单点定位与相对定位

GPS原理及其应用原理及其应用(十一十一)GPS原理及其应用原理及其应用第四章第四章 距离测量与距离测量与GPS定位定位4.6单点定位单点定位4.7相对定位相对定位GPS原理及其应用原理及其应用4.6单点定位单点定位GPS原理及其应用原理及其应用GPS测量定位方法分类测量定位方法分类定位模式定位模式绝对定位（单点定位）绝对定位（单点定位）相对定位相对定位差分定位差分定位定位时接收机天线的运动状态定位时接收机天线的运动状态静态定位天线相对于地固坐标系静止静态定位天线相对于地固坐标系静止动态定位天线相对于地固坐标系运动动态定位天线相对于地固坐标系运动获得定位结果的时效获得定位结果的时效事后定位事后定位实时定位实时定位观测值类型观测值类型伪距测量伪距测量载波相位测量载波相位测量距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 GPS测量定位方法分类测量定位方法分类GPS原理及其应用原理及其应用定位技术名称精度(m)作用距离(km)响应时间单点定位10 20m全球实时局域差分1.05.0150实时广域差分/WAAS1.05.01500/全球实时RTK0.010.2015实时VRS0.010.20 单点定位单点定位 单点定位简介单点定位简介GPS原理及其应用原理及其应用伪距单点定位的误差方程伪距单点定位的误差方程对于卫星对于卫星i，在某一个历元的误差方程为在某一个历元的误差方程为距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 伪距单点定位的误差方程伪距单点定位的误差方程GPS原理及其应用原理及其应用单点定位有单点定位有4个待定参数，个待定参数，因而至少需因而至少需要同时观测要同时观测4颗以上的卫颗以上的卫星，才能同星，才能同时确定出所时确定出所有的待定参有的待定参数。数。伪距单点定位的误差方程伪距单点定位的误差方程对在某历元同时观测的对在某历元同时观测的n颗卫星，其误差方颗卫星，其误差方程及位置解为程及位置解为距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 伪距单点定位的误差方程伪距单点定位的误差方程GPS原理及其应用原理及其应用DOP值值DOP（Dilution of Precision）GDOP Geometry Dilution of PrecisionPDOP Position Dilution of PrecisionTDOP Time Dilution of PrecisionHDOP Horizontal Dilution of PrecisionVDOP Vertical Dilution of PrecisionDOP值值的定义的定义距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 DOP值值GPS原理及其应用原理及其应用DOP值值DOP值与值与定位精度定位精度DOP值的性质值的性质DOP值与单点定位时，所观测卫星的数量与分值与单点定位时，所观测卫星的数量与分布有关，它所表示的是定位的几何条件布有关，它所表示的是定位的几何条件DOP值值越小，定位的几何条件越好越小，定位的几何条件越好距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 DOP值值GPS原理及其应用原理及其应用DOP值值距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 DOP值值GPS原理及其应用原理及其应用DOP值值距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 DOP值值GPS原理及其应用原理及其应用载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程对于卫星对于卫星i，误差方程为误差方程为距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程GPS原理及其应用原理及其应用载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程若在若在k个历元里每历元均观测了个历元里每历元均观测了n颗相同的卫颗相同的卫星，则误差方程星，则误差方程距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程GPS原理及其应用原理及其应用载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程GPS原理及其应用原理及其应用载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 载波相位单点定位的误差方程载波相位单点定位的误差方程假定在假定在k个个历元中连续历元中连续对对n颗颗卫星进行了观测，卫星进行了观测，则通常有则通常有3+k+n个个待待定参数（定参数（3个位置参数、个位置参数、k个个整周模糊度参数和整周模糊度参数和n个个接收机钟差参数接收机钟差参数），），因而，仅采用载波相因而，仅采用载波相位观测值无法实现瞬位观测值无法实现瞬时单点定位。时单点定位。GPS原理及其应用原理及其应用单点定位的误差源及应对方法单点定位的误差源及应对方法卫星星历卫星星历精密星历精密星历卫星钟差卫星钟差精密钟差精密钟差、地面跟踪地面跟踪电离层延迟电离层延迟双频改正双频改正对流层延迟对流层延迟模型改正模型改正距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 单点定位的误差源及应对方法单点定位的误差源及应对方法GPS原理及其应用原理及其应用精密单点定位精密单点定位精密单点定位精密单点定位PPP Precise Point Positioning特点特点主要观测值为载波相位主要观测值为载波相位采用精密的卫星轨道和钟数据采用精密的卫星轨道和钟数据采用复杂的模型采用复杂的模型定位精度定位精度亚分米级亚分米级用途用途全球高精度测量全球高精度测量卫星定轨卫星定轨距离测量与距离测量与GPS定位定位 单点定位单点定位 精密单点定位精密单点定位GPS原理及其应用原理及其应用4.7相对定位相对定位GPS原理及其应用原理及其应用概述概述定义定义确定进行同步观测的接收机之间相对位确定进行同步观测的接收机之间相对位置的定位方法，称为相对定位。置的定位方法，称为相对定位。定位结果定位结果与所用星历同属一坐标系的基线向量与所用星历同属一坐标系的基线向量（坐标差）及其精度信息（坐标差）及其精度信息采用广播星历时属采用广播星历时属WGS-84采用采用IGS International GPS Service精密星精密星历时为历时为ITRF International Terrestrial Reference Frame基线向量中含有：基线向量中含有：2个方位基准（一个个方位基准（一个水平方法，一个垂直方位）和水平方法，一个垂直方位）和1个尺度个尺度基准，不含有位置基准基准，不含有位置基准距离测量与距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 概述概述GPS原理及其应用原理及其应用概述概述特点特点优点：定位精度高优点：定位精度高缺点：缺点：多台接收共同作业，作业复杂多台接收共同作业，作业复杂数据处理复杂数据处理复杂不能直接获取绝对坐标不能直接获取绝对坐标应用应用高精度测量定位及导航高精度测量定位及导航相对定位相对定位距离测量与距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 概述概述GPS原理及其应用原理及其应用相对定位的类型相对定位的类型静态定位静态定位普通静态定位普通静态定位快速静态定位快速静态定位Go and Stop快速确定整周未知数快速确定整周未知数动态定位动态定位动态定位中整周未知数的确定动态定位中整周未知数的确定静态初始化静态初始化动态初始化（动态初始化（OTF）实时动态定位（实时动态定位（RTK Real Time Kinematic）单单基准站基准站RTK多基准站多基准站RTK（网络网络RTK）测量定位原理测量定位原理 相对定位相对定位 相对定位的类型相对定位的类型GPS原理及其应用原理及其应用快速静态相对定位模式快速静态相对定位模式示意图示意图 基准站基准站 观测基观测基线线 迁站路迁站路线线 流动站流动站 作业方法作业方法在在测测区区的的中中部部选选择择一一个个基基准准站站(或或参参考考站站)，并并安安置置一一台台接接收收机机，连连续续跟踪所有可见卫星；跟踪所有可见卫星；另一台接收机，依次到各点流动设站，静止观测数分钟，如图所示。另一台接收机，依次到各点流动设站，静止观测数分钟，如图所示。在观测中至少跟踪在观测中至少跟踪4颗卫星，同时流动站与基准站相距不超过颗卫星，同时流动站与基准站相距不超过15km。定位精度定位精度流动站相对基准站的基线中误差，可达（流动站相对基准站的基线中误差，可达（510）mm+1ppmD特点特点接接收收机机在在流流动动站站之之间间移移动动时时，不不必必保保持持对对所所测测卫卫星星的的连连续续跟跟踪踪，因因而而可关闭电源以降低能耗。可关闭电源以降低能耗。该模式作业速度快，精度高。该模式作业速度快，精度高。缺点是，在采用两台接收机作业时，缺点是，在采用两台接收机作业时，直接观测边不构成闭合图形。直接观测边不构成闭合图形。适用范围：适用范围：小范围的控制测量及其加密；小范围的控制测量及其加密；工程测量、边界测量；工程测量、边界测量；地籍测量及碎部测量等。地籍测量及碎部测量等。测量定位原理测量定位原理 相对定位相对定位 快速静态相对定位快速静态相对定位GPS原理及其应用原理及其应用作业方法作业方法在测区选一基准站，在其安置一台接收机，连续跟踪所有可见卫星；在测区选一基准站，在其安置一台接收机，连续跟踪所有可见卫星；置另一台流动的接收机于起始点（如图中置另一台流动的接收机于起始点（如图中1号点）观测数分钟；号点）观测数分钟；在在保保持持对对所所测测卫卫星星连连续续跟跟踪踪的的情情况况下下，流流动动的的接接收收机机依依次次迁迁到到2，3号流动点各观测数分钟。号流动点各观测数分钟。该该作作业业模模式式要要求求：作作业业时时必必须须同同时时观观测测4颗颗卫卫星星；在在观观测测过过程程中中，流流动动接接收收机机对对所所测测卫卫星星信信号号不不能能失失锁锁；一一旦旦发发生生失失锁锁现现象象，应应在在失失锁锁后后的的流流动动点点上上，将将观观测测时时间间延延长长至至数数分分钟钟；流流动动点点与与基基准准站站相相距距，目目前前一一般应不超过般应不超过15km。定位精度：定位精度：中误差（中误差（1020）mm+1ppmD。特点：特点：该作业模式效率高。该作业模式效率高。应用范围：应用范围：开阔地区的加密测量；开阔地区的加密测量；工程定位及碎部测量；工程定位及碎部测量；剖面测量和路线测量；剖面测量和路线测量；地籍测量等。地籍测量等。准动态相对定位模式示意图准动态相对定位模式示意图 基准站基准站 1 234567891012131 1测量定位原理测量定位原理 相对定位相对定位 准动态相对定位准动态相对定位GPS原理及其应用原理及其应用 作业方法：作业方法：作业方法：作业方法：w建立一个基准站，并在其上安置一台接收机，连续跟踪所有可见卫星；建立一个基准站，并在其上安置一台接收机，连续跟踪所有可见卫星；w另一台接收机，安置在运动的载体上另一台接收机，安置在运动的载体上(如如图图)，在出发点按快速静态相对定，在出发点按快速静态相对定位法，静止观测数分钟，以进行初始化；位法，静止观测数分钟，以进行初始化；w运动的接收机从出发点开始，在运动过程中按预定的采样间隔自动观测。运动的接收机从出发点开始，在运动过程中按预定的采样间隔自动观测。w该该作作业业模模式式要要求求：至至少少同同步步观观测测至至少少4颗颗卫卫星星，并并在在运运动动过过程程中中保保持持连连续续跟踪；同时，运动点与基准站的距离，目前应不超过跟踪；同时，运动点与基准站的距离，目前应不超过15km。定位精度：定位精度：定位精度：定位精度：l可达可达(1-2)cm+1ppmD.l特点特点:l速度快，精度高，连续实时定位。速度快，精度高，连续实时定位。应用范围：应用范围：应用范围：应用范围：l精密测定载体的运动轨迹；精密测定载体的运动轨迹；l道路中心测量；道路中心测量；l航道测量；航道测量；l开阔地区剖面测量和水文测量等。开阔地区剖面测量和水文测量等。动态相对定位模式示意图动态相对定位模式示意图基准站基准站 912341178651012 测量定位原理测量定位原理 相对定位相对定位 动态相对定位动态相对定位GPS原理及其应用原理及其应用观测方程观测方程非差观测方程非差观测方程单差观测方程单差观测方程双差观测方程双差观测方程距离测量与距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 观测方程观测方程GPS原理及其应用原理及其应用各种误差对相对定位结果的影响各种误差对相对定位结果的影响卫星轨道误差卫星轨道误差 削弱削弱卫星钟差卫星钟差 消除消除大气折射误差大气折射误差 削弱削弱接收机钟差接收机钟差 消除消除接收机天线相位中心偏差和变化接收机天线相位中心偏差和变化 消除消除距离测量与距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 各种误差对相对定位结果的影响各种误差对相对定位结果的影响GPS原理及其应用原理及其应用相对定位的类型相对定位的类型静态定位静态定位普通静态定位普通静态定位快速静态定位快速静态定位Go and Stop快速确定整周未知数快速确定整周未知数动态定位动态定位动态定位中整周未知数的确定动态定位中整周未知数的确定静态初始化静态初始化动态初始化（动态初始化（OTF）实时动态定位（实时动态定位（RTK Real Time Kinematic）单单基准站基准站RTK多基准站多基准站RTK（网络网络RTK）距离测量与距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 相对定位的类型相对定位的类型GPS原理及其应用原理及其应用RTK 实时动态实时动态Real Time Kinematic距离测量与距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 RTK 实时动态实时动态