卫星导航技术的现状与发展(三)教程

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测图作业
全站仪＋SZCORS的定位服务
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3.市公安交通及公路管理的应用
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国内GNSS连续跟踪网概况
省级参考站网： 广东省参考站网 江苏省参考站网 浙江省参考站网 福建省参考站网 河北省参考站网 山东省参考站网 河南省参考网站 内蒙参考站网 武汉市参考站网 哈尔滨市参考站网 青岛市参考站网 淄博市参考站网 苏州市参考站网
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一、GNSS差分技术
坐标为： ( X 0 , Y0 , Z0 )
X
1.位置差分原理
基准站：已知 GPS测得的准备为：( X , Y , Z )
基准站求得： X X
0
Y Y0 Y
基准站将这些改正数发给用户接收机，用户接收机 利用这些改正数改正测得的点的坐标，提高点位精度。
1.主要用于水利工程建设：工程控制测量、施工放 样、水工涵洞贯通测量，水利工程地形图测绘； 2.河道和水工建筑变形测量：大坝位移、堤坝测量； 3.水土保持：土地利用、水土流失、滑坡监测；
4.防洪抢险：堤坝监测、防洪指挥调度其要求精度 从毫米到米级。实时性要求比较高。需采用 RTK 技术。
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10. 地质灾害上应用
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五、技术上的思考
1.研发自主产权的新一代CORS管理与服务平台 – 提供NETRTK、PPP、RTD、RTK等多种服务 – 适合中国的通信网络 2.探索省级、国家级系统的建立方法。 多中心系统的构造技术 多中心、多用户、大区域系统的管理与服务技术 系统可靠性、可用性、精度等服务质量保障技术。 3.多套系统的资源共享技术 共享资源，避免重复投资。
四、RTK 技术的应用
GPS从大地测量及工程控制测量向地形测量、施 工放样、变形监测及机械施工控制方向发展。 •城市基础建设—城市控制网测量 •城市规划应用 •国土资源调查(林业、矿产、国土) •地籍及房地产测绘 •水利工程控制及施工测量 •滑坡及泥石流等地质灾害测量 •机械和结构物的安全监测 •大气监测
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二、网络RTK技术
在常规RTK和差 分GPS技术基础上 发展的一种新技术。 在较大区域内建立 多个坐标已知的 GPS基准站，构成 地区网状覆盖，以 此为基础，计算和 发播相位观测值误 差改正信息，对用 户进行实时改正的 定位。
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德国SAPOS
德国国家测量管理部门 联合德国测量、运输、 建筑、房屋和国防等部 门，把各部门的差分 GPS计划协调统一起来， 建立的一个长期连续运 行的、覆盖全国的多功 能差分GPS定位导航服 务体系， 同时SAPOS也构成了德 国国家动态大地测量框 架。
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5．RTK应用从工程走向机械和结构物的安全监测
• RTK技术在工程中应用很普遍如：用于图根控制、
地形测绘、房地产测量、施工放样等。
• 这些年开始用于大型结构物安全监测、机械自动 化安装吊装，如大楼、大桥安全监测；施工机械 自动监控、集装箱吊装等有广阔应用前景。
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全国GPS连续运行基准站网络
乌鲁木齐
哈尔滨
北京
西宁
武汉 拉萨
海南
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三、 CORS连续运行网络
国外GNSS连续跟踪网概况 •美国:由美国国家大地测量局牵头、联邦防空局等 多家单位共同建立的250个GPS基准站覆盖全美系统。 该系统主要通过因特网向全美和全球用户提供基准 站坐标和基准站观测数据。用户可通过因特网卸载 CORS基准站数据进行事后精密定位。 •德国 :建立了一个由200个左右GPS跟踪站组成的长 期运行、覆盖全国的多功能GPS差分定位导航服务体 系，作为国家的空间数据基础设施。系统将取代原 由标石组成的国家大地点，构成德国新的国家动态 大地测量框架 •日本 :建设1200个遍布全日本的格网式GPS永久站 阵列，形成国家的现代“电子大地测量网点”及超 高精度的地壳运动监测网络系统。
公路局需求： 1.公路规划、设计、勘查测量； 2.公路施工测量； 3.公路维护测量； 4.大桥安全性监测； 交通管理局： 车辆管理和调度，以及车辆导航所需精度从厘米级 到米级、需要RTK和RTD。
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4.水利部门的应用
水利部门对GNSS需求面比较广。
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RTK 应用
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6. 应用于农业飞防
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7.科学实验FAST望远 镜
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五、技术上的思考
4.低成本的系统建造技术 – 低使用费用：通信费用 • 系统内部通信费用 • 系统向用户的通信费用 – 低工程成本 5.系统测试技术 6.系统实时监控和管理技术 – 完好性监测技术 – 智能化、分布式的系统管理技术
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二、网络RTK技术
网络RTK测量特点： 1.用户只需用一台接收机 接收差分信号即可达到 厘米级精度定位。 2.定位速度快。 3.定位精度高。 4.操作简单。 5.费用低。
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1Βιβλιοθήκη Baidu城市规划的应用
市政建设规划对GNSS的需求： 1.用于城市建设规划测量：需要各种大中比例尺地 形图测绘和更新； 2.市测绘院的需求：建立北京市动态测量坐标框架、 作为测量基准、测绘各种比例尺地形图； 3.满足各种土建工程测量任务：设计、施工、放样、 竣工、管理； 4.大型建筑物变形及地面沉降测量。 这些任务要求精度比较高、有的要求实时性强， 所以需要RTK技术。
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• 城市参考站网： 深圳市参考站网 上海市参考站网 北京市参考站网 天津市参考站网 福州市参考站网 昆明市参考站网 南京市参考站网 广州市参考站网 成都市参考站网 合肥市参考站网 西安市参考站网 重庆市参考站网 南宁市参考站网
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利用 GNSS 进行北京地区大气水汽分布测试。进行 城市小区域中短期预报水汽含量。为满足奥运场 馆或大型活动对天气预报的要求， GNSS 基准点间 隔应在30KM左右。
GNSS 气象学要求厘米级地心坐标、亚米级卫星轨 道。要求 GNSS 数据实时性强，至少每隔半小时回 传一次。
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二、网络RTK技术
原理： • 在一个地区建立若干个基准站，组成基准站网，基 准站间距可由30-90公里。 •基准站GNSS观测数据实时传到中心站，中心站经过 数据处理，在流动站附近建立虚拟参考站，并将虚拟 参考站观测数据通过无线通信网发布给定位用户。 •用户根据这个数据改正观测值，以提高定位精度。 • 无线通信可通过互联网GPRS, CDMA进行RTCM数据传 输
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2.市国土地和房屋管理的应用
主要用于：
1.土地管理：包括土地规划、土地调查、土地征用 管理等；
2.房屋管理：城镇和村庄地籍调查、房产权管理、 房屋测绘、房产纠纷调查； 3.矿产管理：矿产资源开发，矿产资源勘查、评价， 矿产资源保护和产权纠纷，地质灾害监测和防治 要求精度在厘米级，需要RTK和RTD技术。
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卫星导航定位技术的现状与发展 （三）
GNSS应用新技术
解放军信息工程大学测绘学院 翟 翊
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一、GNSS差分技术
原理： • 将己知坐标点(基准点)上安置的卫星定位接收机 所接收的卫星信号(载波相位)，用于流动站观测 信号的改正。以消除卫星钟、卫星星历误差；减 弱电离层、对流层对定位的影响。 • 基准站可以由一个或若干个固定参考站组成，差 分改正数据可从各个站播发，也可从数据中心播 发。每一个参考站服务于一定作用半径内所有的 GNSS 用户。对于准实时定位或实时精密定位的用 户服务半径可以达到15公里。数据链可以用无线 电台，也可用GPRS/CDMA。
要求：基准站与用户观测同一组卫星，近距离可以， 距离较远就很难。
Z Z 0 Z
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一、GNSS差分技术
要求：基准站与用户观测同一组卫星，近距离 可以，距离较远就很难。
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二、网络RTK技术
网络RTK的工作过程 •各基准站将同步观测数据传输给控制中心。 •流动站将单点定位获得近似三维坐标传输给控制中心。 •控制中心根据流动站和基准站发送的信息，实时的进 行处理和计算分析，获得流动站 虚拟基准站的观测数 据。 •虚拟基准站的观测数据通过无线通信网传输给流动站。 •流动站将观测数据和接收到虚拟基准站观测数据数据 联合实时处理，获取精确三维坐标，
馈源仓
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8.林业部门的应用
1.森林保护测量； 2.森林播种和飞防系统。 其所需精度为厘米级和米级，需用RTK和RTD技术。
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9.气象部门的应用
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定向天线 Modem
全向天线
基准站1
市话网
基准站3 市话网
用户
基准站2 用户
市话网 基准站4
市话网
FM电台 监控分析中心 卫星定位信号 发射台 进入移动电 话系统 市 电 信 局 基准站5 市话网
连续运行卫星定位导航服务系统结构及通信网络示意图
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一、GNSS差分技术
2.载波相位差分（RTK – Real Time Kinematic）
由基准站将载波相位观测值及基准站信息仪器发送 给用户，用户将接收到的GPS卫星载波相位与基准站 的载波相位组成差分观测值，通过实时处理确定用户 位置。 3.广域差分（WADGPS） 建立一个主差分站，将若干个基准站与主站一起 组成差分GPS网。主差分站接收各个基准站的差分GPS 信号，将其组合形成在扩展区域内的有效差分 GPS改 正电文，发送给用户站。
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三、 CORS连续运行网络
利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定
位服务综合系统（Continuous Operational Reference System，缩写为CORS）已成为城市 GPS应用的发展热点之一。CORS系统是卫星定位技 术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方 位、深度结晶的产物。