gps技術(shù)-第七章2012-1

1、第七章 GPS定位方法,Slide 2,學(xué)習(xí)內(nèi)容及體系,GPS系統(tǒng)組成衛(wèi)星的運動和衛(wèi)星星歷GPS信號和觀測值定位誤差源,Slide 3,Outline,GPS定位的方法概述絕對定位相對定位差分定位,Slide 4,第一節(jié)GPS定位的方法分類,根據(jù)使用的觀測值： 偽距測量、載波相位測量根據(jù)測站的運動狀態(tài) 靜態(tài)、動態(tài)根據(jù)觀測方式 絕對定位、相對定位,Slide 5,1）偽距定位與載波相位定位,偽距定位

2、 采用偽距觀測值，測距直接，定位精度低載波相位定位 采用載波相位觀測值，觀測值轉(zhuǎn)化成距離有一定難度，定位精度高,C/A碼： 29.3m P碼： 2.93mL1載波： 1.9cmL2載波： 2.4cm,測距精度比較,Slide 6,2）靜態(tài)定位和動態(tài)定位,靜態(tài)定位：在定位過程中，接收機(jī)的位置是固定的，處于靜止?fàn)顟B(tài)。(這種靜止?fàn)顟B(tài)是相對的) 動態(tài)定位：在定位過程中，接收機(jī)天線處于運動狀態(tài)。廣泛應(yīng)用

3、于動態(tài)目標(biāo)的監(jiān)測，導(dǎo)航。,Slide 7,3）絕對定位和相對定位,絕對定位（單點定位）：一臺接收機(jī)獨立確定待定點在坐標(biāo)系中的絕對位置。相對定位：兩臺（或多臺）接收機(jī)同步觀測GPS衛(wèi)星，確定它們之間的相對位置的方法。,Slide 8,定位精度的比較,絕對定位 C/A 10~30絕對定位 P 5~10相對定位 偽距

4、 米級相對定位 載波相位 <1cm,[采用何種定位方法取決于應(yīng)用的要求，儀器的硬件],定位方法 信號 精度,Slide 9,第二節(jié) 絕對定位,以GPS衛(wèi)星和接收機(jī)天線之間的距離觀測值為基礎(chǔ)，根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時坐標(biāo)，來確定用戶接收機(jī)天線對應(yīng)的點位，也就是測站的位置。,Point Positioning,Slide 10,一、觀測值與觀測方程

5、,Slide 11,需要至少四顆衛(wèi)星,若少于四顆衛(wèi)星？若多于四顆衛(wèi)星？,Slide 12,如何解決誤差產(chǎn)生的矛盾,18世紀(jì)末，在測量學(xué)、天文學(xué)等實踐中提出了如何消除由于觀測誤差引起的觀測量之間的矛盾的問題1794年，年僅17歲的高斯（C.F.Gauss）提出了解決這個問題的方法——最小二乘法19世紀(jì)初，天文學(xué)家對剛發(fā)現(xiàn)的谷神星的一段軌道進(jìn)行了觀測，后因故中止，這就需要根據(jù)這些帶有誤差的觀測值，求出該星的實際軌道。高斯用自己提出

6、的方法解決了當(dāng)時的這個難題。使天文學(xué)家又找到了這顆彗星。,Slide 13,什么是最小二乘法,Slide 14,二、影響定位的因素？,,,,,,,,Satellites far apart in sky,Slide 15,衛(wèi)星分布的影響,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

7、,,,,,,Larger area,of uncertainty,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Slide 16,結(jié)論：影響定位精度的因素,觀測值的精度衛(wèi)星的空間幾何分布,Slide 17,精度因子的概念,HDOP - horizontal DOPVDOP - vertical DOPPD

8、OP - position (3d) DOPGDOP - geometric (3d + time) DOP,Slide 18,衛(wèi)星分布的好壞,Slide 19,三、特點,定位精度：動態(tài)：10~30米 靜態(tài)：5~10米特點：一般使用偽距觀測值 只使用一臺接收機(jī) 精度較低 廣泛應(yīng)用于實時應(yīng)用,Slide 20,四、

9、應(yīng)用,車船導(dǎo)航車輛管理旅游運輸公共事業(yè),Slide 21,1、GPS單機(jī)導(dǎo)航,應(yīng)用：地質(zhì)勘探、 資源調(diào)查、 船只航行、 汽車導(dǎo)航等發(fā)展：運動目標(biāo)的監(jiān)控與管理系統(tǒng)和報警系統(tǒng),Slide 22,運動目標(biāo)的監(jiān)控與管理系統(tǒng)和報警系統(tǒng),工作方式：將運動載體的瞬時位置及其他有關(guān)信息，結(jié)合無線電傳輸系統(tǒng)，發(fā)送給監(jiān)控與管理中心，并在以數(shù)字化地圖為背景的屏幕上，

10、實時的加以顯示。滿足監(jiān)控與管理、以及發(fā)生意外時的報警與救援。應(yīng)用：公安、銀行、公交、出租車等,Slide 23,警車定位指揮派遣系統(tǒng),Slide 24,2、GPS/INS組合導(dǎo)航,問題的提出 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航：GPS信號容易受到干擾，如信號遮擋、失鎖、多路徑等。 慣性導(dǎo)航：長時間工作累計誤差大,*單靠一種導(dǎo)航系統(tǒng)難以滿足安全和可靠的第一需要*多種導(dǎo)航系統(tǒng)組合導(dǎo)航是當(dāng)前發(fā)展的趨勢,Slide 25,飛機(jī)的組合導(dǎo)航系統(tǒng),S

11、lide 26,GPS,GPS + GLONASS,GPS + GLONASS + DR,3、GPS/GLONASS/DR,Slide 27,第三節(jié) 相對定位,原理概述特點應(yīng)用,Relative Positioning,Slide 28,2、基礎(chǔ)：觀測值間的差分組合,基本觀測值,測站衛(wèi)星歷元,Slide 29,站間差分,站間差分: – 同步觀測值在接收機(jī)間求差。作用：可消除衛(wèi)星鐘差，衛(wèi)星星歷誤差、削弱電離層、對流層折射影響。,

12、Slide 30,星間差分,星間差分 – 同步觀測值在衛(wèi)星間求差。作用：可消除接收機(jī)鐘差。,,,,Slide 31,歷元間差分,歷元間差分 – 同步觀測值在歷元間求差。作用：可消去整周未知數(shù)參數(shù)。,Slide 32,三種常用的差分方式的組合,單差：站間差分或星間差分雙差：站間、星間二次差三差：站間、星間、歷元間三差,Slide 33,3、觀測模式:基線向量網(wǎng),,Slide 34,數(shù)據(jù)處理過程,導(dǎo)入數(shù)據(jù),,基線解算,,網(wǎng)平差,,

13、Slide 35,動態(tài),,,,,,,,Slide 36,影響精度的因素,觀測時間長短接收機(jī)類型觀測時段數(shù)同步觀測的接收機(jī)個數(shù),Slide 37,4、特點及應(yīng)用,特點 一般采用載波相位觀測值 是精密GPS定位采用的方法應(yīng)用 大地測量、地球動力學(xué)、精密工程測量、精密導(dǎo)航,Slide 38,優(yōu)點,GPS靜態(tài)定位主要用于建立各級控制網(wǎng)其優(yōu)點如下：定位精度高，其基線的相對精度非常高選點靈活、不需要造標(biāo)、

14、費用低全天候作業(yè)觀測時間短觀測處理自動化,Slide 39,2)工程測量：大型隧道,,,Slide 40,3)工程測量：跨海測量,Slide 41,4)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測,湖北省秭歸縣沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)樹坪滑坡,Slide 42,5)地震監(jiān)測和地殼運動,,國內(nèi)外地震學(xué)家逐步認(rèn)識到，應(yīng)該提高對地觀測能力，運用高技術(shù)觀測手段，獲得更多的有效時空信息加深對地球全貌的認(rèn)識；,Slide 43,6)高層建筑物：深圳地王,高大建筑物在外力作用下的位移特征是建