GPS 北斗定位原理

2、广域差分
1.广域差分(WADGPS ):
一般由一个主控站,若干个GPS 卫星跟踪站,一个差分信号播发 站,若干个监控站,相应的数据通
讯网络和若干个用户站组成。
2.原理：是对GPS观测量的误
差源分别加以区分和“模型化”,然 后将计算出来的每一个误差源 的误差修正值(差分值)通过数据 通讯链传输给用户,对用户在 GPS定位中的误差加以修正,以
• 开阔地区的加密测量、工程定位及碎部测量、道路测量、 地籍测量等
3. 动态相对定位原理
• 建立基准站，并安置GPS接收机，连续跟踪所有可见
定义
卫星。另一台GPS接收机，安置在运动载体上，其上 的GPS接收机与基准站的GPS接收机同步观测GPS卫 星，以确定载体在每个观测历元的瞬时位置。
特点 误差
2.相对定位原理
利用两台以上的接收机测定观测点 至某一地面参考点（已知点）之间 的相对位置，即测定未知点到已知 点的坐标增量，称之为相对定位。 主要分为静态相对定位、动态相对 定位、准动态相对定位。
2-1.静态相对定位
• 接收机处于静止状态下，确定观测站坐标。接收 机连续地在不同历元同步观测不同的卫星，测定 卫星至观测站的伪距，求得坐标。 • 一般均采用测相伪距观测值作为基本观测量，为 了获得可靠的载波相位的整周未知数，一般需要 较长的观测时间（1-3小时）。
一、目前世界上主要四大定位系统
二、 GPS系统组成与原理
三、 GPS定位分类及原理
四、GPS差分分类及原理
五、北斗一号、二号构成及特点
三、GPS定位方法分类
参考点位置
用户接收机状态
1.绝对定位：以地球质心为参考点，根据卫星星 历确定的瞬时坐标，直接确定用户的绝对位置，
1.静态定位：接收机相 对周围点没有变化。
播的导航信号。
• 种类有：导航型、 精密测地型、授
• 可保证在地球上
任一点任意时刻 有4颗以上的卫星 观测。
航电文、卫星星
历等信息。 • 注入站：注入导 航电文。
时型。
GPS原理
1.原理：利用空间分布的卫星与地面点的距离交会得出地面点位置
X 、Y、Z为三维空间坐标 C为光速，δ 为接收机钟差
目录
定义
特点 使用
• 精密工程测量网、工程变形或地壳运动监测网、 国家级或全球性大地控制网
范围
相对定位的求差方式
• 利用观测量的不同组合求差进行相对定位，可以有效消除观测量的相 关误差，提高相对定位精度，方式如下： • 1.单差：不同观测站同步观测同一颗卫星所得观测量之差
相对定位的求差方式
• 2.双差：不同观测站同步观测同组卫星所得观测量单差之差
测速精度0.2米/秒。
5、北斗二号导航系统与GPS参数对比
• 下面是与GPS一些参数的对比表
项目 空间组成 地面组成 定位精度 测速精度 授时精度 用户设备 功能 覆盖范围 GPS 24颗卫星分布6个轨道 主控站、监测站、注入站 民用10米，军用5-6米 0.1米/秒 30纳秒 GPS接收机 定位、导航、测速、授时 全球 北斗二号 5颗静止和30颗非静止 主控站、监测站、注入站 民用10米，军用5-6米 0.2米/秒 50纳秒 与GPS、GLONASS、GALILEO等兼容 定位、导航、测速、授时、短报文通信 亚太（2012）-全球（2020）
精度为 米级
观测站的绝对坐标。主要用于大地测量。
接收机安装在载体上，处于动态，确定载体的瞬时绝 对位置，精度不高，应用于飞机、船舶、陆地车辆等 运动载体导航。
精度10 至40米
动 态 绝 对 定 位
由于卫星星历误差、接收机时钟与卫星时钟同步差、大气折射误差等各种误 差，导致其精度不高，无法满足精密定位的需求，相对定位应运而生。
达到削弱这些误差源和改善用
户GPS定位精度的目的。
3、VRS RTK原理
• 根据若干基准站的观测值，建立区域内的GPS主要误差模型，控制中 心将这些误差从基准站的观测值中减去，形成“无误差”的观测值， 再加上用户的观测值，在移动站附近建立起一个虚拟参考站，移动站 与虚拟参考站进行载波相位差分改正，实现实时RTK。
二、 GPS系统组成与原理
三、 GPS定位分类及原理
四、GPS差分分类及原理
五、北斗一号、二号构成及特点
GPS差分分类
01
根据时效分类
实时差分 事后差分
根据差分修正数
位置差分 距离差分
02
。
03
根据安装观测值
伪距差分 载波相位差分
根据工作原理和模型
局域差分（LADGPS) 单基站差分 多基站差分（VRS RTK) 广域差分(WADGPS)
卫星导航定位系统与原理
关于GPS、BDS定位原理
目录
一、目前世界上主要四大定位系统
二、 GPS系统组成与原理
三、 GPS原理及分类
四、GPS差分分类及原理
五、北斗一号、二号构成及特点
一、目前世界上主要四大定位系统
GLONASS
GPS 美国
俄罗斯
BDS 中国
GAILEO 欧洲
目录
一、目前世界上主要四大定位系统
• 由基准站接收机通过数据链发送修正信息，用户站接受
基准站的修正数据，对用户站观测进行修正，这种数据 处理本质上是求差处理，因此又称差分GPS定位 • 卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差 • 传播延迟误差 • 接收机固有误差噪声、通道延迟、路径效应（不可避免）
目录
一、目前世界上主要四大定位系统
协议地球坐标系为WGS-84坐标系。
2.相对定位：2台以上接收机测定观测点到已知 参考点的相对位置。
2.动态定位：接收机处
于运动状态。
1.绝对定位原理
绝对定位原理分为静态绝对定位和动态绝对定位如下：
静 态 绝 对 定 位 接收机静止，可以连续地在不同历元同步观测不同的 卫星，测定卫星至观测站的伪距，通过数据处理求得
二、 GPS系统组成与原理
三、 GPS原理及分类
四、GPS差分分类及原理
五、北斗一号、二号构成及特点
二、GPS系统组成
1
3
2
一、GPS构成
1.空间部分
• 24颗卫星分布在6
2.地面监控系统
• 监测站：采集
3.用户设备
• 用于接收卫星发
个轨道面（其中
有3颗卫星是备 用）。
GPS卫星数据和
当地环境数据。 • 主控站：编算导
• 3.三差：不同历元同步观测同组卫星所得的观测量双差之差
2.准态相对定位原理
• 将一台GPS接收机固定在基准站不动，而另外一台接
定义Hale Waihona Puke Baidu
收机在其周围的观测站流动，在每个流动站静止几分钟， 以确定流动站与基准站之间的相对位置，又称“走走停 停”法（Go and stop)。
特点
使用 范围
• 其观测效率比经典静态相对定位方法高，需要连续持续 跟踪，一旦失锁，必须要重新进行。
04
1、局域差分
1.局域差分(LADGPS ):在局部区域中应
用差分GPS技术，在区域中布设一个差分 GPS网，该网由若干个基准站和一个监控 站组成。用户通过接收多个基准站所提供 的修正信息，获得更高精度的定位结果。 LADGPS的作用半径比较小,例如通常伪距 差分的作用半径不超过150 km,这时用户站 的实时定位精度一般可提高至±3 m～5 m.
4、北斗二号导航系统构成与原理功能
北斗二号卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止
轨道卫星组成，提供两种服务方式，即开放服务和授权服务。
开放服务是在服务区免费提供定 位、测速和授时服务，定位精度 为厘米级，授时精度为50纳秒，
授权服务是向授权用户提供更安
全的定位、测速、授时和通信服 务以及系统完好性信息。
通信，完成对每个用户的精确定位，并将定位信息以短信方式通 过卫星直接发送个给用户。
缺点：不能覆盖两极地区，赤道附近定位精度差，只能 二维主
动式定位，且需提供用户高程数据，不能满足高动态和保密的军 事用户要求，用户数量受一定限制
3、北斗一号导航系统可实现功能
1.定位：快速确定用户所在位置，
向用户及主管部门提供导航信息 2.通信：用户与用户、用户与控 制中小均可实现双向短包文通信 3.授时：中心控制系统定时发送 授时信息
目录
一、目前世界上主要四大定位系统
二、 GPS系统组成与原理
三、 GPS定位分类及原理
四、GPS差分分类及原理
五、北斗一号、二号构成及特点
1.北斗一号导航系统构成
空间部分3课卫 星（1颗备用）
用户接收机
地面控制管理部分
用户指挥机
2、北斗一号导航系统构成与原理
原理：有源导航定位，双星定位系统。两颗卫星同时进行双向
服务时段
全天候
全天候