差分GPS測量原理PPT課件

1、主要內(nèi)容 差分GPS概述 差分GPS原理 差分GPS的分類 差分GPS的新進(jìn)展第1頁/共26頁1. 差分GPS概述 差分差分GPS產(chǎn)生的誘因產(chǎn)生的誘因 GPS絕對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，難于滿足某些特殊應(yīng)用的要求。 影響影響GPS定位精度的主要誤差定位精度的主要誤差 1）多臺接收機(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（對流層延遲、對流層延遲）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)站至用戶的距離）。第2頁/共26頁 差分差分GPS（DGP

2、S 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)測定GPS測量定位誤差，用以提高在一定范圍內(nèi)其它GPS接收機(jī)（流動站）測量定位精度的方法， 基準(zhǔn)站發(fā)送的數(shù)據(jù)格式一般遵循RTCM-104協(xié)議。第3頁/共26頁2. 差分GPS原理 誤差的空間相關(guān)性誤差的空間相關(guān)性 在影響GPS定位精度的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）測定具有空間相關(guān)性的誤差或其對測量定位結(jié)果的影響，供流動站改正其觀測值或定位結(jié)果。第4頁/共26頁第5頁/共26頁差

3、分GPS對測量定位精度的改進(jìn)第6頁/共26頁 差分改正數(shù)的類型差分改正數(shù)的類型 位置（坐標(biāo)改正數(shù)）改正數(shù) 基準(zhǔn)站上的接收機(jī)對基準(zhǔn)站上的接收機(jī)對GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測，確定出測站的觀測坐標(biāo)，測站的已知坐標(biāo)與觀測坐標(biāo)之衛(wèi)星進(jìn)行觀測，確定出測站的觀測坐標(biāo)，測站的已知坐標(biāo)與觀測坐標(biāo)之差即為位置的改正數(shù)。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)算距離減去觀測距離即為距離改正數(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)算距離減去觀測距離即為距離改正數(shù)。第7頁/共26頁位置差分示意圖位置差分示意圖第8頁/共26頁距離差分示意圖距離差分示意圖第9頁/共26

4、頁位置差分和距離差分的特點(diǎn) 位置差分位置差分 差分改正計(jì)算的數(shù)學(xué)模型簡單 差分?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量少 基準(zhǔn)站與流動站要求觀測完全相同的一組衛(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?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較多 基準(zhǔn)站與流動站不要求觀測完全相同的一組衛(wèi)星第10頁/共26頁載波相位差分 載波相位差分與偽距差分相類似 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)送給用戶站，并對用戶站的載波相位進(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)送給用戶站，并由用戶站對觀測值求差進(jìn)行坐標(biāo)解算。第11頁/共26頁3. 差分GPS的分類 根據(jù)時(shí)效性根據(jù)時(shí)效性 實(shí)時(shí)差分：

5、立即獲得定位結(jié)果，系統(tǒng)和用戶之間必須建立數(shù)據(jù)通信鏈。 事后差分：不必立即獲得定位結(jié)果，無需建立數(shù)據(jù)通信鏈。 根據(jù)觀測值類型根據(jù)觀測值類型 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，但存在周跳的探測和修復(fù)以及整周未知數(shù)的確定等問題，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。第12頁/共26頁 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） 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（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（WADGPS Wide Ar

6、ea DGPS）第13頁/共26頁單基準(zhǔn)站局域差分 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 基準(zhǔn)站（一個(gè)）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶第14頁/共26頁基準(zhǔn)站基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)通訊鏈數(shù)據(jù)通訊鏈流動站（用流動站（用戶）戶）第15頁/共26頁 特點(diǎn)特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)、模型簡單 缺點(diǎn)：差分范圍小，精度隨距基準(zhǔn)站距離的增加而下降，可靠性低第16頁/共26頁多基準(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)通訊鏈和用戶第17頁/共26頁 優(yōu)缺點(diǎn)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，模型不完善第18頁/共26頁廣域差分 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 數(shù)學(xué)模型數(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

7、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各項(xiàng)誤差加以分離，建立各自的改正模型廣域差分對各項(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，對觀測值進(jìn)行改正 特點(diǎn)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)用高第19頁/共26頁4. 差分差分GPS的新進(jìn)展的新進(jìn)展 廣域差分增強(qiáng)型系統(tǒng)廣域差分增強(qiáng)型系統(tǒng) 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 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)第20頁/共26頁第21頁/共26頁 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)RTK 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）各項(xiàng)誤差改正，再將它們加到利用虛擬參考站利用基準(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)星坐標(biāo)所計(jì)算出的距離之上，得出虛擬參考站上的虛擬觀測值，將其發(fā)送給用戶，進(jìn)行坐標(biāo)和衛(wèi)星坐標(biāo)所計(jì)算出的距離之上，得出虛擬參考站上的虛擬觀測值，將其發(fā)送給用