GPS差分定位基本原理课件

全球定位系统差分定位的基本原理如下：1 .学习交流PPT和差分全球定位系统定位方法，根据已知参考站的精确坐标计算参考站到卫星的距离校正，并由参考站实时发送该校正。用户不仅接收全球定位系统信号，还接收参考站的校正，并校正其定位结果，以提高定位精度。分为单基站差、多参考站的局域差和广域差；2、学习交流PPT、差分定位基本原理；3、参考站、运动目标、校正量；3、学习交流PPT、概述；、差分全球定位系统的诱因：绝对定位精度不能满足要求。全球定位系统的绝对定位精度受到各种误差因素的影响。完全满足一些特殊应用的要求。美国全球定位系统政策对全球定位系统绝对定位精度的影响(选择可用性服务协议)，服务协议关闭前后全球定位系统绝对定位精度的变化，4。学习交流PPT，概述2。差分全球定位系统(DGPS差分全球定位系统)使用设置在已知坐标点(参考站)的全球定位系统接收器来测量全球定位系统测量定位误差。RTCM-104格式用于在一定范围内提高其他全球定位系统接收器(移动站)的测量和定位精度。5.学习交流PPT，影响绝对定位精度的主要误差，卫星轨道误差的主要误差，卫星钟差大气延迟(对流层延迟，对流层延迟)多径效应对定位精度的影响，PDOP:PositionilSolutionOfPrecision，位置精度的衰减因子，6，学习交流PPT和差分全球定位系统的基本原理，误差的空间相关性，除多径效应外，以上各种误差都有很强的空间相关性，因此定位结果也有一定的空间相关性。差分全球定位系统的基本原理是使用一个参考站(位于一个坐标精确已知的点)来测量空间相关误差或其对测量和定位结果的影响，以便流动站可以校正其观测值或定位结果差分校正的类型距离校正：可以通过使用参考站的坐标和卫星星历来计算出站恒星之间的计算距离，并且计算的距离减去观测距离就是距离校正。位置(坐标修正号)修正号：基准站上的接收器观测全球定位系统卫星，并确定观测站的观测坐标。观测站的已知坐标和观测坐标之间的差值是位置校正数。7、学会通信PPT、差分全球定位系统以提高测量和定位精度，8、学会通信PPT、差分全球定位系统分类、按时效性、实时差、事后差、伪距差、载波相位差、观测值类型、位置差(坐标差)、距离差、工作原理和差分模型、本地差(LADGPS-LocalAreaDGPS)、单基准站差、多基准站差广域差(WAD-GPS-WIDEREAD)全球定位系统、位置差、距离差、距离校正、坐标校正，9、学习交流PPT、位置差校正后的用户坐标消除了基准站和用户之间的常见误差，如星历误差、大气折射误差和卫星误差，从而提高了精度。位置差分全球定位系统是最简单的差分方法。设置在具有已知精确坐标参考站的全球定位系统接收器通过使用数据链路向用户发送坐标校正。10、学习交换PPT、位置差原理，设置已知参考站的精确坐标(x0，y0，z0)，并可计算坐标校正数：通过数据链路发送出去，并在用户接收机收到后进行校正；11、学习交换PPT，并考虑用户位置校正的瞬时变化，并可获得：参考站和用户站的常见误差，如卫星轨道误差、SA效应、大气效应等。从用户坐标中删除。优点：计算简单，适用于各种全球定位系统接收机。缺点：它需要观察同一组卫星，这可以在短距离内完成，而且它需要学习交流定位技术，差分定位是相对定位的一个特殊应用。高精度相对定位采用载波相位测量定位，而差分定位主要采用伪随机码伪距测量定位。基本方法是在定位区域的一个或几个已知点上设置全球定位系统接收机作为参考站，连续跟踪和观察视场中所有可见的全球定位系统卫星伪距，并将其与已知距离进行比较，以获得伪距校正值(称为差分校正参数)，通过数据传输线以某种格式广播要固定在测量区域中的所有接收机， 除了跟踪和观测全球定位系统卫星伪距之外，还接收参考站发送的伪距修正值，修正相应的全球定位系统卫星伪距后，利用修正伪距、伪距差原理进行定位，14、学习交流PPT，参考站支持差分定位，利用差分修正参数修正观测伪距，大大降低了卫星星历误差、电离层和对流层延迟误差以及SA影响，提高了定位精度。 实时定位精度可达10 15m，后处理定位精度可达3 5m。差分定位需要数据传输路径，用户接收机需要差分数据接口。基准站的控制距离约为200 300公里。学习交流伪距差是目前应用最广泛的差分技术。几乎所有商用差分全球定位系统接收器都采用这种技术。给定参考站的精确坐标和由星历计算的某一时刻的卫星坐标，可以计算从卫星到参考站的真实距离：伪距校正和变化率可以基于测量值获得：用户的校正伪距是：用户坐标可以通过根据观测方程16学习交替PPT使用校正伪距来计算，并且具有在WGS-84坐标上进行伪距校正并且获得直接校正的优点，因此可以实现高精度。它可以提供校正数和变化率，因此它可以在没有校正数的间隙中继续精确定位。基准站提供所有卫星校正。用户只需要接收4个卫星信号。结构简单。缺点：伪距差类似于位置差，可以抵消两个站的共同误差，但是随着用户到参考站的距离的增加，存在系统误差，这是任何差分方法都无法消除的。参考站和用户站之间的距离对伪距差的精度有决定性的影响。星历提供的卫星时钟与全球定位系统时间不精确同步，两地的测量误差与卫星的实际位置和计算位置不一致。总有不可纠正的残余误差。结论：用户站与参考站之间的距离越大，通过全球定位系统差分获得的位置精度越低。卫星位置误差与全球定位系统差分误差成正比。18、学习交流PPT、位置差和距离差的特性、位置差差校正计算的数学模型、简单差数据、小数据量、参考站和流动站需要观测完全相同的一组卫星的距离差校正计算的数学模型、更复杂的差数据、参考站和流动站的数据量不需要观测完全相同的一组卫星， 学习交流PPT、单个参考站的局部差异、结构参考站(一个)、数据通信链和用户数学模型(差分校正数的计算方法)提供距离校正和距离校正的可变速率特性。 优点：结构和型号简单；差分范围小，精度随距参考站距离的增加而降低，可靠性低，20，学习交流PPT，多参考站局部差分，结构参考站，数据通信链和用户数学模型(差分校正数的计算方法)加权平均偏导数法最小方差法具有差分精度高，可靠性高，差分范围增大的优点。缺点：差分范围仍然有限，模型不完善，多参考站差分系统结构，21、学习交流PPT、广域差分、结构参考站、数据通信链路和用户数学模型(差分校正数的计算方法)与普通差分不同。普通差异考虑了误差的综合影响。广域差分分离各种误差并建立各自的校正模型。用户根据自己的位置修正观察值。特点和优点：差精度高，差精度与距离无关，差范围大。缺点：系统结构复杂，造价高。学习交流PPT，扩展伪距差分(广域差分)，在广域范围内提供高精度差分全球定位系统服务，并与多个参考站和主站组成差分全球定位系统网络。主站接收每个监测站的差分全球定位系统信号，在扩展区域将它们组合形成有效的差分全球定位系统校正消息，然后将扩展的全球定位系统校正信号发送给用户接收机。23.学习交流PPT，扩展伪距差分(广域差分)广域差分全球定位系统：的基本思想，区分全球定位系统观测的误差源，通过数据链路将每个误差源的值传送到用户站，并校正用户站的全球定位系统定位误差。用户站的全球定位系统定位误差被引入电离层模型、对流层模型和卫星星历误差估计(包括卫星钟差校正)。扩展伪距差分(广域差分)的误差集中表现在三个方面：星历误差：扩展差分依赖于区域内精确的轨道确定来确定精确的星历而不是广播星历。大气时延差(电离层时延和对流层时延):广域差分通过建立精确的区域大气时延模型来精确计算大气时延。模型卫星时钟误差的修正：广域差分可用于计算卫星时钟每一时刻的精确时钟值。24、学习交替PPT、相位平滑伪距差原理，伪距差实际上是站间伪距观测的差值，从而消除了两个伪距观测中包含的共同系统误差，但它不能消除伪距观测中包含的随机误差，从而限制了伪距差分定位的精度。载波相位测量的精度比测距码伪距测量的精度高2个数量级。如果伪距观测可以用载波相位观测来校正，伪距定位的精度可以提高，但是载波相位的整周数不能直接测量，所以很难直接用载波观测。25、学习交替PPT、相位平滑伪距差分原理，虽然不能获得整个周期数，但可以通过多普勒频率计数获得载波相位变化信息，即可以获得伪距变化率信息，这可以用来辅助伪距差分定位，称为载波多普勒c载波相位差技术是基于两个站载波相位的实时处理。它可以实时提供观测点的三维坐标，达到厘米级的高精度。27、学习交流PPT、载波相位差原理，与伪距差原理相同，参考站通过数据链路将其载波观测和站坐标信息实时发送给用户站。用户站接收全球定位系统卫星的载波相位和参考站的载波相位，并形成相位差观测值进行实时处理，可实时给出厘米级定位结果。实现载波相位差全球定位系统有两种方法：校正方法：与伪距差相同，参考站向用户站发送载波相位校正量来校正其载波相位，然后求解坐标。准RTK技术。差分法：后者将参考站采集的载波相位发送给用户，计算差分和坐标。真正的RTK技术。28、学习交流PPT、载波相位实时动态差分技术 RTK全球定位系统技术、实时动态差分测量系统 RTK，是全球定位系统测量技术和数据传输技术的结合。这是全球定位系统测量技术发展的新突破。RTK测量技术是一种基于载波相位观测的实时差分GPS测量技术。RTK测量技术是准动态测量技术与AROTF算法和数据传输技术相结合的产物。它完全可以满足“准确性、速度、实时性、可用性”等方面的要求。29，学习通信PPT，RTK-RealTimeMotional(实时动态差分)，系统构成参考站(参考站)移动站数据链路应用，30，学习通信PPT，数据链路，1。差分全球定位系统由一个参考站和多个用户站组成。参考站和用户站之间的链路，即参考站计算的校正发送给用户站的方式，是通过数据链路完成的。数据链路由调制解调器和无线电台组成。调制解调器对校正号进行编码和调制，然后将其输入无线电台进行传输。用户站接收它，解调数据并将其发送到全球定位系统接收器进行校正。无线电台将调制数据辐射成强电磁波，这可以在作用范围内提供足够的信号强度，以便用户站能够可靠地接收到它。传输频率和辐射功率的选择是数据链路中的一个重要问题，它取决于作用距离。根据已建立的各种无线电导航系统的传输频率和工作距离，通信设备分为两类：直接波传输和地波传输。它通常用于全球定位系统接收器和具有RS-232接口的调制解调器之间的通信。3.现代差分全球定位系统数据链中常用的三种调制方法：FSK、MSK和GMSK 4。纠错编码是提高数字传输可靠性的技术，是正确传输差分GPS校正信号的重要手段。纠错编码是差错控制避免差错的关键。想法：第一，解码和纠错；二是错误反馈重传和纠错。1)前向纠错FEC不需要反馈，适用于单向信道；解码设备很复杂。2)检错重传ARQ冗余码少，解码简单；需要双向通道。3)混合差错控制HEC避免了复杂FEC解码和不适应信道变化的缺点，克服了ARQ信息相干性差和通信效率低的缺点。4)信息反馈IRQ不需要纠错和检错码；可能导致不必要的重复。34、学会交换PPT，卫星导航差分系统由基准站、计算中心、通信链路和用户设备组成，35、学会交换PPT，差分技术用于飞机进近和着陆，机场运行的最低标准分为着陆最低标准和起飞最低标准，进近和着陆是飞行中最重要的阶段，尤其是当飞机进近阶段下降和着陆时，周跳是由于卫星信号解锁导致载波相位差观测值的整个周期计数的突然变化。周跳产生：信号被障碍物暂时阻挡，接收器瞬间失效。检测和修复周跳，39，学习如何沟通PPT，周跳(周跳-周跳)。如果接收机在观测期间保持对卫星信号的连续跟踪，则整个周期的模糊度将保持不变，并且整个周期计数将保持连续。然而，当接收机由于某种原因不能保持对卫星信号的连续跟踪时，它将在卫星信号被再次锁定之后改变，并且不会保持与先前值的连续。这种现象被称为周跳。40、学习交流PPT、周跳原因、信号遮挡、卫星信号跟踪仪故障、差分频率信号无法产生卫星信号、低信噪比、全周计数不正确、高速动态环境下的接收机观测、接收机无法正确跟踪卫星信号、无法产生信号、41、学习交流PPT特性、周跳、仅影响全周计数-周跳是波长的整数倍，将影响周跳发生时间(历元)后的所有观测值。周跳将导致周跳发生后的所有观察值包含相同的整个周期计数误差。42.学会交换PPT。根据信号解锁的时间长度，有两种类型的周跳。一是信号可能会在几分钟或更长