GPS原理及應(yīng)用第十二講

1、 武漢大學(xué)武漢大學(xué) 測(cè)繪學(xué)院測(cè)繪學(xué)院 GPSGPS原理及其應(yīng)用課程組原理及其應(yīng)用課程組GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用 ( (十二十二) )GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用第四章第四章 距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位4.8 差分差分GPSGPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用概述概述 差分差分GPS產(chǎn)生的誘因：產(chǎn)生的誘因：絕對(duì)定位精度不能滿絕對(duì)定位精度不能滿足要求足要求 GPS絕對(duì)定位的精度受絕對(duì)定位的精度受多種誤差因素的影響，多種誤差因素的影響，完全滿足某些特殊應(yīng)完全滿足某些特殊應(yīng)用的要求用的要求 美國(guó)的美國(guó)的GPS政策對(duì)政策對(duì)GPS絕對(duì)定位精度的影響絕對(duì)定位精度的影響（選擇可用性（選擇可用性SA）

2、SA關(guān)閉前后關(guān)閉前后GPS絕對(duì)定位精度的變化絕對(duì)定位精度的變化距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 差分差分GPS 概述概述GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用概述概述 差分差分GPS（DGPS Differential GPS） 利用設(shè)置在坐標(biāo)已知的點(diǎn)（基準(zhǔn)站）上的利用設(shè)置在坐標(biāo)已知的點(diǎn)（基準(zhǔn)站）上的GPS接收機(jī)測(cè)定接收機(jī)測(cè)定GPS測(cè)量定位誤差，用以提高在一測(cè)量定位誤差，用以提高在一定范圍內(nèi)其它定范圍內(nèi)其它GPS接收機(jī)（流動(dòng)站）測(cè)量定位接收機(jī)（流動(dòng)站）測(cè)量定位精度的方法精度的方法 RTCM-104格式格式距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 差分差分GPS 概述概述GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用影響絕

3、對(duì)定位精度的主要誤差影響絕對(duì)定位精度的主要誤差 主要誤差主要誤差 衛(wèi)星軌道誤差衛(wèi)星軌道誤差 衛(wèi)星鐘差衛(wèi)星鐘差 大氣延遲（對(duì)流層延遲、對(duì)流層延遲）大氣延遲（對(duì)流層延遲、對(duì)流層延遲） 多路徑效應(yīng)多路徑效應(yīng) 對(duì)定位精度的影響對(duì)定位精度的影響。通常大于等效距離誤差定位精度1PDOPPDOP距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 差分差分GPS 影響絕對(duì)定位精度的主要誤差影響絕對(duì)定位精度的主要誤差GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用差分差分GPS的基本原理的基本原理 誤差的空間相關(guān)性誤差的空間相關(guān)性 以上各類誤差中除多路徑效應(yīng)均具有較強(qiáng)的空間相關(guān)性，以上各類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

4、有一定的空間相關(guān)性。從而定位結(jié)果也有一定的空間相關(guān)性。 差分差分GPS的基本原理的基本原理 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)站改正其觀測(cè)值或定位結(jié)果正其觀測(cè)值或定位結(jié)果 差分改正數(shù)的類型差分改正數(shù)的類型 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)算距離減去觀測(cè)距離即為距離改正數(shù)。間的計(jì)算距離，計(jì)算距離減去觀測(cè)距離即為距離改正數(shù)。 位置（坐標(biāo)改正數(shù)）改正數(shù)：基準(zhǔn)站上的接收機(jī)

5、對(duì)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)行觀測(cè)，確定出測(cè)站的觀測(cè)坐標(biāo)，測(cè)站的已知坐衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，確定出測(cè)站的觀測(cè)坐標(biāo)，測(cè)站的已知坐標(biāo)與觀測(cè)坐標(biāo)之差即為位置的改正數(shù)。標(biāo)與觀測(cè)坐標(biāo)之差即為位置的改正數(shù)。距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 差分差分GPS 差分差分GPS的基本原理的基本原理GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用差分差分GPS對(duì)測(cè)量定位精度的改進(jìn)對(duì)測(cè)量定位精度的改進(jìn)距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 差分差分GPS 差分差分GPS對(duì)測(cè)量定位精度的改進(jìn)對(duì)測(cè)量定位精度的改進(jìn)GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用差分差分GPS的分類的分類根據(jù)時(shí)效性根據(jù)時(shí)效性 實(shí)時(shí)差分實(shí)時(shí)差分 事后差分事后

6、差分根據(jù)觀測(cè)值類型根據(jù)觀測(cè)值類型 偽距差分偽距差分 載波相位差分載波相位差分根據(jù)差分改正數(shù)根據(jù)差分改正數(shù) 位置差分（坐標(biāo)差分）位置差分（坐標(biāo)差分） 距離差分距離差分根據(jù)工作原理和差分模型根據(jù)工作原理和差分模型 局域差分（局域差分（LADGPS Local Area DGPS） 單基準(zhǔn)站差分單基準(zhǔn)站差分 多基準(zhǔn)站差分多基準(zhǔn)站差分 廣域差分（廣域差分（WADGPS Wide Area DGPS）位置差分位置差分距離差分距離差分距距離離改改正正坐坐標(biāo)標(biāo)改改正正距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 差分差分GPS 差分差分GPS的分類的分類GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用位置差分和距離差分的特點(diǎn)位置差分和

7、距離差分的特點(diǎn) 位置差分位置差分 差分改正計(jì)算的數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單差分改正計(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)站要求觀測(cè)完全相同的一組衛(wèi)星基準(zhǔn)站與流動(dòng)站要求觀測(cè)完全相同的一組衛(wèi)星 距離差分距離差分 差分改正計(jì)算的數(shù)學(xué)模型較復(fù)雜差分改正計(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)站不要求觀測(cè)完全相同的一組衛(wèi)基準(zhǔn)站與流動(dòng)站不要求觀測(cè)完全相同的一組衛(wèi)星星距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 差分差分GPS 位置差分和距離差分的特點(diǎn)位置差分和距離差分的特點(diǎn)GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用單基準(zhǔn)站局域差分單基準(zhǔn)站局域差分 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 基準(zhǔn)站（一個(gè)）、

8、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶基準(zhǔn)站（一個(gè)）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶 數(shù)學(xué)模型（差分改正數(shù)的計(jì)算方法）數(shù)學(xué)模型（差分改正數(shù)的計(jì)算方法） 提供距離改正和距離改正的變率提供距離改正和距離改正的變率 特點(diǎn)特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)、模型簡(jiǎn)單優(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，缺點(diǎn)：差分范圍小，精度隨距基準(zhǔn)站距離的增加而下降，可靠性低可靠性低的變率。為距離改正數(shù)為距離改正數(shù)；dtdVVtdtdVtVttVii)()(基準(zhǔn)基準(zhǔn)站站數(shù)據(jù)通數(shù)據(jù)通訊鏈訊鏈流動(dòng)站流動(dòng)站（用戶）（用戶）距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 差分差分GPS 單基準(zhǔn)站局域差分單基準(zhǔn)站局域差分GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用多基準(zhǔn)站

9、局域差分多基準(zhǔn)站局域差分 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 基準(zhǔn)站（多個(gè)）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶基準(zhǔn)站（多個(gè)）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶 數(shù)學(xué)模型（差分改正數(shù)的計(jì)算方法）數(shù)學(xué)模型（差分改正數(shù)的計(jì)算方法） 加權(quán)平均加權(quán)平均 偏導(dǎo)數(shù)法偏導(dǎo)數(shù)法 最小方差法最小方差法 特點(diǎn)特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：差分精度高、可靠性高，差分范圍增大優(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，模型不完善缺點(diǎn)：差分范圍仍然有限，模型不完善多基準(zhǔn)站差分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)多基準(zhǔn)站差分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 差分差分GPS 多基準(zhǔn)站局域差分多基準(zhǔn)站局域差分GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用廣域差分廣域差分 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 基準(zhǔn)站（多個(gè)）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶

10、基準(zhǔn)站（多個(gè)）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶 數(shù)學(xué)模型（差分改正數(shù)的計(jì)算方法）數(shù)學(xué)模型（差分改正數(shù)的計(jì)算方法） 與普通差分不相同與普通差分不相同 普通差分是考慮的是誤差的綜合影響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 用戶根據(jù)自身的位置，對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行改正用戶根據(jù)自身的位置，對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行改正 特點(diǎn)特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：差分精度高、差分精度與距離無(wú)關(guān)、差分范圍大優(yōu)點(diǎn)：差分精度高、差分精度與距離無(wú)關(guān)、差分范圍大 缺點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建設(shè)費(fèi)用高缺點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建設(shè)費(fèi)用高距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 差分差分GPS 廣域差分廣域

11、差分GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用差分差分GPS的新進(jìn)展的新進(jìn)展 增強(qiáng)型系統(tǒng)增強(qiáng)型系統(tǒng) 特點(diǎn)特點(diǎn) 偽衛(wèi)星技術(shù)偽衛(wèi)星技術(shù) 衛(wèi)星通訊技術(shù)衛(wèi)星通訊技術(shù) 類型類型 LAAS Local Area Augmentation System 采用地基偽衛(wèi)星采用地基偽衛(wèi)星 WAAS Wide Area Augmentation System 采用空基偽衛(wèi)星采用空基偽衛(wèi)星 采用通訊衛(wèi)星發(fā)送差分改正數(shù)采用通訊衛(wèi)星發(fā)送差分改正數(shù)WAAS距離測(cè)量與距離測(cè)量與GPS定位定位 差分差分GPS 差分差分GPS的新進(jìn)展的新進(jìn)展GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用差分差分GPS的新進(jìn)展的新進(jìn)展 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)RTK 作業(yè)模型類似作業(yè)模型類似RTK 原理原理 利用基準(zhǔn)站網(wǎng)計(jì)算出用戶附近某點(diǎn)（虛擬參考站）各利用基準(zhǔn)站網(wǎng)計(jì)算出用戶附近某點(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)和衛(wèi)項(xiàng)誤差改正，再將它們加到利用虛擬參考站坐標(biāo)和衛(wèi)星坐標(biāo)所計(jì)算出的距離