GPS实时动态定位技术的发展与应用课件.ppt

⒈ GPS概述 什么是全球定位系统（GPS） 全球定位系统（Global Positioning System - GPS）是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航、定位与授时能力的新一代卫星导航与定位系统。 GPS以全天候、高精度、 自动化、高效益等显著特点，成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。 GPS 系统的组成 GPS由三个独立的部分组成： ● 空间部分 ● 地面支撑系统 ● 用户设备部分 空间部分的说明 32颗卫星 6个成55°角的循环轨道面 每个轨道面有5~6颗卫星 高空轨道 高度为2万公里 一个近似回归的轨道面 周期为12小时 精确的轨道面 适应能力强 覆盖范围广 地面支撑系统说明 地面支撑系统 1个主控站 5个监控站 3个注入站 主控站 即卫星操控中心，位于科罗拉多斯普林斯的佛肯空军基地，任务是收集各监控站送来的数据，计算卫星轨道和钟差参数并发送到各注入站 监控站 共5个，除了主控站外，分别位于美国的夏威夷、北太平洋的卡瓦加兰岛、印度洋的迭哥加西亚岛、大西洋的阿松森岛。主作用要是监测和跟踪卫星。 注入站 共3个，与三大洋的监控站并置。主要作用是将主控站送来的卫星星历和钟差信息每天一次注入卫星的存储器中。 用户设备部分说明 主要是接收机。作用是接收GPS卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。 GPS现代化计划 保护 采用一系列措施保护GPS系统不受敌方和黑客的干扰，增加GPS军用信号的抗干扰能力，其中包括增加GPS的军用无线电信号的强度。 阻止 阻止敌方利用GPS的军用信号。设计新的GPS卫星型号（ⅡF），设计新的GPS信号结构，增加频道，将民用频道L1、L2、L5(1.17645GHz)和军用频道L3、L4分开。 改善 改善GPS定位和导航的精度，在GPSⅡF卫星中增加两个新的民用频道，即在L2中增加CA码（2005年），另增L5民用频道（2007年）。 有多少全球卫星导航定位系统？ 目前，世界上正在运行的全球卫星导航定位系统主要有两大系统：一是美国的GPS系统，二是俄罗斯的GLONASS系统。近年来，欧洲也提出了有自己特色的GALILEO全球卫星定位计划。 未来在太空中的全球卫星定位系统将形成美、俄、欧操纵的GPS、GLONASS、GALILEO三大系统，该三大系统被统称为GNSS系统(Global Navigation Satellite System)。 GLONASS定位系统 伽利略（GALILEO）定位系统 ⒉ GPS是如何定位的？ GPS是如何定位的? ⒊ GPS的定位方式 按定位方式，GPS定位分为： 单点定位 相对定位(差分定位) 单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，分为常规单点定位和精密单点定位。 常规单点定位 采用一台GPS接收机，接收GPS卫星信号(C/A码)，独立计算出当前所处位置。 优点： 距离—无限制 通讯—无需通讯 操作—简单方便 缺点 精度：10米，精度低 精密单点定位 Precise Point Positioning，简称为PPP。 原理 利用这种预报的GPS卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起算数据；同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GPS定位观测值方程中的卫星钟差参数；用户利用单台GPS双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内的任意位置都可以2-4dm级的精度进行实时动态定位或以2-4cm级的精度进行较快速的静态定位 精密单点定位技术是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技术，也是GPS定位方面的前沿研究方向。 相对定位(差分定位)是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法。它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量。 相对定位(差分定位) 采用一台GPS接收机作基准站，另一台GPS接收机作流动站，流动站通过接收基准站发布的差分改正数据，以此来修正并计算出当前所处位置。 差分又分为伪距差分(RTD)和载波相位差分(RTK)。 伪距差分的精度可达到3米级(C/A码)和50厘米(C/A码+L1)两种，而载波相位差分(L1，L2)的精度可达到3厘米。 在定位观测时，若接收机相对于地球表面运动，则称为动态定位，如用于车船等概略导航定位的精度为10米的伪距单点定位，或用于城市车辆导航定位的米级精度的伪距差分定位，或用于测量放样等的厘米级的相位差分定位（RTK），实时差分定位需