《工程测量》课件-27GNSS测量原理

《工程测量技术》课程第27讲GNSS测量原理GNSS测量原理1.GNSS测量概念2.静态与动态定位3.单点与相对定位4.RTK测量技术5.GNSS测量特点GNSS测量原理GNSS测量原理静态与动态定位单点与相对定位RTK测量技术GNSS测量特点1.了解GNSS测量基本概念和准确定义；2.学会正确区分静态、动态、单点与相对定位技术；3.掌握RTK测量的工作步骤和具体方法。教学目标知识目标：1.能对GNSS测量概念有初步的认识；2.能正确区分GNSS静态、动态、单点与相对定位测量技术的应用范围；3.能独立按规范要求完成RTK测量工作任务。能力目标：1.GNSS测量概念GNSS（GlobalNavigationSatelliteSystem）是全球卫星导航系统的简称，它是所有在轨工作的全球卫星定位系统的总称。该系统可以提供高精度、全天时、全天候的定位、导航和授时服务。GNSS测量则是利用GNSS技术进行测量作业活动的总称。全球卫星导航系统国际委员会（ICG）认定的四大系统：BDS（中国）；GNSS（美国）；GLONASS（俄罗斯）；GALILEO（欧盟）GNSS测量静态与动态定位单点与相对定位RTK测量技术GNSS测量特点GNSS测量原理1.GNSS测量概念GNSS组成地面控制部分：中心控制系统实现时间同步跟踪卫星进行定轨空间部分：提供星历和时间信息发射伪距和载波信号提供其它辅助信息用户设备部分：接收卫星信号记录处理数据静态与动态定位单点与相对定位RTK测量技术GNSS测量特点GNSS测量原理1.GNSS测量概念定位原理我们处在以R1为半径的一个球面上S12个球面相交得出一条曲线S23个球面相交于一个点3个距离观测值可以解算出一个点的纬度、经度与高程S3静态与动态定位单点与相对定位RTK测量技术GNSS测量特点GNSS测量原理R1R3R21.GNSS测量概念定位原理空间距离测量1参数改正5观测卫星至地面点距离2利用接收卫星星历资料解算点位坐标4观测4颗以上卫星才能解算点位的空间距离3静态与动态定位单点与相对定位RTK测量技术GNSS测量特点GNSS测量原理2.静态与动态定位静态定位GNSS测量概念单点与相对定位RTK测量技术GNSS测量特点静态与动态定位静态定位：是指GNSS接收机在进行定位时，待定点的位置相对其周围的点位没有发生变化，其天线位置处于固定不动的静止状态。此时接收机可以连续地在不同历元同步观测不同的卫星，获得充分的多余观测量，根据GNSS卫星的已知瞬间位置，解算出接收机天线相位中心的三维坐标。由于接收机的位置固定不动，就可以进行大量的重复观测，所以静态定位可靠性强，定位精度高，在大地测量、工程测量中得到了广泛的应用，是精密定位中的基本模式。2.静态与动态定位动态定位GNSS测量概念单点与相对定位RTK测量技术GNSS测量特点静态与动态定位动态定位：是指在定位过程中，接收机位于运动着的载体，天线也处于运动状态的定位。动态定位是用GNSS信号实时地测得运动载体的位置。如果按照接收机载体的运行速度，还可将动态定位分为低动态（几十米/秒）、中等动态（几百米/秒）、高动态（几公里/秒）三种形式。其特点是测定一个动点的实时位置，多余观测量少、定位精度较低。目前导航型的GNSS接收机，可以说是一种广义的动态定位。2.静态与动态定位动态定位GNSS测量概念单点与相对定位RTK测量技术GNSS测量特点静态与动态定位低动态定位中动态定位高动态定位3.单点与相对定位单点定位GNSS测量概念静态与动态定位RTK测量技术GNSS测量特点单点与相对定位GNSS单点定位也叫绝对定位，就是采用一台接收机进行定位的模式。GNSS单点定位的实质，即是空间距离后方交会。因此，理论上在一个测站上观测3颗卫星获取3个独立的距离观测量就够了。然而实际作业中受接收机的钟差影响，该误差现只能作为一个未知参数，与测站的坐标在数据的处理中一并求解。因此，至少需要4个同步伪距观测值。也就是说，至少必须同时观测4颗卫星。单点定位动态示意图3.单点与相对定位相对定位GNSS测量概念静态与动态定位RTK测量技术GNSS测量特点单点与相对定位GNSS相对定位又称为差分定位，是采用两台以上的接收机（含两台）同步观测相同的GNSS卫星，以确定接收机天线间的相互位置关系的一种方法。由于同步观测值之间有着多种误差，其影响是相同的或大体相同的，这些误差在相对定位过程中可以得到消除或减弱，从而使相对定位获得极高的精度。当然，相对定位时需要多台（至少两台以上）接收机进行同步观测。故增加了外业观测组织和实施的难度。3.单点与相对定位相对定位GNSS测量概念静态与动态定位RTK测量技术GNSS测量特点单点与相对定位在其最基本的情况是用两台接收机分别安置在基线的两端，同步观测相同的GNSS卫星，确定基线端点在世界大地坐标系统中的相对位置或坐标差（基线向量）。在单点定位和相对定位中，又都可能包括静态定位和动态定位两种方式。其中静态相对定位一般均采用载波相位观测值为基本观测量。这种定位方法是当前GNSS测量定位中精度最高的一种方法。相对定位动态示意图4.RTK测量技术RTK测量概念GNSS测量概念静态与动态定位单点与相对定位GNSS测量特点RTK测量技术RTK（Real Time Kinematic）实时动态测量技术：利用基准站网计算出用户附近某点（虚拟参考站）各项误差改正，再将它们加到利用虚拟参考站坐标和卫星坐标所计算出的距离之上，得出虚拟参考站上的虚拟观测值，将其发送给用户，进行实时相对定位。RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，极大地提高了外业作业效率。4.RTK测量技术RTK测量原理GNSS测量概念静态与动态定位单点与相对定位GNSS测量特点RTK测量技术4.RTK测量技术RTK测量硬件GNSS测量概念静态与动态定位单点与相对定位GNSS测量特点RTK测量技术4.RTK测量技术RTK测量方法GNSS测量概念静态与动态定位单点与相对定位GNSS测量特点RTK测量技术定位精度为厘米级RTK基准站即时传递改正值移动站4.RTK测量技术RTK系统参数GNSS测量概念静态与动态定位单点与相对定位GNSS测量特点RTK测量技术5.GNSS测量特点GNSS测量特点GNSS测量概念静态与动态定位单点与相对定位RTK测量技术GNSS测量特点1.全球性，全天候工作：能为