5,距離測(cè)量與定位方法.ppt

1、GPS原理及其應(yīng)用,聯(lián)系信息,辦公室： 南校區(qū)圖書館901室 E-mail： 考試成績(jī)(70%)+平時(shí)成績(jī)(30%),考核方式,第五章 距離測(cè)量與GPS定位,本章主要內(nèi)容： 如何使用測(cè)距碼和L1/L2載波相位實(shí)現(xiàn)測(cè)距 整周跳變的探測(cè)及其修復(fù)；整周模糊度的確定 GPS定位方法和原理：?jiǎn)吸c(diǎn)定位（偽距/載波）；相對(duì)定位和差分定位（網(wǎng)絡(luò)RTK/CORS）等等 偽距/載波；單頻/雙頻/多頻；靜態(tài)/動(dòng)態(tài)；單站/多站,距離測(cè)量與GPS定位,5.1 利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距,利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距,GPS定位的基本原理,需解決的兩個(gè)關(guān)鍵問題 如何確定衛(wèi)星的位置（3.5節(jié)） 如何測(cè)量出衛(wèi)地距,？,利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距

2、,測(cè)距方法,雙程測(cè)距 用于電磁波測(cè)距儀 單程測(cè)距 用于GPS,利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距測(cè)距方法,測(cè)距碼-類型,目前 C/A碼（Coarse/Acquisition Code） 粗碼/捕獲碼；碼率：1.023MHz；周期：1ms；1周期含碼元數(shù)：1023；碼元寬度：（1ms/1023）C =293.05m；僅被調(diào)制在L1載波之上 P（Y）碼（Precise Code） 精碼；碼率：10.23MHz；周期：7天；1周期含碼元數(shù)：6187104000000；碼元寬度：29.30m；被調(diào)制在L1和L2上 GPS現(xiàn)代化后 在L2上調(diào)制L2C碼 在L1和L2增加調(diào)制M碼 在L5載波上調(diào)制L5碼,利用測(cè)距碼測(cè)定

3、衛(wèi)地距測(cè)距碼,測(cè)距碼,作用 捕獲衛(wèi)星信號(hào) 測(cè)距 性質(zhì) 偽隨機(jī)噪聲碼（PRN Pseudo Random Noise） 不同的碼（包括未對(duì)齊的同一組碼）間的相關(guān)系數(shù)為0或1/n（n為碼元數(shù)） 對(duì)齊的同一組碼間的相關(guān)系數(shù)為1,利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距測(cè)距碼,測(cè)距碼測(cè)距原理,距離測(cè)定的基本思路 如何判斷GPS信號(hào)和接收機(jī)復(fù)制碼是否對(duì)齊？,信號(hào)傳播時(shí)間的測(cè)定,利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距測(cè)距碼測(cè)距原理,測(cè)距碼測(cè)距原理,利用測(cè)距碼測(cè)距的先決條件 必須了解測(cè)距碼的結(jié)構(gòu)（復(fù)制碼） 然后不斷的調(diào)整延遲時(shí)間 （這一過程稱為搜索衛(wèi)星信號(hào)），直至相關(guān)系數(shù)R=1為止（此時(shí)認(rèn)為已鎖定衛(wèi)星信號(hào)）。 偽距觀測(cè)值：在某一時(shí)刻讀取時(shí)延值

4、（未考慮時(shí)間對(duì)齊誤差衛(wèi)星、接收機(jī)鐘差） ，乘以光速c（考慮電離層、對(duì)流層延遲的存在，其實(shí)小于光速傳播），這時(shí)所得的衛(wèi)地距即稱為偽距，得到該時(shí)刻的觀測(cè)值即為偽距觀測(cè)值。,利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距測(cè)距碼測(cè)距原理,測(cè)距碼測(cè)距原理,利用測(cè)距碼進(jìn)行測(cè)距的優(yōu)點(diǎn) 易于捕獲微弱的衛(wèi)星信號(hào) 可提高測(cè)距精度（vs脈沖信號(hào)測(cè)距） 便于用碼分多址（CDMA）技術(shù)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行識(shí)別和處理 便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理（如AS）,每顆GPS衛(wèi)星都采用特定的 偽隨機(jī)噪聲碼（PRN）,微弱信號(hào)的捕獲,利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距測(cè)距碼測(cè)距原理,電離層折射延遲改正,接收機(jī)鐘的改正數(shù),衛(wèi)星鐘的改正數(shù),信號(hào)離開衛(wèi)星的時(shí)刻（由衛(wèi)星鐘測(cè)定）,信號(hào)到達(dá)

5、接收機(jī)的時(shí)刻（由接收機(jī)鐘測(cè)定）,對(duì)流層折射延遲改正,測(cè)距碼的觀測(cè)方程,利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距測(cè)距碼測(cè)距的觀測(cè)方程,偽距測(cè)量的誤差方程,利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距測(cè)距碼測(cè)距的誤差方程,Z跟蹤技術(shù),AS技術(shù) P碼+W碼Y碼 W碼的碼元寬度比P碼大二十倍 Z跟蹤技術(shù) 原理 將相關(guān)間隔（積分間隔）限定在一個(gè)W碼碼元內(nèi),利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距Z跟蹤技術(shù),5.2 載波相位測(cè)量,載波相位測(cè)量,載波相位測(cè)量,對(duì)于測(cè)距碼來說，如果測(cè)量精度為碼元寬度的百分之一，則P(Y)碼約為0.3m，而C/A碼為3m左右，只能滿足一般衛(wèi)星導(dǎo)航和低精度定位的要求。 而載波的波長(zhǎng)很短，L1為19.0cm，L2為24.4cm，L5為25.5c

6、m，因此，載波相位的測(cè)量精度可以達(dá)到0.2-0.3mm，是測(cè)距碼的測(cè)量精度的2-3個(gè)數(shù)量級(jí)。,載波相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)重建載波,將調(diào)制在載波上的測(cè)距碼和導(dǎo)航電文去掉，使調(diào)制了測(cè)距碼和導(dǎo)航電文的非連續(xù)的載波信號(hào)恢復(fù)成連續(xù)的載波信號(hào)，這一工作成為載波重建。,載波調(diào)制了導(dǎo)航電文之后 變成了非連續(xù)的波,載波相位測(cè)量重建載波,載波相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)重建載波,碼相關(guān)法 方法 將所接收到的調(diào)制信號(hào)（衛(wèi)星信號(hào)）與接收機(jī)產(chǎn)生的復(fù)制碼相乘。 技術(shù)要點(diǎn) 衛(wèi)星信號(hào)（弱）與接收機(jī)信號(hào)（強(qiáng)）相乘。 特點(diǎn) 限制：需要了解碼的結(jié)構(gòu)。 優(yōu)點(diǎn)：可獲得偽距測(cè)量值和導(dǎo)航電文，可獲得全波長(zhǎng)的載波，信號(hào)質(zhì)量好（信噪比高）,碼相關(guān)法,載波相

7、位測(cè)量重建載波,載波相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)重建載波,平方法 方法 將所接收到的調(diào)制信號(hào)（衛(wèi)星信號(hào)）自乘。 技術(shù)要點(diǎn) 衛(wèi)星信號(hào)（弱）自乘。 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：無需了解碼的結(jié)構(gòu) 缺點(diǎn)：無法獲得偽距觀測(cè)值和導(dǎo)航電文，所獲載波波長(zhǎng)為原來波長(zhǎng)的一半，信號(hào)質(zhì)量較差（信噪比低，降低了30dB）,平方法,載波相位測(cè)量重建載波,載波相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)重建載波,互相關(guān)（交叉相關(guān)） 方法 在不同頻率的調(diào)制信號(hào)（Y1和Y2）進(jìn)行相關(guān)處理，獲取兩個(gè)頻率間的偽距差和相位差 技術(shù)要點(diǎn) 不同頻率的衛(wèi)星信號(hào)（弱）進(jìn)行相關(guān)。 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：無需了解Y碼的結(jié)構(gòu)，可獲得導(dǎo)航電文，可獲得全波波長(zhǎng)的L1和L2載波，信號(hào)質(zhì)量較平方法好（信噪比降低了2

8、7dB），L2載波的信噪比比較差。,載波相位測(cè)量重建載波,載波相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)重建載波,Z跟蹤技術(shù) 方法：將衛(wèi)星信號(hào)在一個(gè)W碼碼元內(nèi)與接收機(jī)復(fù)制出的P碼進(jìn)行相關(guān)處理，將Y碼重新分解為W碼和P碼。 在一個(gè)W碼碼元內(nèi)進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)（弱）與復(fù)制信號(hào)（強(qiáng)）進(jìn)行相關(guān)。 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：無需了解Y碼結(jié)構(gòu)，可測(cè)定雙頻偽距觀測(cè)值，可獲得導(dǎo)航電文，可獲得全波波長(zhǎng)的載波，信號(hào)質(zhì)量較平方法好（信噪比降低了14dB）,載波相位測(cè)量重建載波,重建載波-總結(jié),平方法、互相關(guān)法和Z跟蹤技術(shù)都是在美國政府實(shí)施AS技術(shù)的情況下所采取的應(yīng)對(duì)措施。GPS現(xiàn)代化后，用戶可以通過L2C、L5I5和L5Q5碼獲得多個(gè)頻率的偽距觀測(cè)值，并用碼

9、相關(guān)法來重建L2和L5載波。,載波相位測(cè)量重建載波,GPS載波相位測(cè)量的基本原理,載波相位測(cè)量GPS載波相位測(cè)量的基本原理,理想情況,實(shí)際情況,載波相位觀測(cè)值,觀測(cè)值 整周計(jì)數(shù) 整周未知數(shù)（整周模糊度）,載波相位觀測(cè)值,載波相位測(cè)量載波相位觀測(cè)值,載波相位測(cè)量的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn) 精度高，測(cè)距精度可達(dá)0.2mm量級(jí) 難點(diǎn) 整周未知數(shù) 問題 整周跳變問題,載波相位測(cè)量載波相位測(cè)量的特點(diǎn),載波相位測(cè)量的觀測(cè)方程,原始形式：,線性化后：,誤差方程為：,載波相位測(cè)量載波相位測(cè)量的觀測(cè)方程,思考題,在GPS系統(tǒng)是如何用測(cè)距碼來測(cè)定偽距的？為什么叫偽距？ 用測(cè)距碼來測(cè)定偽距的優(yōu)點(diǎn)有哪些？ 寫出偽距測(cè)量的觀測(cè)方程并

10、詳細(xì)闡述方程中各項(xiàng)的含義。 什么是載波重建？重建載波的方法有幾種？ 載波相位測(cè)量的實(shí)際觀測(cè)值是什么？載波相位測(cè)量與偽距測(cè)量觀測(cè)方程的區(qū)別是？,載波相位測(cè)量思考題,第五章 距離測(cè)量與GPS定位,5.3 單差、雙差和三差觀測(cè)值,觀測(cè)值的線性組合,同類型同頻率觀測(cè)值的線性組合（ 5.3） 同類型不同頻率觀測(cè)值的線性組合（ 5.4.1） 不同類型觀測(cè)值的線性組合（ 5. 4.2）,類型（偽距/相位） 頻率（L1 /L2/ L5),GPS測(cè)量中的未知參數(shù)及其處理方法,必要參數(shù)與多余參數(shù) 用戶感興趣想要得到的參數(shù)，稱為必要參數(shù)。比如，對(duì)于GPS測(cè)量用戶來說，待定點(diǎn)的坐標(biāo)（X,Y,Z）就是必要參數(shù) 另一類是

11、用戶不感興趣，但為了保持模型的精度而不得不引入的一些參數(shù)，稱為多余參數(shù)。比如衛(wèi)星和接收機(jī)鐘差 針對(duì)不同的用戶，必要參數(shù)和多余參數(shù)的內(nèi)涵是不一樣的 在GPS測(cè)量中，多余參數(shù)的數(shù)量很大，影響解算速度，也不利于解的穩(wěn)定性 解決方法 給多余參數(shù)一定的約束條件 比如，鐘差的函數(shù)關(guān)系式： 通過同類型同頻率觀測(cè)值間求差來消除多余參數(shù)-求差法,觀測(cè)值的線性組合單差、雙差和三差觀測(cè)值,GPS測(cè)量中的未知參數(shù)及其處理方法-求差法,將相同頻率的GPS載波相位觀測(cè)值依據(jù)某種方式求差所獲得的新的組合觀測(cè)值（虛擬觀測(cè)值），稱為差分觀測(cè)值 按求差方式可分為: 站間差分 星間差分 歷元間差分 按求差次數(shù)可分為： 一次差或單差

12、（3種） 二次差或雙差（3種） 三次差（1種）,觀測(cè)值的線性組合單差、雙差和三差觀測(cè)值,在接收機(jī)之間求一次差（站間差分）,求差方式 同步觀測(cè)值在接收機(jī)間求差 數(shù)學(xué)形式 特點(diǎn) 消除了衛(wèi)星鐘差影響 削弱了電離層折射影響 削弱了對(duì)流層折射影響 削弱了衛(wèi)星軌道誤差的影響,觀測(cè)值的線性組合單差、雙差和三差觀測(cè)值,星間求差（星間差分）,求差方式 同步觀測(cè)值在衛(wèi)星間求差 數(shù)學(xué)形式 特點(diǎn) 消除了接收機(jī)鐘差的影響,觀測(cè)值的線性組合單差、雙差和三差觀測(cè)值,歷元間求差（歷元間差分）,差分方式 觀測(cè)值在歷元間求差 數(shù)學(xué)形式 特點(diǎn) 消去了整周未知數(shù)（整周模糊度）,觀測(cè)值的線性組合單差、雙差和三差觀測(cè)值,單差、雙差和三差

13、,單差：站間一次差分 雙差：站間、星間各求一次差（共兩次差） 三差：站間、星間和歷元間各求一次差（三次差）,單差,雙差,三差,觀測(cè)值的線性組合單差、雙差和三差觀測(cè)值,單差：站間一次差分,觀測(cè)值的線性組合單差、雙差和三差觀測(cè)值,求一次差,一次差觀測(cè)值,消掉衛(wèi)星鐘差,雙差：站間和星間各求一次差,觀測(cè)值的線性組合單差、雙差和三差觀測(cè)值,二次差觀測(cè)值,求二次差,P,消掉接收機(jī)鐘差,三差：站間、星間和歷元間各求一次差,觀測(cè)值的線性組合單差、雙差和三差觀測(cè)值,三次差觀測(cè)值,求三次差,三差,j,i,p,q,消掉整周模糊度,求差法的優(yōu)點(diǎn),觀測(cè)值的線性組合單差、雙差和三差觀測(cè)值,可以消去某些不重要的參數(shù)，或?qū)⒛?/p>

14、些對(duì)確定待定參數(shù)有較大負(fù)面影響的誤差源消去或消弱。 減少未知參數(shù)，提高數(shù)據(jù)解算速度。,求差法的缺點(diǎn),數(shù)據(jù)利用率低 只有同步數(shù)據(jù)才能求差，組成差分觀測(cè)值 引入基線矢量替代了位置矢量 差分觀測(cè)值間具有相關(guān)性，使處理問題復(fù)雜化 參數(shù)估計(jì)時(shí)，觀測(cè)值的權(quán)陣 解的通用性較差，某些可用的參數(shù)無法求出 某些有用信息在差分觀測(cè)值中被消除,觀測(cè)值的線性組合單差、雙差和三差觀測(cè)值,第五章 距離測(cè)量與GPS定位,5.4 其它一些常用的線性組合觀測(cè)值,同類型不同頻率觀測(cè)值的線性組合,L1的特性L2的特性,觀測(cè)值的線性組合同類型不同頻相位觀測(cè)值的線性組合,不同頻率的載波(L1,L2)相位觀測(cè)值,兩個(gè)不同頻率的載波(L1,

15、L2)相位觀測(cè)值間線性組合的一般形式n,m,觀測(cè)值的線性組合同類型不同頻相位觀測(cè)值的線性組合,組合觀測(cè)值n,m的特性,觀測(cè)值的線性組合同類型不同頻相位觀測(cè)值的線性組合,組合觀測(cè)值應(yīng)符合的標(biāo)準(zhǔn)（針對(duì)GPS測(cè)量）,應(yīng)保持整周模糊度的整數(shù)特性，有利于正確快速的確定整周模糊度 波長(zhǎng)應(yīng)適當(dāng) 應(yīng)不受或基本不受電離層延遲的影響 測(cè)量噪聲應(yīng)比較小,觀測(cè)值的線性組合組合觀測(cè)值應(yīng)符合的標(biāo)準(zhǔn),常見的線性組合1寬巷組合相位觀測(cè)值,寬巷組合（wide-lane）(n=1, m=-1) 波長(zhǎng)達(dá)86cm，利于確定模糊度，但測(cè)量噪聲大.,觀測(cè)值的線性組合同類型不同頻相位觀測(cè)值的線性組合,常見的線性組合2無電離層延遲的相位觀測(cè)

16、值,無電離層延遲的組合（4.5節(jié)：P100-P101）,觀測(cè)值的線性組合同類型不同頻相位觀測(cè)值的線性組合,不同類型觀測(cè)值的線性組合,不同類型雙頻觀測(cè)值間的線性組合 不同類型單頻觀測(cè)值間的線性組合,觀測(cè)值的線性組合不同類型觀測(cè)值的線性組合,1. 不同類型雙頻觀測(cè)值間的線性組合,觀測(cè)值的線性組合不同類型觀測(cè)值的線性組合,1. 不同類型雙頻觀測(cè)值間的線性組合,觀測(cè)值的線性組合不同類型觀測(cè)值的線性組合,1. 不同類型雙頻觀測(cè)值間的線性組合,觀測(cè)值的線性組合不同類型觀測(cè)值的線性組合,1. 不同類型雙頻觀測(cè)值間的線性組合,觀測(cè)值的線性組合不同類型觀測(cè)值的線性組合,2. 不同類型單頻觀測(cè)值間的線性組合,觀測(cè)

17、值的線性組合不同類型觀測(cè)值的線性組合,思考題,在接收機(jī)之間求一次差可以消除或削弱的誤差項(xiàng)有哪些？ 什么是單差、雙差和三差，它們分別能消除/削弱哪些誤差？ 為什么在靜態(tài)相對(duì)定位載波相位測(cè)量中廣泛采用求差法？ 求差法有什么缺點(diǎn)？ 什么是寬巷觀測(cè)值？使用它有什么好處？,觀測(cè)值的線性組合思考題,第五章 距離測(cè)量與GPS定位,5.5 周跳的探測(cè)與修復(fù) 5.6 整周模糊度的確定,5.5周跳的探測(cè)與修復(fù),要點(diǎn)： 產(chǎn)生周跳的原因 周跳的探測(cè)與修復(fù)方法,載波相位觀測(cè)值,觀測(cè)值 整周計(jì)數(shù) 整周未知數(shù)（整周模糊度）,載波相位觀測(cè)值,周跳探測(cè)與修復(fù)載波相位觀測(cè)值,整周跳變（周跳 Cycle Slips）,在某一特定時(shí)

18、刻的載波相位觀測(cè)值為 如果在觀測(cè)過程接收機(jī)保持對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的連續(xù)跟蹤，則整周模糊度 將保持不變，整周計(jì)數(shù) 也將保持連續(xù)，但當(dāng)由于某種原因使接收機(jī)無法保持對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的連續(xù)跟蹤時(shí)，在衛(wèi)星信號(hào)重新被鎖定后， 將發(fā)生變化，而 也不會(huì)與前面的值保持連續(xù)，這一現(xiàn)象稱為整周跳變，簡(jiǎn)稱周跳。,周跳的探測(cè)與修復(fù)整周跳變（周跳Cycle Slips）,產(chǎn)生周跳的原因,信號(hào)被遮擋，導(dǎo)致衛(wèi)星信號(hào)無法被跟蹤 儀器故障，導(dǎo)致差頻信號(hào)無法產(chǎn)生 衛(wèi)星信號(hào)信噪比過低，導(dǎo)致整周計(jì)數(shù)錯(cuò)誤 接收機(jī)在高速動(dòng)態(tài)的環(huán)境下進(jìn)行觀測(cè)，導(dǎo)致接收機(jī)無法正確跟蹤衛(wèi)星信號(hào) 衛(wèi)星瞬時(shí)故障，無法產(chǎn)生信號(hào),周跳的探測(cè)與修復(fù)產(chǎn)生周跳的原因,周跳的特點(diǎn),只影響整

19、周計(jì)數(shù) 周跳為波長(zhǎng)的整數(shù)倍 將影響從周跳發(fā)生時(shí)刻（歷元）之后的所有觀測(cè)值,周跳將使周跳發(fā)生后的所有觀測(cè)值包含相同的整周計(jì)數(shù)錯(cuò)誤,周跳的探測(cè)與修復(fù)周跳的特點(diǎn),解決周跳問題的方法,探測(cè)與修復(fù) 設(shè)法找出周跳發(fā)生的時(shí)間和大小，并求出丟失的整周數(shù)n的準(zhǔn)確數(shù)值，并對(duì)隨后的觀測(cè)值一一加以改正。 參數(shù)法 將周跳標(biāo)記出來，引入周跳參數(shù)，進(jìn)行解算,周跳的探測(cè)與修復(fù)解決周跳問題的方法,1-屏幕掃描法,方法：人工在屏幕上觀察觀測(cè)值曲線的變化是否連續(xù)。 特點(diǎn) 費(fèi)時(shí)、只能發(fā)現(xiàn)大周跳。 由于原始的載波觀測(cè)值變化很快，通常觀察的是某種觀測(cè)值的組合，如,周跳的探測(cè)與修復(fù)屏幕掃描法,2-高次差法（歷元間）,周跳的探測(cè)與修復(fù)高次差

20、法,2-高次差法的原理,由于衛(wèi)星和接收機(jī)間的距離在不斷變化，因而載波相位測(cè)量的觀測(cè)值N0+Int() +Fr()也隨時(shí)間在不斷變化。 但這種變化應(yīng)是有規(guī)律的，平滑的。周跳將破壞這種規(guī)律性。 對(duì)于GPS衛(wèi)星而言，當(dāng)求至四次差時(shí)，其值已趨向于零。殘留的四次差主要是由接收機(jī)的鐘誤差等因素引起的。,周跳的探測(cè)與修復(fù)高次差法,2-高次差法的問題,接收機(jī)鐘差對(duì)此方法有效性的影響 即使發(fā)現(xiàn)相位觀測(cè)值中存在數(shù)周的不規(guī)則變化，也很難判斷是否存在周跳。 克服接收機(jī)鐘差影響的方法 衛(wèi)星間求差 雙差觀測(cè)值可較為完善的消除接收機(jī)鐘差、衛(wèi)星鐘差、電離層延遲、對(duì)流層延遲等誤差影響，周跳的探測(cè)和修復(fù)、確定整周模糊度都較為容易

21、，因此雙差觀測(cè)值得到了廣泛的使用。,周跳的探測(cè)與修復(fù)高次差法,3-多項(xiàng)式擬合法,為了便于用計(jì)算機(jī)計(jì)算，常采用多項(xiàng)式擬合的方法。即根據(jù)n個(gè)相位測(cè)量觀測(cè)值擬合一個(gè)n階多項(xiàng)式，據(jù)此多項(xiàng)式來預(yù)估下一個(gè)觀測(cè)值并與實(shí)測(cè)值比較，從而來發(fā)現(xiàn)周跳并修正整周計(jì)數(shù)。 用最小二乘法求得上式中的多項(xiàng)式系數(shù) ，并根據(jù)擬合后的殘差 計(jì)算出中誤差 當(dāng)用求得的多項(xiàng)式系數(shù)外推的下一個(gè)歷元相位觀測(cè)值與實(shí)際觀測(cè)值之差小于3a時(shí)，認(rèn)為無周跳發(fā)生。否則，認(rèn)為有周跳發(fā)生，以外推整周計(jì)數(shù)取代，但不足一周的部分仍使用實(shí)際觀測(cè)值。 這種方法實(shí)質(zhì)上和上面介紹的高次差法是一致的，其算法更適合于計(jì)算機(jī)運(yùn)算，故被廣泛使用。,周跳的探測(cè)與修復(fù)多項(xiàng)式擬合法

22、,3-多項(xiàng)式擬合法的應(yīng)用特點(diǎn),由于四次差或五次差一般已呈偶然誤差特性，無法再用函數(shù)來加以擬合，所以用多項(xiàng)式擬合時(shí)通常也只需取至34階即可。 觀測(cè)值可以是真正的（非差）相位觀測(cè)值，也可以是經(jīng)線性組合后的虛擬觀測(cè)值：?jiǎn)尾钣^測(cè)值和雙差觀測(cè)值。 非差觀測(cè)值和接收機(jī)間求差的單差觀測(cè)值，二者由于受到接收機(jī)鐘差的影響，無法用來探測(cè)和修復(fù)小的周跳。,周跳的探測(cè)與修復(fù)多項(xiàng)式擬合法,4-衛(wèi)星間求差的單差觀測(cè)值探測(cè)修復(fù)周跳,原因 相位觀測(cè)值存在接收機(jī)鐘差，受接收機(jī)振蕩器噪聲的影響，無法發(fā)現(xiàn)小于一周的小周跳。 方法和原理 如果在衛(wèi)星間求一次差，便可以消除接收機(jī)的影響，便有可能使用該單差觀測(cè)值發(fā)現(xiàn)小周跳。 特點(diǎn) 可以發(fā)

23、現(xiàn)小周跳。 如果由于某種原因每個(gè)衛(wèi)星都產(chǎn)生了系統(tǒng)的周跳，便無法使用該方法探測(cè)出周跳。 可見，每個(gè)探測(cè)方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，需要綜合利用多種方法才能徹底的探測(cè)并修復(fù)觀測(cè)值中的周跳。,周跳的探測(cè)與修復(fù)衛(wèi)星間求差法,5-Melbourne-Wubbena公式法,周跳的探測(cè)與修復(fù) MW觀測(cè)值法,5-Melbourne-Wubbena公式法,周跳的探測(cè)與修復(fù)MW觀測(cè)值法,6-三次差法,方法 利用整周跳變的繼承性，根據(jù)三差觀測(cè)方程的常數(shù)項(xiàng)或三差觀測(cè)值的殘差進(jìn)行周跳的探測(cè)與修復(fù) 特點(diǎn) 可以發(fā)現(xiàn)小周跳,載波相位雙差觀測(cè)值的殘差圖,周跳的探測(cè)與修復(fù)三次差法,探測(cè)、修復(fù)周跳的方法還有不少, 如卡爾曼濾波法、線性擬合法

24、等。雙頻觀測(cè)值還可根據(jù)求得的電離層延遲來探測(cè)、修復(fù)周跳, 利用小波理論也可探測(cè)、修復(fù)周跳, 此處不再一一介紹。 一般說來, 每種方法都有其優(yōu)點(diǎn), 也有局限性, 所以只有綜合利用不同的方法, 取長(zhǎng)補(bǔ)短, 才能形成一個(gè)較為完整有效的方案。 整周跳變與接收機(jī)的質(zhì)量及觀測(cè)條件有密切關(guān)系, 因而必須從選擇機(jī)型、選點(diǎn)、組織觀測(cè)時(shí)就加以注意, 以便能獲得一組質(zhì)量較好的觀測(cè)值, 這是解決周跳問題的根本途徑。 一組包含了大量周跳的、質(zhì)量很差的觀測(cè)值, 想單純依靠?jī)?nèi)業(yè)處理的方法加以修補(bǔ)以獲得高精度的結(jié)果幾乎是不可能的, 而且將大大增加工作量, 因而決不能因?yàn)榇嬖谥脙?nèi)業(yè)方法修復(fù)周跳的可能性而放松了對(duì)外業(yè)觀測(cè)的要求

25、。,周跳的探測(cè)與修復(fù)總結(jié),5.6 整周模糊度的確定,整周未知數(shù)（整周模糊度 Ambiguity）,整周未知數(shù)N0的確定整周未知數(shù),若在k個(gè)歷元里每歷元均觀測(cè)了n顆相同的衛(wèi)星，則誤差方程,整周未知數(shù)N0的確定靜態(tài)相對(duì)定位常用的幾種方法,5.6.1 靜態(tài)相對(duì)定位中常用的幾種方法,1-待定參數(shù)法,5.6.1 靜態(tài)相對(duì)定位中常用的幾種方法,1-待定參數(shù)法： 1）取整法 2）置信區(qū)間法 Ni為模糊度的實(shí)數(shù)解 mi=s0(QNi)1/2為該參數(shù)的中誤差 置信區(qū)間為XNi- bmi，XNi+ bmi b xt(f,/2),根據(jù)自由度f和置信水平（1-），從t分布的數(shù)值表中查取。 如： f=2500,1-=9

26、9.9%, b =3.28 整數(shù)解在置信區(qū)間之內(nèi)。 3）模糊函數(shù)法,整周未知數(shù)N0的確定靜態(tài)相對(duì)定位常用的幾種方法,5.6.1 靜態(tài)相對(duì)定位中常用的幾種方法,2-整數(shù)解 ： 1) 求初始解：確定整周未知數(shù)和基線向量的實(shí)數(shù)解 2) 將整周模糊度固定為整數(shù) 3) 求固定解 3-實(shí)數(shù)解 ： 基線較長(zhǎng)，誤差相關(guān)性減弱，初始解的誤差將隨之增大，從而使模糊度參數(shù)很難固定，整數(shù)化的意義不大。,整周未知數(shù)N0的確定靜態(tài)相對(duì)定位常用的幾種方法,5.6.2 快速定位中常用的方法,走走停停和快速靜態(tài)定位法是兩種具有代表性的快速定位法。 一）走走停停法（Go and Stop） 已知基線法 交換天線法 二）快速靜態(tài)定

27、位法 快速模糊度解算法（FARA）,整周未知數(shù)N0的確定快速定位中常用的方法,已知基線法,將已修復(fù)周跳、剔除粗差后的雙差載波相位觀測(cè)值組成法方程式，然后將已知的基線向量代入法方程式并求解模糊度參數(shù)，最后再用取整法或置信區(qū)間法將求得的實(shí)數(shù)模糊度固定為整數(shù)。,整周未知數(shù)N0的確定已知基線法,交換天線法,在無已知基線的情況下，先通過交換天線法確定基線向量，再用已知基線法確定整周模糊度。,整周未知數(shù)N0的確定交換天線法,二）快速靜態(tài)定位方法,基本原理： 在短時(shí)間內(nèi)衛(wèi)星位置變化不大, 故同一衛(wèi)星在不同歷元所建立的誤差方程的系數(shù)和常數(shù)項(xiàng)也幾乎相同。這就意味著這些方程幾乎是線性相關(guān)的, 各歷元的觀測(cè)方程所起

28、的作用和在一個(gè)歷元上進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)所起的作用差不多。在這種情況下所求得的實(shí)數(shù)模糊度參數(shù)的中誤差必然很大。 當(dāng)實(shí)數(shù)模糊度的中誤差mi = 1 周, 置信度取99. 9% 時(shí), 置信區(qū)間的大小為6. 56 周, 在該區(qū)間中將包含6 7 個(gè)整數(shù)。 例如觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)為7顆，每個(gè)衛(wèi)星有6個(gè)備選解，則備選解排列組合起來有67=279936個(gè)備選組。,整周未知數(shù)N0的確定快速靜態(tài)定位方法,快速靜態(tài)定位方法,搜索原理： 如果我們將備選組中的整數(shù)模糊度組合一一代入法方程中進(jìn)行計(jì)算, 那么能使觀測(cè)值殘差的平方和為最小的這組整數(shù)模糊度組合就是最終的正確解。,整周未知數(shù)N0的確定快速靜態(tài)定位方法,快速模糊度解算法（FAR

29、A）,由瑞士的E.Frei和G.Beutler提出 實(shí)質(zhì)：將代入式（5-57）計(jì)算之前，先對(duì)備選組進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，把大量的顯然不合理的備選組先剔除掉，以減少計(jì)算工作量，達(dá)到快速模糊度解算的目的。,整周未知數(shù)N0的確定快速模糊度解算法（FARA）,快速模糊度解算法（FARA）（續(xù)）,3、對(duì)備選模糊度組合進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn) 1)互差檢驗(yàn)：對(duì)XNAik=XNAi - XNAk進(jìn)行檢核。 P|XNijk-XNAik| bmxNik =1- 整數(shù)模糊度實(shí)數(shù)差：XNik=XNi-XNk (i,k=1,2r,ik) 對(duì)應(yīng)的候選整數(shù)模糊度差：XNAik=XNAi-XNAk mXNik=s0(qNiNi-2qN

30、iNk+qNkNk)1/2 2)雙頻檢驗(yàn) XNi、XNk分別表示對(duì)同一衛(wèi)星的L1、L2載波模糊度的實(shí)數(shù)解。令： XLik = XNi- XNk(2/1), XLAik = XNAi- XNAk(2/1) P|XLik-XLAik|bmXNLik=1-,整周未知數(shù)N0的確定快速模糊度解算法（FARA）,4、確認(rèn)最優(yōu)解的三項(xiàng)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn): 將搜索出來的最優(yōu)整數(shù)模糊度組合，代回原法方程式平差計(jì)算,得出基線向量解和方差陣。 ）基線向量的整數(shù)解和初始解的一致性檢驗(yàn)。 ）整數(shù)解和初始解的單位權(quán)中誤差的一致性檢驗(yàn)。 ）整數(shù)解中最小單位權(quán)中誤差與次最小單位權(quán)中誤差間的顯著性檢驗(yàn)。,快速模糊度解算法（FARA）（續(xù)

31、）,整周未知數(shù)N0的確定快速模糊度解算法（FARA）,LAMBDA法,1993年，荷蘭Delft大學(xué)的Teunissen教授提出了最小二乘模糊度降相關(guān)平差法( Least square AMBiguity Decorrelation Adjustment)，簡(jiǎn)稱LAMBDA法。 觀測(cè)時(shí)間較短時(shí), 初始解中的實(shí)數(shù)模糊度參數(shù)精度很低, 參數(shù)間的相關(guān)性又很強(qiáng)。 整數(shù)變換（使新參數(shù)之間的相關(guān)性顯著減?。?搜索算法（搜索速度更迅速） 4. 該方法是一種公認(rèn)的較好的確定整周模糊度的方法，適用于靜態(tài)、快速靜態(tài)和動(dòng)態(tài)定位模式。,整周未知數(shù)N0的確定LAMBDA法,5.6.3 動(dòng)態(tài)定位中常用的方法,一）初始化法

32、 使用在快速靜態(tài)中的各種快速模糊度解算方法，在接收機(jī)載體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)與地面基準(zhǔn)站一起通過“初始化”來確定整周模糊度，然后運(yùn)動(dòng)載體開始運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行定位。缺點(diǎn)是需要保持衛(wèi)星信號(hào)的連續(xù)觀測(cè)，一旦信號(hào)失鎖又無法修復(fù)時(shí)，便需要重新初始化。 二）實(shí)時(shí)解算模糊度的方法（AROF/OTF/OTR）,整周未知數(shù)N0的確定動(dòng)態(tài)定位中常用的方法,實(shí)時(shí)解算模糊度的方法,（1）確定搜索區(qū)域 坐標(biāo)搜索法 模糊度搜索法 （2）可采用的方法 模糊度函數(shù)法 最小二乘模糊度搜索法 FARA法 快速模糊度搜索濾波法 LAMBDA法,整周未知數(shù)N0的確定實(shí)時(shí)解算模糊度的方法,思考題,什么是整周跳變？在GPS測(cè)量中應(yīng)如何來解決周跳問題

33、？ 詳細(xì)介紹用高次差法或多項(xiàng)式擬合法修復(fù)整周跳變的算法。 在基線解算時(shí)，求解整周未知數(shù)的常用方法有哪些？ 為什么說準(zhǔn)確快速確定整周未知數(shù)是載波相位測(cè)量中的關(guān)鍵問題？ 為什么在短基線GPS測(cè)量時(shí)一般都采用雙差固定解？ 何謂基線解算中的整數(shù)解（固定解）？簡(jiǎn)要說明其計(jì)算方法及優(yōu)點(diǎn)？,周跳探測(cè)與修復(fù)/整周模糊度的確定思考題,第五章 距離測(cè)量與GPS定位,5.7單點(diǎn)定位,GPS測(cè)量定位方法分類,定位模式 單點(diǎn)定位（絕對(duì)定位） 相對(duì)定位 差分定位 接收機(jī)天線的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 靜態(tài)定位天線相對(duì)于地固坐標(biāo)系靜止 動(dòng)態(tài)定位天線相對(duì)于地固坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng) 定位結(jié)果的時(shí)效性 事后定位 實(shí)時(shí)定位 觀測(cè)值類型 偽距測(cè)量 載波相位測(cè)

34、量,單點(diǎn)定位GPS測(cè)量定位方法分類,單點(diǎn)定位,定義 利用衛(wèi)星星歷和一臺(tái)接收機(jī)的偽距觀測(cè)值確定待定點(diǎn)在地固坐標(biāo)系中絕對(duì)位置的方法，也稱為絕對(duì)定位。 定位結(jié)果與所用星歷同屬一坐標(biāo)系的絕對(duì)坐標(biāo) 采用廣播星歷時(shí)屬WGS-84 采用IGS （International GNSS Service）精密星歷時(shí)為國際地球參考框架（ITRF International Terrestrial Reference Frame） 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：只需一臺(tái)接收機(jī)，觀測(cè)簡(jiǎn)單，可瞬時(shí)/實(shí)時(shí)定位 缺點(diǎn)：精度主要受系統(tǒng)性偏差的影響，定位精度低 應(yīng)用領(lǐng)域 低精度導(dǎo)航、資源普查、軍事.,單點(diǎn)定位單點(diǎn)定位簡(jiǎn)介,偽距單點(diǎn)定位的誤差方程,

35、單點(diǎn)定位偽距單點(diǎn)定位的誤差方程,單點(diǎn)定位有4個(gè)待定參數(shù)，因而至少需要同時(shí)觀測(cè)4顆以上的衛(wèi)星，才能同時(shí)確定出所有的待定參數(shù)。,偽距單點(diǎn)定位的誤差方程,某歷元同時(shí)觀測(cè)到n顆衛(wèi)星，單點(diǎn)定位的誤差方程組及位置解為,單點(diǎn)定位偽距單點(diǎn)定位的誤差方程,DOP值,DOP（Dilution of Precision） GDOP Geometry Dilution of Precision PDOP Position Dilution of Precision TDOP Time Dilution of Precision HDOP Horizontal Dilution of Precision VDOP Ve

36、rtical Dilution of Precision,DOP值的定義,單點(diǎn)定位DOP值,DOP值,DOP值與定位精度 DOP值的性質(zhì) DOP值與單點(diǎn)定位時(shí)所觀測(cè)衛(wèi)星的數(shù)量與分布有關(guān)，它所表示的是定位的幾何條件 DOP值越小，定位的幾何條件越好,單點(diǎn)定位 DOP值,DOP值,單點(diǎn)定位DOP值,DOP值,單點(diǎn)定位DOP值,精密單點(diǎn)定位（Precise Point Positioning，PPP）,利用雙頻接收機(jī)的載波相位觀測(cè)值以及由IGS等組織提供的高精度衛(wèi)星星歷和鐘差來進(jìn)行高精度單點(diǎn)定位的方法，稱為精密單點(diǎn)定位，簡(jiǎn)記為PPP技術(shù)。 特點(diǎn) 必須是雙頻接收機(jī) 主要使用載波相位觀測(cè)值 必須精密衛(wèi)星

37、軌道和衛(wèi)星鐘差 必須其它模型改正，如潮汐改正、（衛(wèi)星/接收機(jī)）天線相位偏差改正、對(duì)流層延遲改正、引力延遲改正等。 定位精度 靜態(tài)毫米級(jí)到厘米級(jí)（單天） 事后動(dòng)態(tài)-水平3cm，垂直5cm；實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)1020cm 用途 全球高精度定位測(cè)量 衛(wèi)星定軌,單點(diǎn)定位精密單點(diǎn)定位,精密單點(diǎn)定位的誤差方程,對(duì)于衛(wèi)星i，精密單點(diǎn)定位的誤差方程為,單點(diǎn)定位 精密單點(diǎn)定位的誤差方程,精密單點(diǎn)定位的誤差方程,若在k個(gè)歷元里每歷元均觀測(cè)了n顆相同的衛(wèi)星，則誤差方程,單點(diǎn)定位精密單點(diǎn)定位的誤差方程,精密單點(diǎn)定位的誤差方程,單點(diǎn)定位精密單點(diǎn)定位的誤差方程,精密單點(diǎn)定位的誤差方程,單點(diǎn)定位精密單點(diǎn)定位的誤差方程,假定在k個(gè)歷元

38、中連續(xù)對(duì)n顆衛(wèi)星進(jìn)行了觀測(cè)，則通常有3+k+n個(gè)待定參數(shù)（3個(gè)位置參數(shù)、k個(gè)整周模糊度參數(shù)和n個(gè)接收機(jī)鐘差參數(shù)），因而，僅采用載波相位觀測(cè)值無法實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)單點(diǎn)定位。,精密單點(diǎn)定位的誤差源及應(yīng)對(duì)方法,衛(wèi)星星歷 精密星歷 衛(wèi)星鐘差 精密鐘差 電離層延遲 雙頻改正 對(duì)流層延遲 模型改正+參數(shù)估計(jì) 其它誤差改正 模型改正（天線相位中心偏差/潮汐改正/地球自轉(zhuǎn)改正/天線相位纏繞）,單點(diǎn)定位單點(diǎn)定位的誤差源及應(yīng)對(duì)方法,思考題,什么是單點(diǎn)定位？使用什么觀測(cè)值？ 單點(diǎn)定位中使用的星歷有哪幾種，各屬于哪個(gè)坐標(biāo)系？ 用戶在使用GPS接收機(jī)進(jìn)行偽距單點(diǎn)定位時(shí)，為何需要同時(shí)觀測(cè)至少4顆GPS衛(wèi)星？ 偽距單點(diǎn)定位的未知數(shù)

39、有幾類？精密單點(diǎn)定位呢？ 什么是精密單點(diǎn)定位？能達(dá)到什么定位精度？ 精密單點(diǎn)定位與偽距單點(diǎn)定位的區(qū)別在哪里？,單點(diǎn)定位 思考題,5.8相對(duì)定位,幾個(gè)術(shù)語,相對(duì)定位 確定進(jìn)行同步觀測(cè)的接收機(jī)之間相對(duì)位置的定位方法，稱為相對(duì)定位，是精密測(cè)量的主要作業(yè)方式。 定位結(jié)果 基線向量（坐標(biāo)差），與所用星歷同屬一坐標(biāo)系 采用廣播星歷時(shí)屬WGS-84 采用IGS International GPS Service精密星歷時(shí)為ITRF International Terrestrial Reference Frame 基線向量中含有：2個(gè)方位基準(zhǔn)（一個(gè)水平方位，一個(gè)垂直方位）和1個(gè)尺度基準(zhǔn)，不含有位置基準(zhǔn),相對(duì)

40、定位 幾個(gè)術(shù)語,幾個(gè)術(shù)語,特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：定位精度高 缺點(diǎn)： 多臺(tái)接收機(jī)共同作業(yè)，作業(yè)復(fù)雜 數(shù)據(jù)處理復(fù)雜 不能直接獲取絕對(duì)坐標(biāo) 應(yīng)用 高精度測(cè)量定位及導(dǎo)航,相對(duì)定位,相對(duì)定位 幾個(gè)術(shù)語,幾個(gè)術(shù)語,靜態(tài)定位 確定某個(gè)時(shí)段內(nèi)被認(rèn)為坐標(biāo)固定不變的待定點(diǎn)位置，稱為靜態(tài)定位。 應(yīng)用領(lǐng)域 GPS控制網(wǎng)的建立、板塊運(yùn)動(dòng)和地殼形變監(jiān)測(cè)等工作都可用靜態(tài)定位方式完成。,靜態(tài)相對(duì)定位,相對(duì)定位 幾個(gè)術(shù)語,靜態(tài)單點(diǎn)定位,幾個(gè)術(shù)語,動(dòng)態(tài)定位 確定某個(gè)時(shí)段內(nèi)被認(rèn)為坐標(biāo)顯著變化的待定點(diǎn)位置，稱為動(dòng)態(tài)定位。 應(yīng)用領(lǐng)域 交通運(yùn)輸、軍事等領(lǐng)域，如飛機(jī)、船舶和車輛的導(dǎo)航管理以及導(dǎo)彈的制導(dǎo)等。 衛(wèi)星定軌、航空攝影測(cè)量、航空重力測(cè)量、機(jī)載

41、激光掃描等測(cè)量領(lǐng)域,動(dòng)態(tài)定位,相對(duì)定位 幾個(gè)術(shù)語,幾個(gè)術(shù)語,準(zhǔn)動(dòng)態(tài)定位 “走走停停”法（Go and Stop）。在遷站過程中，接收機(jī)保持對(duì)衛(wèi)星的連續(xù)觀測(cè)。本質(zhì)上是一種快速靜態(tài)定位法。 應(yīng)用領(lǐng)域 各流動(dòng)站上靜止觀測(cè)數(shù)分鐘，這種模式精度較低，適用于勘界測(cè)量、碎部測(cè)量等。,準(zhǔn)動(dòng)態(tài)定位,相對(duì)定位 幾個(gè)術(shù)語,靜態(tài)相對(duì)定位的觀測(cè)方程,非差觀測(cè)方程（測(cè)站i，j對(duì)衛(wèi)星P同步觀測(cè)） 如果i為基線一端的已知點(diǎn)，在該點(diǎn)的觀測(cè)方程為 將式（5-77）第2式減去上式，組成站間單差方程：,相對(duì)定位靜態(tài)相對(duì)定位的觀測(cè)方程,相對(duì)定位靜態(tài)相對(duì)定位的觀測(cè)方程,靜態(tài)相對(duì)定位的數(shù)據(jù)處理流程：,收集測(cè)區(qū)的資料 ，包括起算點(diǎn)坐標(biāo)、觀測(cè)

42、數(shù)據(jù)、衛(wèi)星星歷（廣播/IGS精密）和鐘差和氣象數(shù)據(jù)，也許需要數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換 周跳探測(cè)和修復(fù)，粗差剔除 基線向量解算 網(wǎng)平差，求得待定點(diǎn)坐標(biāo),相對(duì)定位靜態(tài)相對(duì)定位的數(shù)據(jù)處理流程,動(dòng)態(tài)相對(duì)定位,利用安置在基準(zhǔn)站和運(yùn)動(dòng)載體上接收機(jī)的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)確定運(yùn)動(dòng)載體相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的位置（基線向量）的工作成為動(dòng)態(tài)相對(duì)定位?；鶞?zhǔn)點(diǎn)一般為坐標(biāo)精確已知的地面靜態(tài)固定點(diǎn)，也可以處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 動(dòng)態(tài)相對(duì)定位與靜態(tài)相對(duì)定位的觀測(cè)方程是相同的。 在動(dòng)態(tài)定位中，由于運(yùn)動(dòng)載體的位置每個(gè)歷元計(jì)算一次，未知參數(shù)的個(gè)數(shù)總是多于方程的個(gè)數(shù)，因此方程總是秩虧的。解算上述問題的關(guān)鍵是確定整周模糊度，使其成為已知值。 動(dòng)態(tài)定位中整周未知數(shù)的確定

43、靜態(tài)初始化（已知基線法、交換天線法等） 動(dòng)態(tài)初始化（在航解算法OTF）,相對(duì)定位動(dòng)態(tài)相對(duì)定位,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位 RTK,RTK(Real Time Kinematic)是一種利用GPS載波相位觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位的技術(shù)。 基本原理：將基準(zhǔn)站上的GPS接收機(jī)采集的載波相位觀測(cè)值以及其已知坐標(biāo)通過數(shù)據(jù)通信鏈實(shí)時(shí)地發(fā)送給基準(zhǔn)站附近的流動(dòng)站用戶，流動(dòng)站用戶根據(jù)接收到的基準(zhǔn)站和自己采集的載波相位觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)地動(dòng)態(tài)相對(duì)定位解算，確定流動(dòng)站的三維坐標(biāo)。,相對(duì)定位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位RTK,RTK需要配備的儀器設(shè)備,GPS接收機(jī)（基準(zhǔn)站/流動(dòng)站） 數(shù)據(jù)通信鏈：調(diào)制解調(diào)器和無線電臺(tái)等 RTK軟件：完成實(shí)時(shí)動(dòng)

44、態(tài)相對(duì)定位的數(shù)據(jù)處理。 快速而準(zhǔn)確的確定整周模糊度 基線向量解算 解算結(jié)果的質(zhì)量分析和精度評(píng)定 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,相對(duì)定位 RTK需要配備的儀器設(shè)備,RTK 的特點(diǎn)及用途,用途： 利用RTK的用戶可以在幾秒鐘內(nèi)獲得厘米級(jí)的定位結(jié)果，是一種高效的測(cè)量方式，已在圖根控制測(cè)量、施工放樣、工程測(cè)量與地形測(cè)量等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 不足： 需要在參考站的覆蓋范圍內(nèi)工作。與基準(zhǔn)站的距離越遠(yuǎn)，空間相關(guān)性降低，定位精度越低。15km 可靠性不夠（基于一個(gè)基準(zhǔn)站）。,相對(duì)定位 RTK 的特點(diǎn)及用途,思考題,什么是靜態(tài)相對(duì)定位？使用的觀測(cè)值是？解算的未知數(shù)是？靜態(tài)相對(duì)定位的數(shù)據(jù)處理流程是？靜態(tài)相對(duì)定位的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？

45、什么是動(dòng)態(tài)相對(duì)定位？動(dòng)態(tài)相對(duì)定位確定整周模糊度的方法有哪些？ 什么是RTK？RTK的基本原理是？RTK需要配備的儀器設(shè)備有哪些？RTK的主要用途是？存在的缺點(diǎn)有？,相對(duì)定位思考題,聯(lián)系信息,辦公室： 南校區(qū)圖書館901室 E-mail： 考試成績(jī)(70%)+平時(shí)成績(jī)(30%),考核方式,第五章 距離測(cè)量與GPS定位,5.9網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考站CORS 5.10 差分GPS,5.9網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)RTK 連續(xù)運(yùn)行參考站CORS,網(wǎng)絡(luò)RTK,網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,網(wǎng)絡(luò)RTK-基本概念,作業(yè)模型類似RTK 原理 利用基準(zhǔn)站網(wǎng)計(jì)算出用戶附近某點(diǎn)（虛擬參考站）各項(xiàng)

46、誤差改正，再將它們加到利用虛擬參考站坐標(biāo)和衛(wèi)星坐標(biāo)所計(jì)算出的距離之上，得出虛擬參考站上的虛擬觀測(cè)值，將其發(fā)送給用戶，進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位。 特點(diǎn) 高精度和可靠性 覆蓋區(qū)域大,網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,網(wǎng)絡(luò)RTK-系統(tǒng)組成,基本組成：網(wǎng)絡(luò)RTK通常是由基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)播發(fā)中心、數(shù)據(jù)通信鏈路和用戶等幾部分組成 （1）基準(zhǔn)站網(wǎng) 至少3個(gè)基準(zhǔn)站 配備全波長(zhǎng)雙頻GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和氣象儀器 基準(zhǔn)站的精確坐標(biāo)已知 具有良好的GPS觀測(cè)環(huán)境,網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,網(wǎng)絡(luò)RTK-系統(tǒng)組成,（2）數(shù)據(jù)處理中心及數(shù)據(jù)播發(fā)中心 收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理和質(zhì)量分析，統(tǒng)一解算出系統(tǒng)

47、誤差，建立誤差模型，再播發(fā)給用戶 （3）數(shù)據(jù)通信鏈路 基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)處理中心和數(shù)據(jù)播發(fā)中心之間的通信，可用光纖、光纜等方式鏈接 數(shù)據(jù)播發(fā)中心和流動(dòng)站用戶之間，可采用GSM、GPRS、CDMA等方式實(shí)現(xiàn) （4）用戶 GPS接收機(jī)和數(shù)據(jù)接收設(shè)備以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件,網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,網(wǎng)絡(luò)RTK-幾種常用的方法,（1）美國天寶Trimble公司提出的虛擬參考站技術(shù)（Virtual Reference Station，VRS) 優(yōu)點(diǎn)：只需使用常規(guī)RTK用戶設(shè)備即可 缺點(diǎn)：雙向通信，用戶數(shù)受限,網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,網(wǎng)絡(luò)RTK-幾種常用的方法,（2）瑞士徠卡Leica

48、公司的主輔站技術(shù)(MAX) 優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)蜗蛲ㄐ?，也可雙向通信,網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,網(wǎng)絡(luò)RTK-幾種常用的方法,（3）德國區(qū)域改正數(shù)法(FKP) 優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)蜗蛲ㄐ?，用戶?shù)不受限 缺點(diǎn)：用戶需配備專用的數(shù)據(jù)處理軟件,網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)（ Continuous Operational Reference System，CORS）是一種以提供衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)為主的多功能服務(wù)系統(tǒng)，是建立數(shù)字地球（國家/城市）時(shí)必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。也稱為連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)（Continuously Operating Reference Statio

49、n ，CORS）。 CORS系統(tǒng)由基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)、用戶應(yīng)用系統(tǒng)五個(gè)部分組成，各基準(zhǔn)站與監(jiān)控分析中心間通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接成一體，形成專用網(wǎng)絡(luò)。 與網(wǎng)絡(luò)RTK相比，CORS更多地強(qiáng)調(diào)了所提供服務(wù)功能的多樣性和運(yùn)行的長(zhǎng)期性,網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,CORS的功能,地面車輛、船舶和飛機(jī)等交通工具提供導(dǎo)航定位服務(wù) 為工程測(cè)量、數(shù)據(jù)測(cè)圖、地籍測(cè)量、GIS數(shù)據(jù)采集和更新的用戶提供快速的厘米級(jí)定位服務(wù) 大地測(cè)量用戶只需一臺(tái)GPS接收完成控制點(diǎn)的建立機(jī)，與CORS參考站進(jìn)行相對(duì)定位，即可

50、利用CORS的長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)值，求得參考站坐標(biāo)序列變化，可建立動(dòng)態(tài)的四維的大地測(cè)量參考框架 為時(shí)間服務(wù)部門提供高精度的授時(shí)和時(shí)間比對(duì)服務(wù) GPS氣象學(xué)研究和服務(wù)：災(zāi)害天氣預(yù)報(bào)和氣候變化等研究 建立區(qū)域的電離層延遲模型,網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,CORS的現(xiàn)狀與發(fā)展IGS,網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,CORS的現(xiàn)狀與發(fā)展美國CORS系統(tǒng),由美國國家大地測(cè)量局NGS組建。截止2011年6月，參考站數(shù)量已超過1800個(gè)，數(shù)量還在繼續(xù)擴(kuò)展。 建立和維持美國的國家參考框架，提供衛(wèi)星定軌服務(wù)以及差分GPS服務(wù)，已用于氣象預(yù)報(bào)和研究、地震監(jiān)測(cè)、地球動(dòng)力學(xué)研究等領(lǐng)域。,網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行

51、參考系統(tǒng)CORS,CORS的現(xiàn)狀與發(fā)展歐洲CORS系統(tǒng),EUREF Permanent Network (EPN)覆蓋整個(gè)歐洲大陸，由連續(xù)觀測(cè)高精度的GPS / GLONASS接收機(jī)構(gòu)成的200多個(gè)參考站組成，是歐洲參考框架EUREF建立的基礎(chǔ)。,網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,CORS的現(xiàn)狀與發(fā)展德國CORS系統(tǒng),德國的SAPOS網(wǎng)由德國國家測(cè)量部門聯(lián)合德國運(yùn)輸，建筑，房屋等部門的差分GPS計(jì)劃協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來，建立了一個(gè)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的，覆蓋全國的多功能差分GPS系統(tǒng)，同時(shí)SAPOS也構(gòu)成了德國國家動(dòng)態(tài)大地測(cè)量框架，計(jì)劃由200多個(gè)永久性GPS跟蹤站組成，平均密度40km。,網(wǎng)絡(luò)RTK及連

52、續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,CORS的現(xiàn)狀與發(fā)展日本CORS系統(tǒng),日本國家地理院(GSI)從上世紀(jì)90年代初開始著手布設(shè)地殼應(yīng)變監(jiān)測(cè)網(wǎng)，并逐步發(fā)展成日本GPS連續(xù)應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(COSMOS)，系統(tǒng)發(fā)展最終形成了由GPS連續(xù)觀測(cè)站組成參考站網(wǎng)稱為GEONET，該網(wǎng)平均密度17km,最密的地區(qū)如關(guān)東、東京、京都等地區(qū)達(dá)到1015km，已經(jīng)建設(shè)完成1300多個(gè)遍布全日本的GPS連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)。 GEONET應(yīng)用主要面向地震監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)、控制測(cè)量、建筑、工程控制、測(cè)圖和地理信息更新、氣象監(jiān)測(cè)和天氣預(yù)報(bào)。,網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,CORS的現(xiàn)狀與發(fā)展澳大利亞CORS系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參

53、考系統(tǒng)CORS,CORS的現(xiàn)狀與發(fā)展國內(nèi)CORS系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,2006年由中國地震局，總參測(cè)繪局，中國科學(xué)院，國家測(cè)繪局，中國氣象局和教育部等六部委聯(lián)合向國家發(fā)改委申請(qǐng)的“中國大陸環(huán)境構(gòu)造監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)”項(xiàng)目通過比準(zhǔn)，該項(xiàng)目將在全國建成260個(gè)GNSS連續(xù)運(yùn)行參考站，最終形成全國最大的連續(xù)運(yùn)行參考網(wǎng)系統(tǒng)。目前已在深圳，北京，天津，上海，成都，重慶，長(zhǎng)春，昆明，武漢，香港等城市建立了區(qū)域性連續(xù)參考網(wǎng)，江蘇省，江西，廣西等省目前也擁有省內(nèi)CORS網(wǎng)絡(luò)。,CORS的現(xiàn)狀與發(fā)展國內(nèi)CORS系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,北京連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng),香港衛(wèi)星定位參考站網(wǎng) (

54、SatRef),CORS的現(xiàn)狀與發(fā)展國內(nèi)CORS系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,昆明的連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng),上海市CORS基站網(wǎng)絡(luò)分布圖,CORS的現(xiàn)狀與發(fā)展國內(nèi)CORS系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS,湖南省連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng),江蘇省CORS基站網(wǎng)絡(luò)分布圖,思考題,網(wǎng)絡(luò)RTK的基本原理？能達(dá)到的精度？ 網(wǎng)絡(luò)RTK的系統(tǒng)組成有哪幾部分？ 目前的網(wǎng)絡(luò)RTK使用的主要方法有哪幾種？ 什么是CORS? CORS與網(wǎng)絡(luò)RTK的區(qū)別是？,網(wǎng)絡(luò)RTK及連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)CORS 思考題,第五章 距離測(cè)量與GPS定位,5.10 差分GPS,概述,差分GPS產(chǎn)生的誘因：絕對(duì)定位精度不能滿足要求 GPS絕對(duì)定位的精度受多種誤差因素的影響，不能滿足某些特殊應(yīng)用的要求 美國的GPS政策對(duì)GPS絕對(duì)定位精度的影響（