gnss系统构成和作业原理.ppt

一、GPS导航定位系统的组成 GPS由三大部分组成: 1、空间部分 2、地面监控部分 3、用户设备（接收机）部分。 苏州一光仪器有限公司 三、GPS差分技术原理及种类 通常，我们根据DGPS所能达到的精度将DGPS细分为DGPS和RTK，它们与一般的GPS精度的关系为： 单点定位GPS（±5米） DGPS（±0.45米） RTK（±1厘米） 1.DGPS(Differential GPS)，俗称差分GPS。 苏州一光仪器有限公司 三、GPS差分技术原理及种类 2.DGPS工作原理 DGPS至少包括两个接收单元，一个是基准站（固定在一个地方不动），另外一个是流动站（不停地运动到需要测量的地点进行测量）。其中，基准站是关键，所谓的“差分”就是由它来完成的。 苏州一光仪器有限公司 三、GPS差分技术原理及种类 如上图，在甲地放置了一台基准站，在乙地放置了一台流动站。甲乙两地相距不是很远（RTK要求约十几公里，DGPS可以更远），所以甲乙两地的大气状况等应该几乎相同，基准站和流动站可视的卫星也几乎相同，这就使得甲乙电台接收机的误差状况基本是一样的。 全球定位系统之误差来源种类繁多，而一般误差来源可区分成三大类，即卫星偏差、观测偏差及与观测相关之偏差。卫星偏差：（1） 星历误差，由卫星实际运行之轨道或瞬间位置与导航讯号中广播星历之轨道 预估资料间之偏差。（2） 卫星时钟之偏差，卫星上之时钟与GPS接收机时钟间之偏差；观测偏差 ：指接收仪之时钟误差，即接收仪时钟与全球定位系统时钟间之偏差；与观测相关之偏差： 为卫星信号传播过程中，因传播介质与环境所引起的偏差。如起始整数周波未定值、对流层或电离层传播延迟、多路径误差、周波脱落值及精密值强弱度等因素。 2.DGPS工作原理 苏州一光仪器有限公司 三、GPS差分技术原理及种类 在同一时刻，相距不远的地方，该区域内的接收机的误差情况基本是一样的，这就是DGPS的理论基础。即如果位置往某一个方向发生偏移，也都是所有位置同时往该方向发生偏移。基于这点，如果我们知道了基准站发生的偏移值，那么让流动站在测量时加上这个偏移，就可以得到流动站精确的坐标。而基准站之所以不动，目的就是要得到某一时刻它自己发生的偏移量是多少，该时刻，流动站无论动还是不动，只要加上这个偏移量就可以使自己测量的坐标精确。 2.DGPS工作原理 苏州一光仪器有限公司 三、GPS差分技术原理及种类 3.DGPS的种类 根据差分GPS基准站发送的信息方式可将差分GPS定位分为三类， 即： 位置差分， 伪距差分， 相位差分 这3类差分方式的工作原理是相同的，即都是由基准站发送改正数，由用户站接收并对其测量结果进行改正，以获得精确的定位结果。所不同的是，发送改正数的具体内容不一样，其差分定位精度也不同。 苏州一光仪器有限公司 三、GPS差分技术原理及种类 1. 位置差分原理 这是一种最简单的差分方法，任何一种GPS接收机均可改装和组成这种差分系统。 安装在基准站上的GPS接收机观测4颗卫星后便可进行三维定位，解算出基准站的坐标。由于存在着轨道误差、时钟误差、SA影响、大气影响、多径效应以及其他误差，解算出的坐标与基准站的已知坐标是不一样的， 存在误差。基准站利用数据链将此改正数发送出去，由用户站接收，并且对其解算的用户站坐标进行改正。 最后得到的改正后的用户坐标已消去了基准站和用户站的共同误差，例如卫星轨道误差、 SA影响、大气影响等，提高了定位精度。以上先决条件是基准站和用户站观测同一组卫星的情况。 位置差分法适用于用户与基准站间距离在100km以内的情况。 3.DGPS的种类 2. 伪距差分原理 伪距差分是目前用途最广的一种技术。几乎所有的商用差分GPS接收机均采用这种技术。国际海事 无线电委员会推荐的RTCM SC-104也采用了这种技术。 在基准站上的接收机要求得它至可见卫星的距离，并将此计算出的距离与含有误差的测量值 加以比较。利用一个α-β滤波器将此差值滤波并求出其偏差。然后将所有卫星的测距误差传输 给用户，用户利用此测距误差来改正测量的伪距。最后，用户利用改正后的伪距来解出本身的位置， 就可消去公共误差，提高定位精度。 与位置差分相似，伪距差分能将两站公共误差抵消，但随着用户到基准站距离的增加又 出现了系统误差，这种误差用任何差分法都是不能消除的。用户和基准站之间的距离对精度有决定性影响。 苏州一光仪器有限公司 三、GPS差分技术原理及种类 3.DGPS的种类 3. 载波相位差分原理 载波相位差分技术又称为RTK技术（rea