《GPS動態(tài)定位原理》PPT課件

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1、GPS動態(tài)定位原理一、GPS定位方法分類?GPS測量定位的類型根據(jù)定位模式：?單點定位（絕對定位）?相對定位?差分定位根據(jù)定位時接收機天線的運動狀態(tài)：?靜態(tài)定位?動態(tài)定位根據(jù)定位時效：?實時定位?事后定位根據(jù)觀測值類型：?偽距測量?載波相位測量GPS動態(tài)定位二、GPS動態(tài)定位?GPS動態(tài)定位概述?GPS動態(tài)定位的應(yīng)用?GPS動態(tài)定位的特點?動態(tài)定位的類型（方法）?GPS動態(tài)定位的基本原理?整周未知數(shù)的動態(tài)求解?RTK（RealTimeKinematic）GPS技術(shù)——載波相位實時動態(tài)差分技術(shù)GPS動態(tài)定位1、概述?什么是GPS動態(tài)定位?GPS動態(tài)定位（測量），是利用GPS

2、信號，測定相對于地球運動的用戶天線的狀態(tài)參數(shù)，這些狀態(tài)參數(shù)包括三維坐標、三維速度和時間七個參數(shù)。?導(dǎo)航，是測得運動載體的狀態(tài)參數(shù)，并導(dǎo)引運動載體準確地運動到預(yù)定的后續(xù)位置。GPS動態(tài)定位?GPS動態(tài)定位的應(yīng)用?導(dǎo)航–探險、車輛、船舶、航空器等?跟蹤、監(jiān)控與調(diào)度–車輛、船舶、航空器等?制導(dǎo)–武器制導(dǎo)、自動駕駛等?定軌–衛(wèi)星、航天器等?姿態(tài)確定–衛(wèi)星、航天器、航空器等?測量–測圖、放樣、監(jiān)測等GPS動態(tài)定位2、GPS動態(tài)定位的特點?用戶多樣性?速度多異性?定位實時性?數(shù)據(jù)短時性?精度要求多變性GPS動態(tài)定位3、GPS動態(tài)定位的類型（1）單點動態(tài)定位（動態(tài)絕對定位）（2）實時差

3、分動態(tài)定位法：①位置差分②偽距差分③相位平滑偽距差分：載波多普勒計數(shù)平滑偽距、載波相位平滑偽距④載波相位差分：修正法、求差法GPS動態(tài)定位4、GPS動態(tài)定位的基本原理?單點偽距動態(tài)定位（動態(tài)絕對定位）GPS絕對定位主要是以GPS衛(wèi)星和用戶接收機天線之間的距離為基本觀測量，并利用已知的衛(wèi)星瞬時坐標來確定接收機天線對應(yīng)的點位在協(xié)議地球坐標系中的位置。動態(tài)絕對定位是確定處于運動載體上的接收機在運動的每一瞬間的位置。由于接收機天線處于運動狀態(tài)，故天線點位的坐標是一個變化的量，因此確定每一瞬間坐標的觀測方程只有較少的多余觀測(甚至沒有多余觀測)，且一般常利用測距碼偽距進行動態(tài)絕對定

4、位。因此，其精度較低，一般僅有幾十米的精度，在SA政策影響下，其精度甚至低于百米。通常這種定位方法只用于精度要求不高的飛機、船舶以及陸地車輛等運動載體的導(dǎo)航。位置差分?位置差分原理位置差分GPS是一種最簡單的差分方法。安置在已知點基準站上的GPS接收機，經(jīng)過對4顆及4顆以上的衛(wèi)星觀測，便可實現(xiàn)定位。先求出基準站的坐標(X′，Y′，Z′)，由于存在著衛(wèi)星星歷、時鐘誤差、大氣折射等誤差的影響，該坐標與已知基準站坐標(X，Y，Z)不一樣，存在誤差。即：式中：ΔX、ΔY、ΔZ為坐標改正數(shù)，基準站利用數(shù)據(jù)鏈將坐標改正數(shù)發(fā)送給用戶站。位置差分位置差分原理用戶站用接收到的坐標改正數(shù)對其

5、坐標進行改正：經(jīng)過坐標改正后的用戶坐標已消去了基準站與用戶站的共同誤差，如衛(wèi)星星歷誤差、大氣折射誤差、衛(wèi)星鐘差、SA政策影響等，提高了定位的精度。位置差分位置差分的優(yōu)點是需要傳輸?shù)牟罘指恼龜?shù)較少，計算方法較簡單，任何一種GPS接收機均可改裝成這種差分系統(tǒng)。其缺點主要為：（1)要求基準站與用戶站必須保持觀測同一組衛(wèi)星，由于基準站與用戶站接收機配備的不完全相同，且兩站觀測環(huán)境也不完全相同，因此難以保證兩站觀測同一組衛(wèi)星，并會導(dǎo)致定位所產(chǎn)生的誤差可能會不很匹配，從而影響定位精度。（2)位置差分定位效果不如偽距差分好偽距差分偽距差分原理偽距差分是目前應(yīng)用最廣泛的一種差分定位技術(shù)之

6、一。該定位技術(shù)通過在基準站上利用已知坐標求出測站至衛(wèi)星的距離，并將其與含有誤差的測量距離比較，然后利用一個α-β濾波器將此差值濾波并求出其偏差，并將所有衛(wèi)星的測距誤差傳輸給用戶，用戶利用此測距誤差來改正測量的偽距。最后，用戶利用改正后的偽距求出自身的坐標。如果基準站、用戶站均觀測了相同的4顆或4顆以上的衛(wèi)星，即可實現(xiàn)用戶站的定位。偽距差分偽距差分原理其定位基本公式如下：偽距差分由于偽距差分可提供單顆衛(wèi)星的距離改正數(shù)δDi，因此用戶站可選其中任意4顆相同衛(wèi)星的偽距改正數(shù)進行改正，而不必要求兩站觀測的衛(wèi)星完全相同，且偽距改正數(shù)是直接在WGS-84坐標系上進行的，是一種直接改正

7、數(shù)，不必先變換為當(dāng)?shù)刈鴺耍ㄎ痪雀?，且使用更方便。偽距差分由于偽距差分定位依賴于兩站公共誤差的抵消來提高定位精度，誤差抵消的程度決定了精度的高低。而誤差的公共性在很大程度依賴于兩站距離，隨著兩站距離的增加，其誤差公共性逐漸減弱，例如對流層、電離層誤差。因此用戶和基準站之間的距離對精度有著決定性的影響，用戶站離基準站的距離越大，偽距差分后的剩余誤差越大，定位精度越低。相位平滑偽距差分相位平滑偽距差分原理偽距差分實際上是在測站之間求偽距觀測值的一次差，因而消除了兩偽距觀測值中所含有的共同的系統(tǒng)誤差，但是卻無法消除偽距觀測值中所