GNSS培训及RTK原理

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,*,主要内容,一、测绘仪器发展,二、,GNSS,系统介绍,三、,GNSS,定位原理,四、坐标系统知识,一、测绘仪器的发展,（,1,）常规仪器的发展,一、测绘仪器的发展,（,2,）,GNSS,仪器的发展,X93GNSS,X90GNSS,一、测绘仪器的发展,为什么要推荐华测,GNSS,？,GNSS,与常规测量对比,华测,GNSS,常规仪器,（经纬仪,全站仪）,通视要求,不需要通视。基准站和移动站，移动站和移动站之间根本不需要通视，避免了因遮挡而带来的麻烦，大大降低了的经济损失。,测站和镜站之间必须通视，如果不通视必须砍去庄稼和树木，赔偿是一笔不小的数目，而现在所有勘测设计时都不允许砍树，这样常规仪器根本没法测。,作业距离,15KM,（作业半径），如果覆盖了,VRS,网络地区，移动和联通的通讯信号也良好的地区可以采用,VRS,进行架空送电线路勘测将不受距离限制。,3KM,（作业半径）超出作业范围必须搬站。超出,1.5,公里会因成像不清楚而降低作业精度。,误差积累,根本不会积累，单人即可操作。通过华测手簿软件可快速准确的放出直线桩、横断面。,会积累，仪器的对中整平精度不高，还有定向的镜站没有扶直，会造成很大的偏差。,气候影响,不受天气影响，靠卫星定位作业，全天候作业。,受天气影响，有雾气，雨天能见度不好的天气将不能作业。,一、测绘仪器的发展,为什么要推荐华测,GNSS,？,GNSS,与常规测量对比,华测,GNSS,常规仪器,（经纬仪,全站仪）,独立性,完全独立，基站和移动站相对独立，工作重点就在移动站终端。选线小组和测线可各拿一个移动站分别作业，相互配合整体进度可提升,4,倍数以上。,协同作业，测站和镜站必须配合作业，看不见时，寻找目标非常麻烦，选线和测线小组无法分开，整体进度上不来。,光线影响,不管白天和黑夜都可以作业。,黄昏和黑夜不能作业,精度可靠性,靠卫星定位，在作业范围内都能保证,2CM,内的精度。,较高，直线段稍远更无法保证,5CM,的精度。,数据采集,有码作业，纵横断面及平面可直接导入电力设计软件成图。,只能采集平距，高差，坐标，必须要另外配草图记录。,内业处理,数字化直接生成平面图和断面图，内业精度大大提高，图纸标准化。,需要人工成图，内业工作量大。,工作效益,在平坦地区，山地，有林区工作效率都比较高。,平坦地区工作效率高，在山地和有林地区工作进度计较慢。,二、,GNSS,系统介绍,1 GNSS,的现状及未来,2 GNSS,的特点,3,产业构成,4,应用行业,5,国内外,GNSS,产品,GNSS,理论部分,GNSS(,G,lobal,N,avigation,S,atellite,S,ystem),是全球导航卫星系统的英文缩写，它是所有全球导航卫星系统及其增强系统的集合名词，是利用全球的所有导航卫星所建立的覆盖全球的全天侯无线电导航系统。目前可供利用的全球卫星导航系统有美国的,GPS,和俄罗斯的,GLONASS,中国的北斗以及未来欧洲的,Galileo,。,1.GNSS,的现状及未来,GNSS,的含义,：,美国的,GPS,：,GPS,是英文,Global Positioning System,或,NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Position System,的缩写，即全球定位系统，是一个全球性、全天候、全天时、高精度的导航定位和时间传递系统。由,24,颗工作卫星和,4,颗备用卫星组成，分布在,6,个等间距的轨道平面上。采用码分多址体制，每颗卫星的信号频率和调制方式相同，不同卫星的信号靠不同的伪码区分，现有,30,多颗卫星。,GPS,自,1973,年开始设计、研制，历时,20,年，于,1993,年全部建成，,GPS,系统由空间部分、地面控制部分和用户部分所组成。,GNSS,理论部分,1.GNSS,的现状及未来,GLONASS:,前苏联从,80,年代初开始建设的与美国,GPS,系统相类似的卫星定位系统，也由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。,苏联的解体让格洛纳斯受到很大影响，正常运行卫星数量大减，甚至无法为为俄罗斯本土提供全面导航服务，,GLONASS,卫星一直处于降效运行状态。采用频分多址体制，卫星靠频率不同来区分，每组频率的伪随机码相同。,2002,年后，随着俄罗斯的经济好转和总统普京试图重振俄罗斯大国雄风的努力，格洛纳斯系统的复兴开始提上日程。,2010,年系统在轨卫星总数为,23,颗。,俄罗斯的,GLONASS,：,GNSS,理论部分,1.GNSS,的现状及未来,Galileo(,伽利略）,:,从,1994,年欧盟已开始对伽利略系统方案实施论证。,2000,年欧盟已向世界无线电委员会申请并获准建立伽利略系统的,L,频段的频率资源。,2002,年,3,月欧盟,15,国交通部长一致同意伽利略系统的建设。,该系统由,27,颗工作卫星和,3,颗备份卫星组成，卫星采用中等地球轨道，分布在,3,个轨道面上。目前已有,4,颗，,预计,2014,年可投入使用。,欧盟的,Galileo,：,GNSS,理论部分,1.GNSS,的现状及未来,中国的北斗：,北斗导航系统,(COMPASS),，现有,16,颗地球同步卫星，目前北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件已经发布,快速定位：北斗导航系统可为服务区域内用户提供全天候、高精,度、快速实时定位服务,简短通信：北斗系统用户终端具有双向数字报文通信能力，可以,一次传送超过,100,个汉字的信息。,精密授时：为用户提供精密授时服务,根据系统建设总体规划，,2012,年左右，系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力；,2020,年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。,GNSS,理论部分,1.GNSS,的现状及未来,增强型系统,SBAS,EGNOS,欧航空局接收卫星导航系统,WASS,美国雷声公司的广域增强系统,MSAS,日本的多功能卫星增强系统,SBAS,(Satellite Based Augmentation Systems),是利用地球静止轨道卫星建立的地区性广域差分增强系统：,GNSS,理论部分,1.GNSS,的现状及未来,1,、军事用途,GPS,本身就是军事竞赛的产物。精码保密，主要提供给本国和盟国的军事用户使用；粗码提供给本国民用和全世界使用。,2,、民用导航,占据了民用领域的绝大部分，一般精度要求不高，,5-15,米，飞机、轮船、车载定位等领域。,3,、测绘,要求精度高，早期主要在石油部门使用，现在已在测绘相关行业中广泛普及，成为一种新的测绘方式。,4,、,GIS,现在处于起步阶段，随着数字地球、数字中国的进程，必将成为一个庞大的新兴产业。,2.GNSS,产业构成,GNSS,理论部分,军事 测绘 林业 农业,地质 电力 水利 交通,环保 气象 地震 石油 通讯 海洋 城建 科研院所 院校 医疗 消防 国土,GNSS,的应用极为广泛、应用价值极为重要,GNSS,无处不在,4.GNSS,的应用行业,GNSS,理论部分,用户部分：,接收卫星信号,记录处理数据,提供导航定位信息,地面控制部分：,中心控制系统,实现时间同步,跟踪卫星进行定轨,空间部分：,提供星历和时间信息,发射伪距和载波信号,提供其它辅助信息,三、,1.GNSS,定位原理,-,系统,组成,2.GNSS,定位原理,-,卫星信号结构,基准频率,10.23MHZ,L1,1575.42 MHZ,C/A,码,1,.023,MHZ,P,码,10,.,23MHZ,L2,1227.60,MHZ,P,码,10.23MHZ,154,120,50,比特,/S,卫星信息电文（,D,码）,每颗卫星都发射一系列无线电信号（基准频率,）,两种载波（,L1=19.03cm,和,L2=24.42cm,）,两种码信号（,C/A,码和,P,码）,一组导航电文（信息码，,D,码）,3.GNSS,定位原理,-,RTK,GPS,定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置,.,如下图所示，假设,t,时刻在地面待测点上安置,GPS,接收机，可以测定,GPS,信号到达接收机的时间,t,，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式：,上述四个方程式中待测点坐标,x,、,y,、,z,和,Vto,为未知参数。其中,di=c,ti(i=1,、,2,、,3,、,4),。,di(i=1,、,2,、,3,、,4),分别为卫星,1,、卫星,2,、卫星,3,、卫星,4,到接收机之间的距离。,ti(i=1,、,2,、,3,、,4),分别为卫星,1,、卫星,2,、卫星,3,、卫星,4,的信号到达接收机所经历的时间。,c,为,GPS,信号的传播速度（即光速）。,四个方程式中各个参数意义如下：,x,、,y,、,z,为待测点坐标的空间直角坐标。,xi,、,yi,、,zi(i=1,、,2,、,3,、,4),分别为卫星,1,、卫星,2,、卫星,3,、卫星,4,在,t,时刻的空间直角坐标，可由卫星导航电文求得。,Vt i(i=1,、,2,、,3,、,4),分别为卫星,1,、卫星,2,、卫星,3,、卫星,4,的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。,Vto,为接收机的钟差。,由以上四个方程即可解算出待测点的坐标,x,、,y,、,z,和接收机的钟差,Vto,。,RTK,的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收 机置于载体（称为流动站）上，基准站和流动站同时接收同一时间、同一,GPS,卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到,GPS,差分改正值。然后将这个改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站精化其,GPS,观测值，从而得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。,RTK,的工作原理,4.,传统,RTK,的工作原理,传统,RTK,以及仪器操作,数据链通讯：,电台模式：,5.,传统,RTK,的数据链,传统,RTK,以及仪器操作,UHF(Ultra High Frequency),超高频率，频率,300MHz-300KMHz,（波长属微波：波长,1M-1MM,，空间波，小容量微波中继通信,）,410-430MHz/450-470MHz,VHF(Very High Frequency),甚高频（,3MHz,30MHz,属短波：波长,100M-10M,，空间波）,220-240MHz,2.,网络模式：,GPRS,（,General Packet Radio Service,）,中文是通用分组无线业务，是在现有的,GSM,系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务,；,CDMA,为码分多址数字无线技术,电台模式,载波相位,6.,电台模式及具体操作,传统,RTK,以及仪器操作,基准站,移动站,电台模式特点,作业距离一般距离为：,0-28,公里，特别是山区或城区传播距离就会受到影响；,电台信号容易受干扰，所以要远离大功率干扰源；,电台的架设对环境有非常高的要求，一般选在比较空旷，周围没有遮挡，且要基站架设的越高距离越远；,对于电瓶的电量要求较高，出外业之前电瓶一定要充满或有足够的电量；,6.,电台模式特点,传统,RTK,以及仪器操作,1.,网络通讯模,式：,GPRS,或,CDMA,Internet,互联网,Internet,互联网,GPRS/CDMA,拨号上网,Internet,服务器,Internet,GPRS/CDMA,拨号上网,服务器,7.,网络模式及具体操作,传统,RTK,以及仪器操作,外挂模块,内置模块,通过串口直接接入,Internet,互联网,基准站,流动站,外挂模块,内置模块,手簿,CF,卡（手簿网络）蓝牙手机,2.,网络通讯方式：,7.,网络模式及具体操作,传统,RTK,以及仪器操作,3.,网络通讯模,式特点,距离远,携带方便,优点：,缺点：,在没有手机网络信号的地方无法使用,需要一定的费用、