测量教案8章GNSS测量
工程测量8 GNSS测量的原理与应用教案
2020年3月19日
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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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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。
THANKS
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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
工程测量课件：全球卫星导航系统(GNSS)简介
➢ 卫星位置、卫星钟差从卫星导航电文中获得
➢ 对流层延迟采用经验模型计算
➢ 电离层延迟采用经验模型计算或双频方法消除
➢ 忽略卫星钟差残余误差等误差的影响
只有天线（待测点）坐标、接收机钟误差四个未知数
1
(
X
i S
X )2
(YSi
Y )2
(ZSi
Z)2 2
ctr
i
I
cts
6. GNSS定位基本方法-1伪距单点（绝对）定位
1 +tP 2 +tP 3 +tP 4 +tP
( X1 X P )2 (Y1 YP )2 (Z1 ZP )2
( X 2 X P )2 (Y2 YP )2 (Z2 ZP )2
( X 3 X P )2 (Y3 YP )2 (Z3 ZP )2
( X 4 X P )2 (Y4 YP )2 (Z4 ZP )2
4.2 GNSS接收机分类
(1)按用途 导航型接收机、测地型接收机、授时型接收机、姿态测量型等
(2)按系统类型 单系统接收机、多系统接收机
能同时接收GPS、GLONASS、BDS、GALILEO等卫星信号的接收机，简称为GNSS卫星 定位接收机。
优越性： 增加接收卫星数 提高效率 提高定位的可靠性和精度
服务五大功能。
1.概述- 1卫星导航系统的现状
（4）GALILEO系统 欧盟欧盟通过欧洲空间局和欧洲导航卫星系统管理局建造， 2005年开始研制，正在建设中 基于GALILEO地球参考框架（GTRF），与最新的ITRF保持在3cm(2sigma)以内。
1.概述-2卫星定位技术的应用
1.2卫星定位技术的应用
4. GNSS接收机-1GNSS接收机构成
《GNSS定位测量》课程标准
《GNSS定位测量》课程标准一、课程性质、地位和作用GNSS定位测量技术现已广泛应用于国民经济建设的各个领域，并积极引领着测绘科学技术的新发展，代表了工程测量技术的先进性和高科技性，在现代测绘科学技术教学中处于重要地位。
《GNSS定位测量》是测绘地理信息技术专业的专业核心技能课程，并承担测绘地理信息技术专业《GNSS定位测量》精湛技能认证项目。
二、教学基本要求本课程以工学结合、任务驱动、情境导入为教学理念。
授课对象主要是高职高专类测绘地理信息技术、工程测量技术、摄影测量与遥感技术、测绘工程技术、地籍测量与土地管理等测绘类专业学生，同时水利水电工程、工程监理、道路与桥梁、房屋建筑技术、市政工程技术、施工技术与管理、水文与水资源等相关专业的学生也可以使用。
针对测绘在各行业的中应用，国家测绘地理信息局与劳动和社会保障部共同组织确定了大地测量员、摄影测量员、地图制图员、工程测量员和地籍测绘员5个测绘行业特有职业。
这5个职业与房产测量员一起构成了测绘行业6个特有职业。
通过对大地测量、摄影测量、地图制图、工程测量、地籍测量和房产测量等岗位进行调研，并对工作内容进行总结，对工作所需要的能力要求进行分析，确定工作任务。
设置教学项目和任务。
大地测量员、摄影测量员、地图制图员、工程测量员、地籍测量员和房产测量员6个职业的工作任务分析表参见表2。
表1 大地测量员工作任务分析表三、课程教学方法与手段本课程教学过程中使用的教学方法有：讲授法、案例教学法、情景教学法、讨论法。
1.讲授法。
讲授法是最基本的教学方法，对重要的理论知识的教学采用讲授的教学方法，直接、快速、精炼的让学生掌握，为学生在实践中能更游刃有余的应用打好坚实的理论基础。
2.案例教学法。
在教师的指导下，由学生对选定的具有代表性的典型案例，进行有针对性的分析、审理和讨论，做出自己的判断和评价。
这种教学方法拓宽了学生的思维空间，增加了学习兴趣，提高了学生的能力。
案例教学法在课程中的应用，充分发挥了它的启发性、实践性，开发了学生思维能力，提高了学生的判断能力、决策能力和综合素质。
静态GNSS测量介绍课件ppt全
4 静态GPS操作流程
4.数据下载
用串口下载数据：
用中海达接收机管理软件；可以通过串口连接方式下 载和删除文件，格式化主机。
用USB下载数据：
使用USB进行U盘拖拽式下载方式，不需传输软件；但 USB方式不能编辑或删除主机里文件。
数据下载：
4 静态GPS操作流程
串口数据线 USB数据线
5 静态GPS操作流程
GPS基线向量网的设计原则
3. 提高精度的原则
• 网中距离较近的点一定要进行同步观测，以获得它们 间的直接观测基线。
• 建立框架网。 • 最小异步环边数不大于6 。 • 适当引入高精度测距边。 • 若要进行高程拟合，水准点密度要高，分布要均匀，
且要将拟合区域包围起来。 • 适当延长观测时间，增加观测时段。 • 选取适当数量的已知点，已知点分布均匀。
• 执行主程序，启动后处理软件：选择『文件』菜单的【新 建项目】 进入任务设置窗口。在“项目名称”中输入项 目名称，同时可以选择项目存放的文件夹，“工作目录” 中显示的是现有项目文件的路径，按【确定】完成新项目 的创建工作。
HGO数据处理 项目属性设置
• 选择『文件』菜单的【项目属性】，系统将弹出项目属性设 置对话框，用户可以设置项目的细节，这里主要是对限差项 进行设置：
选点注意事项
4 静态GPS操作流程
4．为便于观测作业和今后的使用，测站应选在交通 便利、上点方便且易于保存的地方。
条件不好如何测量？ 对于控制网中的一些特殊点,如已知点、某些
待测点根本无法满足1~3条的选点要求而又必须测 量的情况下，我们可以适当的延长观测时间及事先 通过星历预报软件预测当地条件下的卫星运行情况 ，选择无遮挡方向卫星多的时候进行静态观测。
GNSS测量原理及应用讲课教案
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。
测量教案8章GNSS测量
• 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。
• 2) 数据码 • 导航电文——D码 • 含卫星星历，卫星工作状态，时间系统， • 卫星时钟运行状态，轨道摄动改正，大气折射改正 • 由C/A码捕获P码信息 • 导航电文——二进制码 • 依规定格式按帧发射 • 每帧电文长度——1500bit，播送速率——50bit/s
• 8.3.2 伪距定位 • 1) 单点定位 • GPS接收机安置于测点，锁定4颗以上卫星 • 将收到的卫星测距码与接收机产生的复制码对齐 • 测量与锁定卫星测距码到接收机传播时间Δti • 求出卫星至接收机的伪距 • 从锁定卫星广播星历获取卫星空间坐标 • 距离交会原理解算天线点三维坐标 • 伪距观测方程有4个未知数 • 锁定4颗卫星时方程有唯一解 • 没考虑大气电离层和对流层折射误差、 • 星历误差影响，单点定位精度不高 • C/A码定位精度——25m，P码定位精度——10m
• 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。
• 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 • 两个时钟不同步对测距结果的影响——c(vT－vt) • 卫星广播星历含卫星钟差vt——已知 • 接收机钟差vT未知——观测方程解算 • 卫星→接收机的空间距离——
GNSS测量原理教程
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）
正常高系统
正常高系统是以似大地水准面为基准的高 程系统，某点的正常高是该点到通过该点 的铅垂线与似大地水准面的交点之间的距 离。 （似大地水准面到参考椭球面的距离称为高程 异常） 常见的是56黄海高程系统和85国家高程系统
广州中海达卫星导航技术股份有限公司
概述
GPS是英文Global Positioning System的 缩写,意为全球卫星定位系统。它是美国国防部为 满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精 度导航和定位的需要而建立的。该系统于 1973年 开始设计、研究，历时20年，耗资约200亿美元， 于1993年6月系统建成并投入使用。它从根本上 解决了人类在地球上的导航和定位问题，在军事 和工农业等领域得到了广泛的应用。给导航和定
H
b
a
f 纬度 经度
f
H 椭球高
椭球模型
WGS-84：a=6378137m，f=1/298.257223563
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。
GPS信号
载波信号：调制有导航电文和伪随 机码，有两种：L1（19cm， 1575.42MHz）；L2（24cm， 1227.60MHz） 伪随机码：是一个“开”、“关” 脉冲的序列，由卫星产生并发送至 用户接收机，调制导航电文形成组 合码，C/A码和P码两种 导航电文：关于卫星轨道、时钟改 正和其它系统状态信息的低频信号
GNSS测量技术：GNSS相对定位原理
— 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
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
目
CONTENCT
《GNSS测量与数据处理》教学大纲2
GNSS测量与数据处理一、课程说明课程编号：010436Z10课程名称（中/英文）：GNSS测量与数据处理/ GNSS surveying and data processing课程类别：必修学时/学分：40/2.5（其中实验学时：12）先修课程：测量平差、大地测量学基础适用专业：遥感科学与技术教材、教学参考书：1.《GPS测量与数据处理（第二版）》，李征航、黄劲松编著，武汉大学出版社，2010年二、课程设置的目的意义该课程为我校测绘工程专业的传统特色课程，也是测绘工程专业工程测量学方向的一门专业必修课。
GNSS作为一种全天候、高精度的导航定位技术，已在测绘部门的空间信息位置采集、工程控制网建设、工程变形监测等领域有着极其广泛的应用。
通过本课程的学习，要求学生掌握GNSS定位原理及发展概况，GNSS导航定位的时空框架，GNSS系统组成及信号结构，GNSS误差源及改正方法，GNSS观测值模型及定位方法，GNSS工程控制网的建立及数据处理方法。
三、课程的基本要求对应的专业培养要求1.3.2专业知识（3）掌握不同等级控制网的设计、布设、施测与数据处理的技术方法及工程实施流程；（6）了解卫星定位连续运行参考基准网的布设及数据处理，了解精化似大地水准面的设计、实施及数据处理。
2.1.2掌握测绘工程的设计、施测和数据处理工作。
2.1.3工程设计中，能理解工程应用要求，掌握外业施测和内业数据处理方法，严格贯彻专业设计规范和专业设计流程，选用合适仪器、布设与施测方案、数据处理方法及软件。
参与工程设计文件（设计投标书，工程可行性研究报告、技术设计书等）的编纂，并能进行设计方案说明与详细方案比选。
2.2.4思维活跃，具有开拓创新的意识与能力及较强的自学能力，能与时俱进地学习，适应未来发展的要求。
3.1.1能够控制自我并了解、理解他人需求和意愿；既能独立工作，又具有团队合作精神，适应竞争学会合作。
3.3.1具有良好的心理承受能力和抗压能力。
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
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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
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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。
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• 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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8
• 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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4
• GPS卫星
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5
• GPS卫星
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6
• 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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7
• 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。
• 2002年3月24日欧盟决定研制组建自己的
• 民用卫星导航定位系统—— Galileo系统
• Galileo卫星——27颗工作卫星+3颗备用卫星
• 30颗卫星均匀分布在3个轨道面,运行周期12h
• 卫星高度23616km,轨道倾角56o,总投资34亿欧元
• 2005年12月28日第一颗Galileo试验卫星进入轨道
编辑pp15
• Compass卫星
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• Compass卫星
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• 西昌卫星发射中心“长征三乙”运载火箭发射 • 第16颗北斗导航卫星(2012年10月25日23时33分)
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19
• 4) 欧盟Galileo系统
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21
• 欧盟Galileo卫星
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• 欧盟Galileo卫星
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• 欧盟Galileo卫星
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• 8.1 GPS概述 • GPS定位原理——空间测距交会 • P点安置GPS接收机，接收卫星发射的测距码信号 • 在接收机时钟控制下 • 解出测距码从卫星→接收机的时间——Δt • 乘光速c、加卫星时钟与接收机时钟不同步改正 • 算出卫星→接收机的空间距离——
• 伪距观测方程——
• 4个未知数——xP，yP，zP，vT • 应同时锁定4颗卫星观测，解算。
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• 观测A，B，C，D四颗卫星的伪距方程——
• 解方程算出P点坐标——xP，yP，zP
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• 8.2 GPS的组成 • 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
altitude ~23616 km SM A 29993.707 km
inclination 56 degrees
27 + 3 satellites in three M edium Earth O rbits (M EO )
• period 14 hours 4 m in • ground track repeat about 10 days
9
• GLONASS卫星星座(3轨道×8颗=24颗)
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• GLONASS卫星
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• GLONASS卫星
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• GLONASS-M卫星模型
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13
• 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 • 2012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。
• 2012年10月25日,我国发射第16颗北斗卫星(5+30)
• “北斗”系统将于2012年前具备亚太地区服务能力
• 2020年左右具备覆盖全球的服务能力。
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• 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。
• 2006年1月12日,卫星开始向地面发送信号。
• Galileo系统是一种多功能的卫星导航定位系统
• 有公开服务,安全服务,商业服务,政府服务功能
• 只有前两种服务是自由公开的
• 后两种服务需要经过批准后才能使用。
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• Galileo卫星运行轨道
G ALILEO D AT A
W alker 27/3/1 C onstellation
• 两个时钟不同步对测距结果的影响——c(vT－vt) • 卫星广播星历含卫星钟差vt——已知 • 接收机钟差vT未知——观测方程解算 • 卫星→接收机的空间距离——
• 未考虑大气电离层，对流层折射误差影响 • 不是卫星→接收机的几何距离——伪距
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• 测距时刻——ti • 接收卫星Si广播星历解算出—— • Si在WGS-84坐标系的三维坐标——xi，yi，zi • 则Si卫星→P点的空间距离——