差分GPS測(cè)量原理.ppt

第四章 GPS定位原理,5.7 差分GPS 廈門(mén)理工學(xué)院 空間系,主要內(nèi)容,差分GPS概述 差分GPS原理 差分GPS的分類(lèi) 差分GPS的新進(jìn)展,1. 差分GPS概述,差分GPS產(chǎn)生的誘因 GPS絕對(duì)定位的精度受多種誤差因素的影響，實(shí)時(shí)單點(diǎn)定位精度約1030米，難于滿(mǎn)足某些特殊應(yīng)用的要求。 影響GPS定位精度的主要誤差 1）多臺(tái)接收機(jī)公有的誤差，如衛(wèi)星軌道誤差、衛(wèi)星鐘差等； 2）傳播延遲誤差，如大氣延遲（對(duì)流層延遲、對(duì)流層延遲）等； 3）接收機(jī)固有的誤差，如內(nèi)部噪聲、多路徑效應(yīng)等。 采用差分定位，可完全消除第一部分誤差，可大部分消除第二部分誤差（視基準(zhǔn)站至用戶(hù)的距離）。,差分GPS（DGPS Differential GPS） 定義：利用設(shè)置在坐標(biāo)已知的點(diǎn)（基準(zhǔn)站）上的GPS接收機(jī)測(cè)定GPS測(cè)量定位誤差，用以提高在一定范圍內(nèi)其它GPS接收機(jī)（流動(dòng)站）測(cè)量定位精度的方法， 基準(zhǔn)站發(fā)送的數(shù)據(jù)格式一般遵循RTCM-104協(xié)議。,2. 差分GPS原理,誤差的空間相關(guān)性 在影響GPS定位精度的各類(lèi)誤差中除多路徑效應(yīng)均具有較強(qiáng)的空間相關(guān)性，從而定位結(jié)果也有一定的空間相關(guān)性。 差分GPS的基本原理 利用基準(zhǔn)站（設(shè)在坐標(biāo)精確已知的點(diǎn)上）測(cè)定具有空間相關(guān)性的誤差或其對(duì)測(cè)量定位結(jié)果的影響，供流動(dòng)站改正其觀(guān)測(cè)值或定位結(jié)果。,差分GPS對(duì)測(cè)量定位精度的改進(jìn),差分改正數(shù)的類(lèi)型 位置（坐標(biāo)改正數(shù)）改正數(shù) 基準(zhǔn)站上的接收機(jī)對(duì)GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀(guān)測(cè)，確定出測(cè)站的觀(guān)測(cè)坐標(biāo)，測(cè)站的已知坐標(biāo)與觀(guān)測(cè)坐標(biāo)之差即為位置的改正數(shù)。 距離改正數(shù) 利用基準(zhǔn)站坐標(biāo)和衛(wèi)星星歷可計(jì)算出站星間的計(jì)算距離，計(jì)算距離減去觀(guān)測(cè)距離即為距離改正數(shù)。,位置差分示意圖,距離差分示意圖,位置差分和距離差分的特點(diǎn),位置差分 差分改正計(jì)算的數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單 差分?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量少 基準(zhǔn)站與流動(dòng)站要求觀(guān)測(cè)完全相同的一組衛(wèi)星 距離差分 差分改正計(jì)算的數(shù)學(xué)模型較復(fù)雜 差分?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較多 基準(zhǔn)站與流動(dòng)站不要求觀(guān)測(cè)完全相同的一組衛(wèi)星,載波相位差分,載波相位差分與偽距差分相類(lèi)似 載波相位差分GPS有兩種定位方法，即改正法和求差法。 改正法：基準(zhǔn)站將載波相位的改正量發(fā)送給用戶(hù)站，并對(duì)用戶(hù)站的載波相位進(jìn)行改正實(shí)現(xiàn)定位。 求差法：將基準(zhǔn)站的載波相位發(fā)送給用戶(hù)站，并由用戶(hù)站對(duì)觀(guān)測(cè)值求差進(jìn)行坐標(biāo)解算。,3. 差分GPS的分類(lèi),根據(jù)時(shí)效性 實(shí)時(shí)差分：立即獲得定位結(jié)果，系統(tǒng)和用戶(hù)之間必須建立數(shù)據(jù)通信鏈。 事后差分：不必立即獲得定位結(jié)果，無(wú)需建立數(shù)據(jù)通信鏈。 根據(jù)觀(guān)測(cè)值類(lèi)型 偽距差分：精度較差，但數(shù)據(jù)處理比較方便，被廣泛使用。 載波相位差分：精度較高，但存在周跳的探測(cè)和修復(fù)以及整周未知數(shù)的確定等問(wèn)題，數(shù)據(jù)處理較為復(fù)雜，只有在某些精度要求較高的領(lǐng)域中才被采用。,根據(jù)差分改正數(shù) 位置差分（坐標(biāo)差分） 距離差分 根據(jù)工作原理和差分模型 局域差分（LADGPS Local Area DGPS） 單基準(zhǔn)站差分 多基準(zhǔn)站差分 廣域差分（WADGPS Wide Area DGPS）,單基準(zhǔn)站局域差分,結(jié)構(gòu) 基準(zhǔn)站（一個(gè)）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶(hù),基準(zhǔn)站,數(shù)據(jù)通訊鏈,流動(dòng)站（用戶(hù)）,特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)、模型簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)：差分范圍小，精度隨距基準(zhǔn)站距離的增加而下降，可靠性低,多基準(zhǔn)站局域差分,結(jié)構(gòu) 基準(zhǔn)站（多個(gè)）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶(hù),優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：差分精度高、可靠性高，差分范圍增大 缺點(diǎn)：差分范圍仍然有限，模型不完善,廣域差分,結(jié)構(gòu) 基準(zhǔn)站（多個(gè)）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶(hù) 數(shù)學(xué)模型（差分改正數(shù)的計(jì)算方法） 與普通差分不相同 普通差分是考慮的是誤差的綜合影響 廣域差分對(duì)各項(xiàng)誤差加以分離，建立各自的改正模型 用戶(hù)根據(jù)自身的位置，對(duì)觀(guān)測(cè)值進(jìn)行改正 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：差分精度高、差分范圍大 缺點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建設(shè)費(fèi)用高,4. 差分GPS的新進(jìn)展,廣域差分增強(qiáng)型系統(tǒng) 特點(diǎn) 偽衛(wèi)星技術(shù) 衛(wèi)星通訊技術(shù) 類(lèi)型 LAAS Local Area Augmentation System 采用地基偽衛(wèi)星 WAAS Wide Area Augmentation System 采用空基偽衛(wèi)星 采用通訊衛(wèi)星發(fā)送差分改正數(shù),網(wǎng)絡(luò)RTK 原理 利用基準(zhǔn)站網(wǎng)計(jì)算出用戶(hù)附近某點(diǎn)（虛擬參考站）各項(xiàng)誤差改正，再將它們加到利用虛擬參考站坐標(biāo)和