GNSS测量原理.ppt

1、GPS原理概要、广州中海达卫星导航技术股份有限公司、1、概要、GPS是英语全球定位系统的缩写，意为全球卫星定位系统。 美国国防部是为了满足军事部门高精度导航和定位海上、陆地和空中设施的必要而设立的。 这个系统1973年开始设计研究，经过20年，花费了约200亿美元，1993年6月系统完成使用。 它从根本上解决了人类在地球上的导航和定位问题，广泛应用于军事、农业等领域。 给导航和定位技术带来了很大的变化。2、GPS系统特征、1、全局、全天候工作：可为用户提供连续、实时的三维位置、三维速度和精确时间。 不受天气的影响。 2、定位精度高：单体定位精度优于10米，采用差分定位，精度达到厘米级和毫米级。

2、 3、功能多、应用广泛：随着人们对GPS的认识的加深，GPS不仅在测量、导航、速度、测量等方面得到了更广泛的应用，而且其应用领域也在扩大。3、GPS系统配置、整个系统有三种配置： GPS星座地面监视站用户接收机、4、GPS星座由在6个轨道平面上均匀分布的24个卫星构成(第二代卫星发射后现在L5频带在28个左右增加，L2频带由于载有a码)，在轨道间交角60中，赤道面交角55个卫星从地面20200km起，绕圆轨道一周要花11小时58分钟，所以人们每天4分钟前看到同一颗卫星。5、GPS卫星的作用是，持续向用户发送导航定位信号，在导航电文中接收自己的位置或其他轨道卫星的位置处从地面注入站发送到卫星的导

3、航电文或其他信息，并以GPS信号向用户接收从地面主站发送到卫星的调度指令。6、地面监视站，一个主站：位于科罗拉多的三个注入站：大西洋亚马逊、印度洋的迭戈加西亚、太平洋的卡瓦加兰五个监视站：除了以上四个之外，还有夏威夷的一个、7、地面监视站的作用从卫星的工作状态来计算导航电文：卫星历书、时钟修正、状态数据、信号传播修正诊断状态：监视地面系统，验证导航电文的日程的卫星：轨道修正、使备用卫星有效，GPS的控制部分由分布于全世界的几个跟踪站组成的监视系统。 根据其作用，这些跟踪站分为主站、监视站、注入站。 支配车站有位于美国克罗拉多彩色的猎鹰Falcon空军基地。 其作用是，各监视站根据GPS的观测数

4、据，计算卫星的历书和卫星时钟的修改参数等，通过注入站将这些数据注入卫星，同时控制卫星，向卫星发出指令，在工作卫星发生故障时，备用卫星发生故障监视站除了主站之外，还有夏威夷、亚马逊群岛、迭戈加西亚、卡瓦加兰五个站。的。 监视站的作用是接收卫星信号，监视卫星的工作状态。 有三个注入站。 位于亚马逊群岛、迭戈加西亚和卡瓦加兰。 注入站的作用是向卫星注入主站计算出的卫星历书和卫星表的修改数等。、8、用户接收机部、基部： GPS接收机、GPS天线、辅助部：电源、固定和对中装置(即，角支架、基座)等、9、GPS接收机、卫星，接收、转换、放大、处理GPS信号，并测量信号传播时间接收器不仅根据飞机内软件，还根

5、据GPS数据后处理包完全接收到的载波频率的种类，调制了单频带(L1 )和双频带(L1，L2 )、10，GPS信号、载波信号：导航电文和伪随机码，l L2(24cm，1227.60MHz )伪随机码：一个“开”、“关”脉冲的序列，从卫星生成并发送到用户接收机，对导航消息进行调制，形成组合码，C/A码和p码这两种导航消息： 时钟修正和其他系统状态信息的低频信号，11，GPS发展历史无线导航系统运行-C Omega多普勒系统卫星定位系统NNSS子午仪系统GPS GLONASS系统双星导航定位系统(北斗一号)加利略系统广州中海达卫星导航技术株式会社，GNSS系统，北斗，GPS，伽利略，格罗纳斯，13，

6、现在可以使用的全球导航卫星系统美国GPS 28卫星俄罗斯GLONASS 24卫星EU伽利略30卫星中国北斗导航系统35卫星，14，GLONASS系统GLONASS是globalnavigationsatellite系统的首字母，是与前苏联80年代初建立的美国GPS系统类似的卫星定位系统，由卫星星座、地面监视控制站和用户设备三部分组成。 目前由俄罗斯空间局管理。 GLONASS系统的卫星星座由24个卫星组成，均匀分布在3个大致圆形的轨道平面上，每个轨道面8个卫星，轨道高度为19100公里，运行周期为11小时15分，轨道倾斜角为64.8。 GLONASS卫星载波也调制了s码和p码两种伪随机噪声码。

7、 该系统的单点定位精度的水平方向为16m，垂直方向为25m。 俄罗斯宇宙系统公司副社长斯图公园于2012年11月13日公布，今后23年内GLONASS卫星的数量将从30个达到2020年，格罗纳斯的精度将达到0.6米。15、伽利略(Galileo )系统，未来精度最高的全开放的新一代定位系统伽利略系统曾是中国摆脱GPS依赖的希望，出资率为5%，美国控股公司使中国走向了自主开发系统：卫星星座：三个独立的圆形轨道，3 卫星轨道倾斜角i=56卫星的公转周期T=14h23m14S恒星时轨道高度H=23616km。 地面系统：在欧洲建立两个控制中心在全球建立监视网。 定位原理：与GPS相同。 定位精度：导

8、航定位精度比现在任何系统都高。 计划实施：从1994年进入方案论证阶段2003年发射了2颗试验卫星进入试验阶段2008年伽利略系统整体完成使用。但是，由于各种理由，“联盟”火箭在2012年10月12日发射了伽利略系统卫星伽利略计划最初，欧盟和欧洲空间局的构想是，这个项目的三分之二的资金由民间投资者提供，剩下的三分之一由欧盟和欧洲空间局分担。 但是，民间投资落后，项目预算从最初的77亿欧元上升到了200亿欧元以上。 北斗卫星导航系统，包括北斗卫星导航系统、35颗星、5颗轨道卫星、30个动态卫星通信定位、军事等应用功能，是中国自主开发的地区主动的三维卫星定位和通信系统(CNSS )，美国(GPS

9、)，俄罗斯除GLONASS外全世界全天候为各种用户提供高精度、可靠的定位、导航、计时服务，兼具短消息通信能力。 第八和第九颗北斗卫星于2011年由长征3号火箭发送到宇宙预定转移轨道。2011年12月2日发射了第十颗导航卫星，北斗卫星导航系统发言人宣布，北斗卫星导航系统将在2020年形成全世界的垄断能力。 2012年10月25日发射的第十六颗北斗导航卫星目前宣布，北斗卫星系统的精度为25米，明年为10米，定位精度越高，应用范围越广。 我们现在发射了15颗卫星。 如果想在2020年实现复盖全世界能力的卫星导航系统，就必须发射至少30颗卫星。 卫星发射越多对精度作出贡献。17、北斗与GPS主要区分，

10、霸盖范围：北斗导航系统同步卫星在霸盖中国本土的地区短消息通信：北斗系统用户终端具有双向消息通信功能，用户可一次发送40-60个汉字的短消息信息。 双向定位：我知道你在哪里，我在哪里。 系统中的最大用户数：每小时540000个用户。18，19，GPS坐标系，WGS-84:a=6378137m，f=1/298.257223563，20，WGS-84坐标系，WGS-84坐标系是现在GPS中采用的坐标系，在GPS中发表的历书和历书等WGS-84坐标系的全称是World Geodical System-84 (世界大地坐标系-84 )，是地底固定坐标系。 WGS-84坐标系由美国国防部制图局设立，取代1

11、987年当时GPS采用的坐标系WGS-72坐标系，成为现在GPS使用的坐标系。21、1954年北京坐标系，中国现在广泛采用的大地坐标系。 该坐标系来源于前苏联采用的1942年普尔科夫坐标系。 原点是前苏联的普尔科夫，在该坐标系中采用的参考椭圆体为克拉索夫斯基椭圆体。22、1978年西安大地坐标系，1978年中国决定在全国天文大地网上实施整体差距，建立新的国家大地坐标系统。 原点位于陕西省洼阳县永乐镇北奔流村。 整体的差距是用新大地坐标系进行的，这个坐标系是1980年西安大地坐标系。 1980年西安大地坐标系统采用的地球椭圆体参数的四个几何和物理参数采用了IAG 1975年的推荐值，23，200

12、0国家大地坐标系经国务院批准，根据中华人民共和国映射法，中国从2008年7月1日起启用了2000个国家大地坐标系。 2008年3月，国土资源部正式报告国务院关于采用中国2000国家大地坐标系的书面请示，并于2008年4月经国务院批准。 从2008年7月1日开始，中国将全面启用2000个国家的大地坐标系，国家测绘局由权限组织实施。 在我国建立和使用2000个国家的大地坐标系，需要将现有参考坐标系中的成果转换为2000个国家的大地坐标系。 2000个国家的大地坐标系和现在国家的大地坐标系的转换、连接的过渡期是8年到10年。 现在仍采用现在的二维、非地底坐标系，不仅制约了地理空间信息的准确表现和各种

13、先进空间技术的广泛应用，而且无法全面满足今天气象、地震、水利、交通等部门对高精度地理信息映射服务的要求，也不利于国际民航和海图的有效联系、24、GPS海拔和海拔，h=正常高度h=椭圆体高度(大地高度) N=地面高度(正高)、25、大地高度系统、大地高度系统是以参照椭圆体为基准面的海拔系统，某点的大地高度是通过该点的参照椭圆体的法线与参照椭圆体的交点之间的距离。 大地的高度也被称为椭球体的高度。 大地的高度用符号h表示。 大地的高度是纯粹的几何量，没有物理意义，同一点以不同的基准具有不同的大地高度。26、正高系统，正高系统是以大地水准面为基准的标高系统，某点的正高是通过该点的垂直线和大地水准面的

14、交点为止的距离。(从大地水准面到参考椭圆体面的距离称为大地水准面差)、27、正常高系、正常高系是以大地水准面为基准的标高系，某点的正常高是通过该点的垂直线与大地水准面的交点的距离。 (从大地水准面到参考椭圆体面的距离称为标高异常)常见的是56黄海标高系统和85国家标高系统，28，GPS测距原理，5个逻辑步骤：三角测量距离精密定时卫星监视误差偏离，29，第一步骤：三角测量，卫星位置已知，我们位置不明。 我们的接收机以卫星为中心，位于以离卫星的距离为半径的球面上。 当两个卫星的球面相交在一个圆上时，我们就在这个圆上。 测量了第三颗卫星的距离，我们的位置范围缩小成了两点。 基于技术理由，需要测量第四

15、颗卫星，才能知道位置！30，第二阶段的距离测量，卫星和接收机的距离是如何得到的？很简单，卫星信号传播的速度以光速计算。 那么，速度x时间=距离。 关键是如何测量时间？ 假设、31、信号传播时间将如何到来卫星和接收机同时生成相同的伪随机码，并且将这两个代码进行比较。GPS信号的传播延迟将传播所经过的时间(通常很短)乘以光速来计算距离，32、第三阶段的准确定时、时间测量的准确性误差是千分之一秒，距离误差能达到200m的原子钟：(100万年差0.1秒)依赖核能工作，所以被命名为用特殊原子的振动作为节拍器。 这种定时形式比人们开发的时钟更稳定更准确。 这么高精度的东西的价值是4050万元！ 不能成为私

16、人接收器的附件！33、第四阶段的卫星监视，卫星的正确位置DOD (美国国防部)已经确定，坐标系也已经确定，所以能够确定我们的接收机的位置，DOD能够继续监视卫星轨道的误差，将这些误差传递给接收机，我们不需要担心卫星方面的问题、34、第五步误差去除、GPS误差源：35、37、优点：全天使用、不需要通视、作用范围大、精度高、操作方便的缺点：环境影响大、不可阻挡、GNSS产品应用的优点和缺点， 测绘产品事业部和GNSS产品介绍，38，GPS定位模式，单点定位和相对定位：独立地确定定点位于坐标系中的位置相同的GPS卫星信号同步跟踪确定多个接收机之间的相对位置的方法称为相对位置。 动态定位和静态定位：一般来说，固定点对周围固定点无法感知的运动称为静态定位，否则是动态的。 2000年5月1日，在WGS84坐标系下、39、单点定位、美国总统克林顿宣布GPS不实施PS。 (5月2日实际停止实施SA )消除SA的影响后，水平精度10m、垂直精度15m、40、差分GPS、差分GPS是相对定位，至少两台接收机合作，一台固定，另一台在移动中需要进行定位测量。 固定的接收机很重要，收集所有测量到的卫星信息作为固定的本地参考站。41、广州中海达卫星导航技术股份有限公司2012.1.1、RTK产品、42、广州中海达卫星导航技术股份有限公司2012.1.1、RTK产品、43、使用RTK测量概念，基