卫星导航技术的现状与发展(三)教程

现代测量技术室,Modern,Survey,发挥眼,新技术讲座,卫星导航定位技术的现状与进展三GNSS应用新技术,信息工程大学测绘学院,翟 翊,一、GNSS差分技术,原理：,将己知坐标点(基准点)上安置的卫星定位接收机所接收的卫星信号(载波相位)，用于流淌站观测信号的改正。以消退卫星钟、卫星星历误差；减弱电离层、对流层对定位的影响。,基准站可以由一个或假设干个固定参考站组成，差分改正数据可从各个站播发，也可从数据中心播发。每一个参考站效劳于肯定作用半径内全部的GNSS 用户。对于准实时定位或实时周密定位的用户效劳半径可以到达15公里。数据链可以用无线电台，也可用GPRS/CDMA。,一、GNSS差分技术,1.位置差分原理,基准站：坐标为：,GPS测得的预备为：,基准站求得：,基准站将这些改正数发给用户接收机，用户接收机利用这些改正数改正测得的点的坐标，提高点位精度。,要求：基准站与用户观测同一组卫星，近距离可以，距离较远就很难。,一、GNSS差分技术,要求：基准站与用户观测同一组卫星，近距离可以，距离较远就很难。,一、GNSS差分技术,2.载波相位差分RTK Real Time Kinematic,由基准站将载波相位观测值及基准站信息仪器发送给用户，用户将接收到的GPS卫星载波相位与基准站的载波相位组成差分观测值，通过实时处理确定用户位置。,3.广域差分WADGPS,建立一个主差分站，将假设干个基准站与主站一起组成差分GPS网。主差分站接收各个基准站的差分GPS信号，将其组合形成在扩展区域内的有效差分GPS改正电文，发送给用户站。,二、网络RTK技术,在常规RTK和差分GPS技术根底上进展的一种新技术。在较大区域内建立多个坐标的GPS基准站，构成地区网状掩盖，以此为根底，计算和发播相位观测值误差改正信息，对用户进展实时改正的定位。,二、网络RTK技术,原理：,在一个地区建立假设干个基准站，组成基准站网，基准站间距可由30-90公里。,基准站GNSS观测数据实时传到中心站，中心站经过数据处理，在流淌站四周建立虚拟参考站，并将虚拟参考站观测数据通过无线通信网公布给定位用户。,用户依据这个数据改正观测值，以提高定位精度。,无线通信可通过互联网GPRS,CDMA进展RTCM数据传输,二、网络RTK技术,网络RTK测量特点：,1.用户只需用一台接收机接收差分信号即可到达厘米级精度定位。,2.定位速度快。,3.定位精度高。,4.操作简洁。,5.费用低。,二、网络RTK技术,网络RTK的工作过程,各基准站将同步观测数据传输给掌握中心。,流淌站将单点定位获得近似三维坐标传输给掌握中心。,掌握中心依据流淌站和基准站发送的信息，实时的进展处理和计算分析，获得流淌站 虚拟基准站的观测数据。,虚拟基准站的观测数据通过无线通信网传输给流淌站。,流淌站将观测数据和接收到虚拟基准站观测数据数据联合实时处理，猎取准确三维坐标，,三、CORS连续运行网络,利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位效劳综合系统Continuous Operational Reference System，缩写为CORS已成为城市GPS应用的进展热点之一。CORS系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结晶的产物。,连续运行卫星定位导航效劳系统构造及通信网络示意图,市话网,市话网,市话网,市话网,市话网,市电信局,监控分析中心,卫星定位信号发射台,FM电台,基准站1,基准站2,基准站,3,基准站4,基准站5,进入移动电话系统,用户,用户,全向天线,定向天线,Modem,拉萨,北京,海南,武汉,西宁,哈尔滨,乌鲁木齐,全国GPS连续运行基准站网络,三、CORS连续运行网络,国外GNSS连续跟踪网概况,美国:由美国国家大地测量局牵头、联邦防空局等多家单位共同建立的250个GPS基准站掩盖全美系统。该系统主要通过因特网向全美和全球用户供给基准站坐标和基准站观测数据。用户可通过因特网卸载CORS基准站数据进展事后周密定位。,德国:建立了一个由200个左右GPS跟踪站组成的长期运行、掩盖全国的多功能GPS差分定位导航效劳体系，作为国家的空间数据根底设施。系统将取代原由标石组成的国家大地点，构成德国新的国家动态大地测量框架,日本:建设1200个遍布全日本的格网式GPS永久站阵列，形成国家的现代“电子大地测量网点”及超高精度的地壳运动监测网络系统。,德国,SAPOS,德国国家测量治理部门联合德国测量、运输、建筑、房屋和国防等部门，把各部门的差分GPS打算协调统一起来，建立的一个长期连续运行的、掩盖全国的多功能差分GPS定位导航效劳体系，,同时SAPOS也构成了德国国家动态大地测量框架。,国内GNSS连续跟踪网概况,城市参考站网：省级参考站网：,深圳市参考站网 广东省参考站网,上海市参考站网 江苏省参考站网,北京市参考站网 浙江省参考站网,天津市参考站网 福建省参考站网,福州市参考站网 河北省参考站网,昆明市参考站网 山东省参考站网,南京市参考站网 河南省参考网站,广州市参考站网 内蒙参考站网,成都市参考站网 武汉市参考站网,合肥市参考站网 哈尔滨市参考站网,西安市参考站网 青岛市参考站网,重庆市参考站网 淄博市参考站网,南宁市参考站网 苏州市参考站网,四、RTK 技术的应用,GPS从大地测量及工程掌握测量向地形测量、施工放样、变形监测及机械施工掌握方向进展。,城市根底建设城市掌握网测量,城市规划应用,国土资源调查(林业、矿产、国土),地籍及房地产测绘,水利工程掌握及施工测量,滑坡及泥石流等地质灾难测量,机械和构造物的安全监测,大气监测,1.城市规划的应用,市政建设规划对GNSS的需求：,1.用于城市建设规划测量：需要各种大中比例尺地形图测绘和更新；,2.市测绘院的需求：建立北京市动态测量坐标框架、作为测量基准、测绘各种比例尺地形图；,3.满足各种土建工程测量任务：设计、施工、放样、竣工、治理；,4.大型建筑物变形及地面沉降测量。,这些任务要求精度比较高、有的要求实时性强，所以需要RTK技术。,2.市国土地和房屋治理的应用,主要用于：,1.土地治理：包括土地规划、土地调查、土地征用治理等；,2.房屋治理：城镇和村庄地籍调查、房产权治理、房屋测绘、房产纠纷调查；,3.矿产治理：矿产资源开发，矿产资源勘查、评价，矿产资源爱护和产权纠纷，地质灾难监测和防治要求精度在厘米级，需要RTK和RTD技术。,全站仪SZCORS的定位效劳,测图作业,3.市公安交通及大路治理的应用,大路局需求：,1.大路规划、设计、勘查测量；,2.大路施工测量；,3.大路维护测量；,4.大桥安全性监测；,交通治理局：,车辆治理和调度，以及车辆导航所需精度从厘米级到米级、需要RTK和RTD。,4.水利部门的应用,水利部门对GNSS需求面比较广。,1.主要用于水利工程建设：工程掌握测量、施工放样、水工涵洞贯穿测量，水利工程地形图测绘；,2.河道和水工建筑变形测量：大坝位移、堤坝测量；,3.水土保持：土地利用、水土流失、滑坡监测；,4.防洪抢险：堤坝监测、防洪指挥调度其要求精度从毫米到米级。实时性要求比较高。需承受RTK技术。,5RTK应用从工程走向机械和构造物的安全监测,RTK技术在工程中应用很普遍如：用于图根掌握、地形测绘、房地产测量、施工放样等。,这些年开头用于大型构造物安全监测、机械自动化安装吊装，如大楼、大桥安全监测；施工机械自动监控、集装箱吊装等有宽阔应用前景。,RTK 应用,6.应用于农业飞防,7.科学试验FAST望远镜,馈源仓,8.林业部门的应用,1.森林爱护测量；,2.森林播种和飞防系统。,其所需精度为厘米级和米级，需用RTK和RTD技术。,9.气象部门的应用,利用GNSS进展北京地区大气水汽分布测试。进展城市小区域中短期预报水汽含量。为满足奥运场馆或大型活动对天气预报的要求，GNSS基准点间隔应在30KM左右。,GNSS气象学要求厘米级地心坐标、亚米级卫星轨道。要求GNSS数据实时性强，至少每隔半小时回传一次。,10.地质灾难上应用,五、技术上的思考,1.研发自主产权的新一代CORS治理与效劳平台,供给NETRTK、PPP、RTD、RTK等多种效劳,适合中国的通信网络,2.探究省级、国家级系统的建立方法。,多中心系统的构造技术,多中心、多用户、大区域系统的治理与效劳技术,系统牢靠性、可用性、精度等效劳质量保障技术。,3.多套系统的资源共享技术,共享资源，避开重复投资。,五、技术上的思考,4.低本钱的系统建筑技术,低使用费用：通信费用,系统内部通信费用,系统向用户的通信费用,低工程本钱,5.系统测试技术,6.系统实时监控和治理技术,完好性监测技术,智能化、分布式的系统治理技术,六、治理上的思考,1.结合各领域特点，不断开发CORS应用,LBS，车载应用,灾难防治,.,2.着重争论CORS的经济模式,经济模式大于技术模式,如何经营、如何治理、风险掌握等；,数据共享的组织和治理模式：部门协调、行业协调；,探讨非技术因素对系统直接或间接的影响。,七、完毕语,全球卫星定位技术具有全天候、高精度、实时等功能，可为气象观测、地震监测、城市测绘、水利监控、农业、林业的调查、国土祥查等供给了快捷便利的手段。对城市的现代化治理、规划和根本建设、灾难监测、社会经济进展有着特别重要的意义。,建立城市卫星定位综合应用效劳系统是一个掩盖全市、布局合理、科学设计的卫星定位效劳网络系统。它的建设不但可以解决低水平重复建设的局面，大大降低建设和治理本钱，也为城市的经济建设供给有力的保障，为政府的科学选择供给牢靠依据，可发挥极大的社会效益和经济效益。,欢送,批判指正,谢 谢！,