩展式、单基准站式 1、跟踪站式: 1)、布网形式:若干台接收机长期固定安放在测站上, 进行常年、不间断的观测,即一年观测365天,一天 观测24小时,这种观测方式很象是跟踪站,因此,这 种布网形式被称为跟踪站式。 2)、特点:采用跟踪站式的布网形式布设GPS网时, 接收机在各个测站上进行了不间断的连续观测,观测 时间长、数据量大,而且在处理采用这种方式所采集 的数据时,一般采用精密星历,因此,采用此种形式 布设的GPS网具有很高的精度和框架基准特性。

第六章 GPS基线解算

第六章 GPS基线解算
WX 3 n WY 3 n WZ 3 n WS 3 3n
25
– 要求
• 根据GB/T 18314—2009,
质量的控制指标 ⑤
• 复测基线长度较差
– 定义
• 不同观测时段,对同一条基线的观测结 果,就是所谓复测基线。这些观测结果 之间的差异,就是复测基线较差。
– 作用
• 当其超限时,就表明复测基线中一定存 在质量不满足要求的基线。通过一条基 线三次以上的重复观测结果,通常能够 确定出存在质量问题的基线解算结果。
dS 2 2
– 要求
• 根据GB/T 18314—2009,
d S X 2 Y 2 Z 2
26残差
– 作用
• 若无约束平差基线分量改正数超出限差 要求,则认为所对应基线向量或其附近 的基线向量可能存在质量问题。
– 要求
• 根据GB/T 18314—2009,
WS 3W
n n (Ci Cm ) 2 n 1 2 i 1 ci RC n 1 2 i 1 ci 1
2
d X 3 2 RX d Y 3 2 RY d Z 3 2 RZ d S 3 2 RS
28
质量的控制指标⑧
基线解算的结果②
• 基线解算控制参数设置
– 星历类型,截止高度角、解的类型、对流层折 射的处理方法、电离层折射的处理方法、周跳 处理方法等
• 基线向量估值及其统计信息
– 基线分量、基线长度、基线分量的方差-协方差 阵/协因数阵、观测值残差RMS、整周模糊度解 方差的比值(RATIO值)、单位权方差因子 (参考方差)
T
– 基线向量估值的方差-协方差阵
X i 2 d bi Yi X i Zi X i

武大《GPS测量与数据处理》课件(黄劲松版)CH04

武大《GPS测量与数据处理》课件(黄劲松版)CH04

• 优点
• 原则
– 类型:尽可能采用双频全相位接收机(利于周跳探测,可消除电 离层折射影响,观测值质量高)。 – 数量:接收机数越多,网的结构就越好,推进速度也就越快。但 作业调度的复杂度也将增大。为了既保证效率,又降低作业调度 复杂度,接收机数量最好为偶数,4或6台。
36
接收机参数设置
• 规范要求
项目 B 卫星截止高度角(° ) 同时观测有效卫星数 有效观测卫星总数 观测时段数 时段长度 采样间隔(s) 10 ≥4 ≥20 ≥3 ≥23 h 30 C 15 ≥4 ≥6 ≥2 ≥4 h 10~30 级别 D 15 ≥4 ≥4 ≥1.6 ≥60 min 10~30 E 15 ≥4 ≥4 ≥1.6 ≥40 min 10~30
17
上交资料
• • • • 点之记 土地占用批准文件和测量标志委托保管书 标石建造拍摄的照片 埋石工作总结
18
2.接收机的维护保养
19 ©2005~2012. 黄劲松 武汉大学 测绘学院
接收机的维护和保养
• 主机及天线
– 主机及天线:防撞、防压、防摔、防水、防潮、 防尘、防雷击 – 接口:使用正确的接口;插拔应注意方向 – 存储卡插槽:插卡应注意方向,以免针脚损坏
GPS测量与数据处理
黄劲松 武汉大学 测绘学院
©2005~2012. 黄劲松 武汉大学 1 测绘学院
第四章 GPS测量的外业
©2005~2012. 黄劲松 武汉大学 2 • • • • 选点与埋石 接收机的选用及维护保养 接收机的检验 观测方案设计 作业调度 观测作业 成果验收和上交资料 外业进度估算及项目成本预算
9
提交资料
• 点之记和环视图 • GPS网选点图
– 绘于测区地形图上

GPS测量及数据处理课件——第10章 GPS测量数据处理原理

GPS测量及数据处理课件——第10章  GPS测量数据处理原理

ion 为电离层延迟;
trop 为对流层延迟;
f 为频率 f 的载波相位的波长;
N
m,n f
为整周未知数。
同步观测了k颗卫星。 双差观测值 :k-1 个; 未知数:
测站的坐标参数 3个 整周未知数参数k-1个
二、基线解算(平差)
基线解算的过程实际上主要是一个平差的过程,平差所采 用的观测值主要是双差观测值。
对流层水汽含量)
载波相位测量观测值
▪ 载波相位观测值
~ N Fri ( ) int i ( )
其中: N : 整周未知数
Fri ( ) : 不足一整周的部分 int i ( ) : 整周计数
▪ 实际观测值:
~ Fr i ( ) int i ( )
基线解算一般较为常用的差分观测值为双差观 测值。双差观测方程可以表示为下面的形式:
dd( f ) v f
dd() dd(ion ) dd(trop ) f
N
m,n f
其中:
dd(...)为双差分算子(在测站 i,j 和卫星 m,n 间求差);
dd ( f ) 为频率 f 的双差载波相位观测值;
v f 为频率 f 的双差载波相位观测值的残差(改正数);
为观测历元 t 时的站星距离; 某一历元中 :
GPS基线向量是GPS同步观测的直接结果, 也是进行GPS网平差,获取最终点位的观测值。
一、观测值 二、基线解算(平差)
一、观测值
主要观测值:
载波相位观测值(原始观测值(非差观测值)) 差分观测值(单差、双差或三差))
辅助观测值:
伪距观测值,多普勒观测值
其它数据
测站信息(仪器类型,天线类型,天线高信息等) 星历(精密星历或广播星历) 气象数据(温度,湿度,气压;或干温,湿温,气压;倾斜的

GPS测量原理与数据处理本第一章1

GPS测量原理与数据处理本第一章1

1.1 GPS卫星定位技术的发展
1.1 GPS卫星定位技术的发展
伽利略GNSS系统由30颗卫星(27颗工作卫星和3颗 备用卫星组成)。30颗卫星部署在3个中高度圆轨道面 上,轨道高度23.616km,星座对地面覆盖良好。在欧洲 建立两个控制中心。计划2003年发射两颗试验卫星, 2008年完成全系统部署并投入使用。
1.1 GPS卫星定位技术的发展
2000年,“伽利略”计划提出不久,欧盟 委员会副主席德帕拉西奥在与当时的中国 国务院总理朱镕基会晤时就表示希望中国 参与“伽利略”计划,得到了中国的积极 回应。随后,中国同欧盟签署协议,在北 京成立了中欧卫星导航技术培训合作中心, 加强国内技术人员的培训和双边交流。而 为了落实中方的责任与义务。
1.1 GPS卫星定位技术的发展
按照国际电信联盟通用的程序,中国已经向该组织通报了准备使 用的卫星发射频率,这一频率正好是欧洲“伽利略”系统准备用 于“公共管理服务”的频率。按照“谁先使用谁先得”的国际法 原则,中国和欧盟成了此频率的竞争者。
背景资料 : 我国的北斗双星系统
我国自主研制 的第一代导航系统 目前已经投入运行, 可以实现对整个国 家领域以及周边地 区的精确定位,而 且还可以实现简单 的报文通信。
1.1 GPS卫星定位技术的发展
2003年,欧洲人主动“邀请”中方加入伽利略全 球卫星导航系统,中方欣然受之。2004年中欧正 式签署技术合作协议,中方承诺投入 2.3亿欧元 的巨额资金。 2005年,“伽利略”首颗“中轨道”实验卫星发 射,标志着欧盟“伽利略”计划从设计向运转方 向转变。然而,进入2005年,欧洲政治开始转向, 亲美政治人物纷纷上台,欧洲航天局与美国“修 好”。欧盟开始排挤中国。投入巨额资金,却得 不到与之相称的对待,中国不但进不到“伽利略” 计划的决策机构,甚至在技术合作开发上也被欧 洲航天局故意设置的障碍所阻挡,中方十分不满。

武汉大学GPS原理与数据处理GPS定位中的误差源实用PPT

武汉大学GPS原理与数据处理GPS定位中的误差源实用PPT

从而使观测值偏离真值产生所谓的“多路径误差”。
卫星位置
作为未知数、相对定位或差分定位
缺点:不能同时将所有误差均作为参数来估计
§3.4 卫星星历误差
1、定义:由星历所给出的卫星在空间中的位置与其
实际位置之差。
2、星历类型
➢广播星历
由GPS的地面控制部分所确定和提供的,经GPS卫星 向全球所有用户公开播发的一种预报星历。
VS2 μ μ 2 r 2a
r (1 e 2 )a 1 e cos f s
cos
fs
cos E e 1 e cos E
μ1 3
2 f aμ
f
f1
f2
c2
( R
) 2a
f
c2
e sinE
4、解决相对论效应对卫星钟影响的方法
分两步:首先假定卫星轨道为圆轨道的情况;然后 考虑卫星轨道为椭圆轨道的情况。
第一步:假设卫星轨道为圆轨道的情况,则e=0 取m=398600.5km3/s2,c=299792.458km/s,R=6378km,a=26560km
则可得到:
μ1 3
2 f aμ
f
f1
f2
c2
( R
) 2a
f
c2
e sinE
4.451010 f
解决方法: 在地面上将要搭载到卫星上去的钟的频 率调低,调低后的频率为:
广播星历和IGS精密星历给出的卫星位置之差(m)
测距码以群速度在电离层中传播。
在地面上将要搭载到卫星上去的钟的频率调低,调低后的频率为: 卫星星历误差、卫星钟差、相对论效应
卫星速度
1、GPS测量误差的分类
在GPS测量中,被测站附近的物体所反射的卫星信号(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,

武汉大学GPS导航应用课件

武汉大学GPS导航应用课件

• GLONASS与GPS的比较
参数 系统中的卫星数 轨道平面数 轨道倾角 轨道高度 轨道周期(恒星时) 卫星信号的区分
GLONASS 21+3 3 64.8 ° 19100km 11h15min FDMA
L1频率 L2频率
1602~1615MHz 频道间隔0.5625MHz
1246~1256MHz 频道间隔0.4375MHz
武汉大学GPS导航应用课件
• 李征航,黄劲松,(2010). GPS测量与数据处理(第二版),武汉:武汉大学出版社. • Hofmann-Wellenhof, B., H. Lichtenegger, and J. Collins. (2001). GPS Theory and Practice. 5th
武汉大学GPS导航应用课件
武汉大学GPS导航应用课件
武汉大学GPS导航应用课件
• 何时?何地?是最常被提及的问题
? ? • 时间、位置与运动状态是物体的基本外在属性
武汉大学GPS导航应用课件 • 确定时间、位置与运动状态的技术方法就是测时、定位与测速
用于测时的原子钟
用于导航定位GPS导航仪
武汉大学GPS导航应用课件
武汉大学GPS导航应用课件
• 建立国家:美国 • 名称:NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System – NAVSTAR GPS • 卫星星座(设计方案):24颗GPS卫星 • 载波信号频率两个:L1,L2 • 信号调制:载波信号上调制有测距码(L1上为C/A码和P码,L2上为P码)和导航电文 • 系统基本功能:定位(P)、测速(V)、授时(T)
• 卫星导航 – 利用星载无线电信标进行导航,即星基无线电导航

GPS测量与数据处理武汉大学

GPS测量与数据处理武汉大学

GPS基线向量表示了各测站间的一种位置关系,
GPS 测量与数据处理
武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理>第七章>第一节 GPS基线解算的基本原理
一、观测值

主要观测值:
载波相位观测值(原始观测值(非差观测值))
差分观测值(单差、双差或三差))

辅助观测值:
伪距观测值,多普勒观测值
GPS 测量与数据处理
武汉大学测绘学院 卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理
第七章
第一节
第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
GPS基线解算
GPS基线解算的基本原理 GPS基线解算的分类 GPS基线解算的过程及结果 基线解算阶段的质量控制 我国GPS测量规范对基线质量的要求 影响GPS基线解算结果的几个因素及 其应对方法
朱智勤
GPS测量数据处理>第七章>第一节 GPS基线解算的基本原理
相位观测值的线性组合 ——差分观测值


差分方式
站间差分 – 同步观测值在接收机 间求差。可消除卫星钟差,削弱 卫星星历误差、电离层、对流层 折射影响。
j j A (i) A (i)

星间差分 – 同步观测值在卫星间 求差。可消除接收机钟差。
测站之间的单差相位定义为同一 历元 i两台接收机A,B对同一卫 星 j 的相位观测之差: ~ j i ~ j i SD( A, B; j; i ) A B j j j j A B f 0 ( A i B i ) / C f 0 (t r i t r i ) ( trop A i trop B i ) j j j j j j ( ion A i ion B i ) ( mult A i mult B i ) ( N 0 A N 0 B )

武汉大学GPS课件第8讲GPS数据采集与处理-精选文档

武汉大学GPS课件第8讲GPS数据采集与处理-精选文档
实施方案是否符合规范和技术要求。
补测、重测和数据剔除是否合理。
数据处理软件是否符合要求。
各项技术指标是否符合要求
第七章 GPS数据处理
GPS定位解算
常用GPS处理软件
§8.1 GPS定位解算
1、解算流程
读取星历文件 解算卫星位置 读取观测文件 定位结算 结果输出
2、读取星历文件
一般性检视 通电检验 试测检验
1、一般性检视
GPS主机及天线的外观是否完好 各种零部件及附件、配件是否齐全完好, 是否与主机匹配 需紧固的部件是否有松动和脱落现象 设备的文档及软件是否齐全
2、通电检验
有关指示等工作是否正常 按键及显示系统工作是否正常 仪器自测试的结果是否正常
Z
5) 计算升交距角 (未经改正的)
u 'ω f
x
春分点 M
z Y
y

i
升交点
6) 计算卫星向径 (未经改正的)
r ' a ( 1 e cos E )
X
7)计算摄动改正项
δ C cos 2 u ( ') C s in( 2 u ') u uc us δ C cos 2 u ( ') C s in( 2 u ') r rc rs δ C cos 2 u ( ') C s in( 2 u ') i ic is
适用级别 AA、A AA、A B B~E AA、A B~E B B B~E B~E
中心标志
基岩和基本标石的中心标志采用铜或不锈钢制作 普通标石的中心标志可采用铁或坚硬的复合材料 制作 中心用十字丝或直径小于0.5mm的中心点表示
埋石作业 埋石结束后上交资料

GPS

GPS

6
RINEX格式概况①
• 定义
– 与接收机无关的数据交换格式/Receiver INdependent Exchange
• 历史
– 1989年由Astronomical Institute, University of Berne 的Werner Gurtner提出了第一个版本,当时的目的是处 理EUREF 89数据,现已发展至3.00版
接收机专有格式①
• 定义
– 接收机内部存储数据的格式
• 存储方式
– 二进制
• 内容
– – – – – 观测值 广播星历 电离层信息 气象元素 …
5
接收机专有格式②
• 特点
– 不同厂家接收机的本机格式各不相同 – 与接收机配套的数据处理软件(随机软件/商用 软件)一般可以直接读取自身本机格式的数据, 而不能读取其它厂家本机格式的数据 – 数据存储紧凑,含有一些专有信息 – 不利于多种型号的接收机联合作业
GPS测量与数据处理
黄劲松 武汉大学 测绘学院
©2005~2012. 黄劲松 武汉大学 1 测绘学院
第五章 GPS测量中的数据格式
©2005~2012. 黄劲松 武汉大学 2 测绘学院
本章内容
• RINEX格式 • SP3精密星历数据格式
3
1. RINEX格式
©2005~2012. 黄劲松 武汉大学 4 测绘学院
WAVELENGTH FACT L1/2 COMMENT COMMENT COMMENT -.123456789 23619112.008 20886082.101 20611078.410
16
文件格式说明
• RINEX星历文件的内容
文 件 头
2.10 N: GPS NAV DATA XXRINEXN V2.10 AIUB 3-SEP-99 15:22 EXAMPLE OF VERSION 2.10 FORMAT .1676D-07 .2235D-07 -.1192D-06 -.1192D-06 .1208D+06 .1310D+06 -.1310D+06 -.1966D+06 卫星 历元时刻 PRN 某卫星某 .133179128170D-06 .107469588780D-12 552960 1025 号 历元的星 13 RINEX VERSION / TYPE PGM / RUN BY / DATE COMMENT ION ALPHA ION BETA DELTA-UTC: A0,A1,T,W LEAP SECONDS END OF HEADER -.165982783074D-10 .000000000000D+00 .116040547840D-08 .162092304801D+00 .652112066746D-05 .515365489006D+04 .329237003460D+00 -.596046447754D-07 .206958726335D+01 -.638312302555D-08 .102500000000D+04 .000000000000D+00 .000000000000D+00 .910000000000D+02

GPS网平差

GPS网平差
• 观测方程
25
GPS基线向量
• 误差方程
– 空间直角坐标系

– 大地坐标系
26
地面常规观测量
• 空间距离 • 方位角 • 方向 • 天顶距
27
地面常规观测量
(☆)
• 空间距离
– 观测方程 – 误差方程
28
地面常规观测量
(☆)
• 方位角
– 观测方程
– 误差方程
29
地面常规观测量
(☆)
• 方向
第七章 GPS网平差
©2005~2012. 黄劲松 武汉大学 1测绘学院
本章内容
• 网平差的类型及作用 • 网平差的流程 • 网平差原理及质量控制 • 采用GPS技术建立独立坐标系 • GPS高程测量
2
1.网平差的类型及作用
©2005~2012. 黄劲松 武汉大学 3测绘学院
GPS网平差的目的
• 一条基线向量的观测方程
36
三维无约束平差
• 总误差方程Biblioteka 37三维无约束平差
• 总误差方程
38
三维无约束平差
• 起算基准
– 方法一:引入一个起算点
39
三维无约束平差
• 起算基准
– 方法二:采用秩亏自由网基准
40
三维无约束平差
• 方程的解
Xˆ Nbb Ngg 1W
Nbb BT PB Ngg GGT W BT PL
• GPS网
4
GPS网平差的目的
• 消除由观测量和已知条件中的误差所引起的几何 上的不一致
– 闭合条件 – 重复条件 – 附合条件
• 改善网的质量,评定网的精度 • 确定网点在指定参照系下的坐标以及其他相关参

《GPS原理及应用》武大黄劲松版

《GPS原理及应用》武大黄劲松版

不同类型的GPS卫星
3
GPS
GPS
的组成 > GPS的地面监控部分①
原理及应用
GPS
GPS
GPS


地面监控部分 (Ground Segment)
组成
• • •
的地面监控部分 ①
主控站:1个 监测站:5个 注入站:3个 • 通讯与辅助系统
监测站
的组成 > GPS的地面监控部分②
原理及应用
GPS


主控站 监测站
– – –
的组成 > GPS的用户部分 ①
原理及应用
GPS

– –
– – – –

管理、协调地面监控系统各部分的工作 编算广播星历 - 轨道参数、卫星钟改正数等 调整卫星状态 调度卫星
• •
对卫星进行跟踪观测 记录气象数据 将数据传送到主控站 注入站 – 向卫星注入导航电文和指令等 通讯与辅助系统 – 负责各部分间的通讯及数据传送
信号通道 观测值
的组成 > GPS的用户部分 ⑦
GPS
的用户部分⑦
信号通道 存储器 微处理器 电源 输入输出
接收(信号)通道
存储器 天线 微处理器 • 作用:数据处理、控制 前置放大器 – 输入输出设备 – 电源
– –
GPS
GPS
卫星信号结构
原理及应用
GPS
GPS
2. GPS
卫星信号结构
概述
– –
卫星信号结构 > 概述
GPS
课程内容
• • • • • • •
原理及应用
课程内容
GPS原理及应用
第1讲 GPS概况 第2讲 GPS测量定位误差源 第3讲 GPS测量定位原理 第4讲 GPS网的布设 第5讲 GPS数据处理 第6讲 GPS测高 第7讲 GPS应用

《GPS测量与数据处理》-武测黄劲松讲诉

《GPS测量与数据处理》-武测黄劲松讲诉

GPS数据处理
黄劲松(email:huang@) 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
GPS数据处理 > 前言 > 参考资料
参考资料
• 应用层面
–实用GPS测量数据处理,武汉测绘科技大学 – GPS测量原理及应用,武汉测绘科技大学出版社,徐绍铨,1998 – Global Positioning System Theory and Practice,Forth,revised edition,
GPS数据处理 > 前言 > GPS数据处理课程的内涵和外延 > 技术、理论及算法层面
• 技术、理论及算法层面
– 学习内容
• 现有理论、算法软件
– 目的
• 掌握数据处理技术细节 • 完善现有理论、算法;提出新理论、新算法;提高处理质量、速度 • 实现算法,编制开发软件 • 开拓新的应用领域
– 应用及研究领域
– 应用领域
• 导航 • 定位 • 时间测量 - 定时,时间同步
– 测绘领域中的应用
• 静态测量:控制网,形变(变形)监测网 • 动态测量:工程放样,海测,航测,航空、航天遥感,GIS数据采集,工程量
测量,勘探测量,物理大地测量
GPS数据处理
黄劲松(email:huang@) 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
GPS数据处理
黄劲松(email:huang@) 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
GPS数据处理 > 前言 > 设置本课程的目的 > 学生的研究工作、发展方向
• 学生的研究工作、发展方向
–提供思路,帮助确定研究方向 –提供分析、解决问题的工具
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• GPS网图形设计
– 观测设计(同步观测图形、重复观测次数、观 测参数设置、观测时长要求) – 注意:GPS网无与精度和可靠性直接相关的图 形设计问题(点位观测环境方面的问题除外)
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网形与GPS网质量的关系①
• 如果假定对应基线向量的质量一样,则在 下面两个图形中,对应各点的可靠性和精 度是完全一样的
– 城市控制网或工矿企业的独立控制网,起算点 的坐标采用上述坐标系中的坐标。 – 全球性的或区域性的地球动力学研究时,通常 采用ITRF坐标。
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位置基准设计①
• 决定位置基准的因素
– 网中“起算点”坐标 – 平差方法
• 确定位置基准的方法
– 选取网中一个点的坐标并加以固定或给以适当的权 (最小约束平差)。 – 网中各点坐标均不固定,通过自由网伪逆平差或拟稳 平差来确定网的位置基准 。 – 在网中选取若干个点的坐标并加以固定或给以适当的 权(约束平差)。
– 精度和可靠性很高
• 适用范围
– B级网
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多基准站式
• 形式
– 有若干台接收机长期固定在某几个 点作为基准站进行长时间的观测, 与此同时,另外一些接收机则在这 些基准站周围相互之间进行网观测 模式或点观测模式的测量。
网模式
• 优点
– 各基准站间基线向量精度高,可作 为整个GPS网的骨架。 – 其余同步观测图形与各个基准站之 间也存在同步观测基线,图形结构 强。
• 优点
– 扩展速度快,图形强度较高,作业方法简 单。
• 适用范围
– B~E级网
同步图形的扩展
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单基准站(星形网)式
• 形式
– 以一台接收机作为基准站,连续开机观测,其余接收机在其周围 流动观测,流动接收机之间一般不要求同步。 – 流动接收机每观测一个时段,就测得一条与基准站间的同步观测 基线,所有同步基线形成一个以基准站为中心的星形。
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GPS测量规范及规程②
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GPS测量规范及规程③
• 规范的内容 – 国家测量规范的内容
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GPS测量规范及规程③
• 规范的内容 – 城市测量技术规程
13
其他规范及规程
• 若暂无与工程相对应的GPS规范时,可参 照与该工程对应的常规测量规范中的质量 要求,然后以此为依据,套用GPS规范
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点模式
• 适用范围
– B~E级网
多基准站式
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同步图形扩展式
• 形式
– 多台接收机在不同测站上进行同步观测, 在完成一个时段的同步观测后,又迁移到 其它的测站上进行同步观测,每次同步观 测都可以形成一个同步图形,在测量过程 中,不同的同步图形间一般有若干个公共 点相连,整个GPS网由这些同步图形构成。
测量任务书或测量合同书
• 测量任务书与合同书
– 测量任务书
• 测量单位的上级事业性单位主管部门下达的具有强制性约束力的文件。 • 常用于下达计划指令性任务。
– 测量合同书
• 由业主方(或上级主管部门)与测量实施单位所签订的合同,具有法 律效力。 • 市场经济条件下广泛采用的一种形式。
• 测量任务书和合同书的作用
GPS测量与数据处理
黄劲松 武汉大学 测绘学院
©2005~2012. 黄劲松 武汉大学 1 测绘学院
第三章 GPS测量的技术设计
©2005~2012. 黄劲松 武汉大学 2 测绘学院
本章内容
• • • • • • • • 概述 GPS网的精度和密度设计 GPS网的基准设计 GPS网的布网形式 GPS网的图形设计 GPS网的设计准则 GPS网的设计指标 技术设计书的编写
与甲方的关系
• 积极了解甲方要求
– 网的用途及质量要求
• 积极与甲方进行沟通
– 成果内容及形式 – 质检指标
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2. 精度和密度设计
17 ©2005~2012. 黄劲松 武汉大学 测绘学院
GPS测量的等级①
• 我国GPS测量规范( GB/T 18314-2009 ) 所规定的网的等级
级别 A B C D E 用途 国家一等大地控制网,全球性地球动力学研究,地壳形变测量和精密定轨等 国家二等大地控制网,地方或城市坐标基准框架 ,区域性地球动力学研究,地壳形 变测量,局部形变监测和各种精密工程测量等 三等大地控制网,区域、城市及工程测量的基本控制网等 四等大地控制网 中小城市、城镇及测图、地籍、土地信息、房产、物探、勘测、建筑施工等的控制 测量等
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1. 概述
©2005~2012. 黄劲松 武汉大学 4 测绘学院
1.1 技术设计及其作用
©2005~2012. 黄劲松 武汉大学 5 测绘学院
技术设计的内涵
• 技术设计
– 依据:GPS网的用途及用户的要求,GPS测量 规范(规程), – 内容:基准、精度、密度、网形及作业纲要 (如观测的时段数、每个时段的长度、采样间 隔、截止高度角、接收机的类型及数量、数据 处理的方案)的具体规定和缺点
– 图形强度弱,可靠性低。
• 适用范围
– 不适用于等级GPS控制网测量, – 可用于对可靠性要求不高的等外GPS测量 。
单基准站式的布网
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确定布网方案应顾及的问题
• • • • 网的质量要求 所具备仪器的数量 测区测绘基础设施(是否可利用CORS) 网点的分布形态
– 面状还是带状
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位置基准设计②
• 独立网和附和网
– 独立网
• 采用最小约束平差、自由网伪逆平差或拟稳平差时, 网平差中仅引入了位置基准,无多余约束条件,对 网的定向和尺度无影响。
– 附合网
• 采用约束平差时,起算数据多于必要的起算数据数, 在确定网位置基准的同时也会对网的方向和尺度产 生影响。
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尺度基准设计
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GPS测量的等级②
• 我国城市测量规程(CJJ 73-97 )所规定 的网的等级
等级 二等 三等 四等 一级 二级 平均距离 (km) 9 5 2 1 <1 a (mm) ≤10 ≤10 ≤10 ≤10 ≤15 b(10-6) ≤2 ≤5 ≤10 ≤10 ≤20 最弱边相对中误差 1/12 万 1/8 万 1/4.5 万 1/2 万 1/1 万
注:当边长小于 200 m 时,以边长中误差应小于 20 mm。
基线向量的弦长中误差: a2 bd 2
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各级GPS测量的精度及密度要求
坐标年变化率中误差 级别 水平分量/ (mm/a) A 2
相邻点基线分量中误差 级别 水平分量/ mm B C D E 5 10 20 20 垂直分量 mm 10 20 40 40
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会战式
• 形式 – 多台GPS接收机集中在一段不太长的时间内,共同作 业。 – 分批观测模式,即一段时间里所有接收机在同一批点 上进行多天、长时段的同步观测;然后,所有接收机 又都迁移到另外一批点上进行相同方式的观测,直至 完成所有点的观测。 – 有时也被称为分区观测。 – 所有接收机的地位是对等的,没有主次之分。 • 优点
• 应用
– 界址点、碎部点和低等级控制点(图 根点)
• 工作模式
– Go and Stop – RTK
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多基准站
• 定义
– 两台以上的接收机(基准站)固定不间断观 测,其余接收机流动观测(待定点间一般无 联系)
• 特点
– 抗粗差能力较差
• 应用
– 界址点、碎部点和低等级控制点(图根点)
• 工作模式
• 测量任务书或测量合同书 • GPS测量规范及规程 • 其他规范及规程
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GPS测量规范及规程①
• 现有规范、规程
– 全球定位系统(GPS)测量规范,GB/T 18314-2009 国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会, 2009年。 – 全球定位系统(GPS)测量规范,GB/T18314-2001, 国家质量技术监督局,国家标准,2001 – 全球定位系统(GPS)测量规范,CH2001-92,国家 测绘局,1992 – 全球定位系统(GPS )测量型接收机检定规程 ,国家 测绘局, CH8016-1995 – 全球定位系统城市测量技术规程,CJJ 73-97,建设部, 行业标准,1997 –…
• 技术设计的作用
– 提供了建立GPS网的技术准则, – 项目实施及成果检查验收时的技术依据
6
技术设计的过程
• 确定设计的技术依据 • 进行技术设计
– 精度设计 – 密度设计 – 基准设计 – 图形(结构)设计
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1.2 技术设计的依据
©2005~2012. 黄劲松 武汉大学 8 测绘学院
技术依据
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5. GPS网的图形设计
37 ©2005~2012. 黄劲松 武汉大学 测绘学院
GPS网的基本图形
• • • • 三角形 多边形 附合导线形 星形
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三角形网
• 定义
– 以三角形作为基本图形所构成的GPS网
• 特点
– 优点:几何强度高、抗粗差能力强、可靠性高 – 缺点:工作量大
• 提高图形强度的方法
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方位基准设计
• 决定方位基准的因素
– 网中的起始方位角 – GPS基线向量
• 确定尺度基准的方法
– 利用旧网中的若干控制点作为GPS网中的已知 点进行约束平差
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基准设计的内容及原则
• 设计内容
– 平差方法 – 起算数据的类型、数量及分布
• 设计原则
– 满足项目要求 – 结合现有条件
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4. GPS网的布网形式
垂直分量/ (mm/a) 3
相对精度
地心坐标各分量年平 均中误差/mm 0.5
1108
相邻点平均距离/ km 50 20 5 3
20
精度和密度设计的原则
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