GPS-北斗定位原理综述ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,卫星导航定位系统与原理,关于,GPS,、,BDS,定位原理,姓名：石成章,学号：,16721828,导师：蓝箭,卫星导航定位系统与原理关于GPS、BDS定位原理姓名：石成章,目录,一、目前世界上主要四大定位系统,二、,GPS,系统组成与原理,三、,GPS,原理及分类,四、,GPS,差分分类及原理,五、北斗一号、二号构成及特点,目录一、目前世界上主要四大定位系统二、GPS系统组成与原理,一、目前世界上主要四大,定位系统,GPS,BDS,GLONASS,GAILEO,美国,俄罗斯,中国,欧洲,一、目前世界上主要四大定位系统GPSBDSGLONASSGA,目录,一、目前世界上主要四大定位系统,二、,GPS,系统组成与原理,三、,GPS,原理及分类,四、,GPS,差分分类及原理,五、北斗一号、二号构成及特点,目录一、目前世界上主要四大定位系统二、GPS系统组成与原理,二、,GPS,系统组成,1,2,3,二、GPS系统组成123,一、,GPS,构成,1.,空间部分,24,颗卫星分布在,6,个轨道面（其中有,3,颗卫星是备用）。,可保证在地球上任一点任意时刻有,4,颗以上的卫星观测。,2.,地面监控系统,监测站,：采集,GPS,卫星数据和当地环境数据。,主控站,：编算导航电文、卫星星历等信息。,注入站,：注入导航电文。,3.,用户设备,用于接收卫星发播的导航信号。,种类有：导航型、精密测地型、授时型。,一、GPS构成1.空间部分24颗卫星分布在6个轨道面（其中有,GPS,原理,1.,原理：利用空间分布的卫星与地面点的距离交会得出地面点位置,X,、,Y,、,Z,为三维空间坐标,C,为光速，,为接收机钟差,GPS原理1.原理：利用空间分布的卫星与地面点的距离交会得出,目录,一、目前世界上主要四大定位系统,二、,GPS,系统组成与原理,三、,GPS,定位分类及原理,四、,GPS,差分分类及原理,五、北斗一号、二号构成及特点,目录一、目前世界上主要四大定位系统二、GPS系统组成与原理,三、,GPS,定位方法分类,参考点位置,1,.,绝对定位：,以地球质心为参考点，根据卫星星历确定的瞬时坐标，直接确定用户的绝对位置，协议地球坐标系为,WGS-84,坐标系。,2.,相对定位：,2,台以上接收机测定观测点到已知参考点的相对位置。,用户接收机状态,1.,静态定位：,接收机相对周围点没有变化。,2.,动态定位：,接收机处于运动状态。,三、GPS定位方法分类参考点位置1.绝对定位：以地球质心为参,1.,绝对定位原理,动态绝对定位,精度,10,至,40,米,接收机安装在载体上，处于动态，确定载体的瞬时绝对位置，精度不高，应用于飞机、船舶、陆地车辆等运动载体导航。,精度为米级,接收机静止，可以连续地在不同历元同步观测不同的卫星，测定卫星至观测站的伪距，通过数据处理求得观测站的绝对坐标。主要用于大地测量。,由于卫星星历误差、接收机时钟与卫星时钟同步差、大气折射误差等各种误差，导致其精度不高，无法满足精密定位的需求，相对定位应运而生。,绝对定位原理分为静态绝对定位和动态绝对定位如下：,1.绝对定位原理动态绝对定位精度10至40米接收机安装在载,2.,相对定位原理,利用两台以上的接收机测定观测点至某一地面参考点（已知点）之间的相对位置，即测定未知点到已知点的坐标增量，称之为,相对定位。,主要分为,静态相对定位、动态相对定位、准动态相对定位。,2.相对定位原理利用两台以上的接收机测定观测点至某一地面参考,2-1.,静态相对定位,定义,接收机处于静止状态下，确定观测站坐标。接收机连续地在不同历元同步观测不同的卫星，测定卫星至观测站的伪距，求得坐标。,特点,一般均采用,测相伪距,观测值作为基本观测量，为了获得可靠的载波相位的整周未知数，一般需要较长的观测时间（,1-3,小时）,。,使用范围,精密工程测量网、工程变形或地壳运动监测网、国家级或全球性大地控制网,2-1.静态相对定位定义接收机处于静止状态下，确定观测站坐标,相对定位的求差方式,利用观测量的不同组合求差进行相对定位，可以有效消除观测量的相关误差，提高相对定位精度，方式如下：,1.,单差,：不同观测站同步观测同一颗卫星所得观测量之差,相对定位的求差方式利用观测量的不同组合求差进行相对定位，可以,相对定位的求差方式,2.,双差,：不同观测站同步观测同组卫星所得观测量单差之差,3.,三差,：不同历元同步观测同组卫星所得的观测量双差之差,相对定位的求差方式2.双差：不同观测站同步观测同组卫星所得观,2.,准态相对定位原理,定义,将一台,GPS,接收机固定在基准站不动，而另外一台接收机在其周围的观测站流动，在每个流动站静止几分钟，以确定流动站与基准站之间的相对位置，又称,“走走停停”法（,Go and stop),。,特点,其观测效率比经典静态相对定位方法高，需要连续持续跟踪，一旦失锁，必须要重新进行。,使用,范围,开阔地区的加密测量、工程定位及碎部测量、道路测量、地籍测量等,2.准态相对定位原理定义将一台GPS接收机固定在基准站不动，,3.,动态相对定位原理,定义,建立基准站，并安置,GPS,接收机，连续跟踪所有可见卫星。另一台,GPS,接收机，安置在运动载体上，其上的,GPS,接收机与基准站的,GPS,接收机同步观测,GPS,卫星，以确定载体在每个观测历元的瞬时位置。,特点,由基准站接收机通过数据链发送修正信息，用户站接受基准站的修正数据，对用户站观测进行修正，这种数据处理本质上是求差处理，因此又称差分,GPS,定位,误差,卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差,传播延迟误差,接收机固有误差噪声、通道延迟、路径效应（不可避免）,3.动态相对定位原理定义建立基准站，并安置GPS接收机，连,目录,一、目前世界上主要四大定位系统,二、,GPS,系统组成与原理,三、,GPS,定位分类及原理,四、,GPS,差分分类及原理,五、北斗一号、二号构成及特点,目录一、目前世界上主要四大定位系统二、GPS系统组成与原理,GPS,差分分类,01,根据时效分类,实时差分,事后差分,04,根据工作原理和模型,局域差分（,LADGPS),单基站差分,多基站差分（,VRS RTK),广域差分,(WADGPS,),03,根据安装观测值,伪距差分,载波相位差分,02,根据差分修正数,位置差分,距离差分,。,GPS差分分类01根据时效分类实时差分04根据工作原理和模型,1,、局域差分,1.,局域差分,(LADGPS):,在局部区域中应用差分,GPS,技术，在区域中布设一个差分,GPS,网，该网由若干个基准站和一个监控站组成。用户通过接收多个基准站所提供的修正信息，获得更高精度的定位结果。,LADGPS,的作用半径比较小,例如通常伪距差分的作用半径不超过,150 km,这时用户站的实时定位精度一般可提高至,3 m,5 m.,1、局域差分,2,、广域差分,1.,广域差分,(WADGPS):,一般由一个主控站,若干个,GPS,卫星跟踪站,一个差分信号播发站,若干个监控站,相应的数据通讯网络和若干个用户站组成。,2.,原理：,是对,GPS,观测量的误差源分别加以区分和,“,模型化,”,然后将计算出来的每一个误差源的误差修正值,(,差分值,),通过数据通讯链传输给用户,对用户在,GPS,定位中的误差加以修正,以达到削弱这些误差源和改善用户,GPS,定位精度的目的。,2、广域差分,3,、,VRSRTK,原理,根据,若干基准站,的观测值，建立区域内的,GPS,主要误差模型，控制中心将这些误差从基准站的观测值中减去，形成“无误差”的观测值，再加上用户的观测值，在移动站附近建立起一个,虚拟参考站,，移动站与虚拟参考站进行载波相位差分改正，实现实时,RTK,。,3、VRSRTK原理根据若干基准站的观测值，建立区域内的G,目录,一、目前世界上主要四大定位系统,二、,GPS,系统组成与原理,三、,GPS,定位分类及原理,四、,GPS,差分分类及原理,五、北斗一号、二号构成及特点,目录一、目前世界上主要四大定位系统二、GPS系统组成与原理,1.,北斗一号导航系统构成,空间部分,3,课卫星（,1,颗备用）,地面控制管理部分,用户接收机,用户指挥机,1.北斗一号导航系统构成空间部分3课卫星（1颗备用）地面控制,2,、北斗一号导航系统构成与原理,原理：,有源导航定位，双星定位系统。两颗卫星同时进行双向通信，完成对每个用户的精确定位，并将定位信息以短信方式通过卫星直接发送个给用户。,缺点：,不能覆盖两极地区，赤道附近定位精度差，只能 二维主动式定位，且需提供用户高程数据，不能满足高动态和保密的军事用户要求，用户数量受一定限制,2、北斗一号导航系统构成与原理 原理：有源导航定位，双星定位,3,、北斗一号导航系统可实现功能,1.,定位：快速确定用户所在位置，向用户及主管部门提供导航信息,2.,通信：用户与用户、用户与控制中小均可实现双向短包文通信,3.,授时：中心控制系统定时发送授时信息,3、北斗一号导航系统可实现功能1.定位：快速确定用户所在位置,4,、北斗二号导航系统构成与原理功能,北斗二号卫星导航系统空间段由,5,颗静止轨道卫星和,30,颗非静止轨道卫星组成，提供两种服务方式，即开放服务和授权服务。,开放服务,是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为厘米级，授时精度为,50,纳秒，测速精度,0.2,米,/,秒,。,授权服务,是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。,4、北斗二号导航系统构成与原理功能北斗二号卫星导航系统空间段,5,、北斗二号导航系统与,GPS,参数对比,下面是与,GPS,一些参数的对比表,5、北斗二号导航系统与GPS参数对比下面是与GPS一些参数的,