卫星导航课件.ppt

1、 测绘与国土信息工程系组合导航组合导航 测绘与国土信息工程系课程内容第一部分：导航概述第二部分：卫星导航第二部分：卫星导航第三部分：惯性导航第四部分：组合导航 测绘与国土信息工程系卫星导航技术GPS基础GPS现代化GPS增强系统GLONASS、GALIEO、BEIDOU精密单点定位技术（PPP）网络RTK技术（CORS）GNSS发展趋势GNSS应用参考书籍 测绘与国土信息工程系GPS定位原理 测绘与国土信息工程系GPS定位原理时间没误差时间没误差时间有误差时间有误差XX时间没误差时间没误差时间有误差时间有误差 测绘与国土信息工程系GPS系统组成空间部分： 发射星历和时间信息 发射伪距和载波信号

2、 提供其它辅助信息地面部分：中心控制系统 实现时间同步 跟踪卫星定轨用户部分： 接收并处理卫星信号 记录处理数据 提供导航信息 测绘与国土信息工程系GPS系统空中部分GPS Block IIA Satellite试验卫星试验卫星：Block Block 工作卫星工作卫星：Block Block Block Block ：存储星历：存储星历能力为能力为1414天，具有天，具有SASA和和ASAS的能力。的能力。 测绘与国土信息工程系AS(Anti-Spoofing) 政策政策即反电子欺骗政策。它将即反电子欺骗政策。它将P码与高度机密的码与高度机密的W码模码模2相加形成新的相加形成新的Y码。其目码

3、。其目的在于防止敌方对的在于防止敌方对P码进行精密定位，也不能进行码进行精密定位，也不能进行P码和码和C/A码相位测量的联合求解。码相位测量的联合求解。SA（Selective Availability）政策）政策即可用性选择政即可用性选择政策，通过控制卫星钟和报告不精确的卫星轨道信息策，通过控制卫星钟和报告不精确的卫星轨道信息来实现。它包括两项技术：第一项技术是将卫星星来实现。它包括两项技术：第一项技术是将卫星星历中轨道参数的精度降低到历中轨道参数的精度降低到200米左右；第二项技术米左右；第二项技术是在是在GPS卫星的基准频率施加高抖动噪声信号，而卫星的基准频率施加高抖动噪声信号，而且这种

4、信号是随机的，从而导致测量出来的伪距误且这种信号是随机的，从而导致测量出来的伪距误差增大。通过这两项技术，使民用差增大。通过这两项技术，使民用GPS定位精度重定位精度重新回到原先估计的误差水平，即大约新回到原先估计的误差水平，即大约100米。米。 测绘与国土信息工程系GPS系统空中部分GPS Block IIA SatelliteBlock ABlock A：卫星间可相：卫星间可相互通讯，存储星历能力互通讯，存储星历能力为为180180天，天，SV35SV35和和SV36SV36有激光反射棱镜。有激光反射棱镜。Block RBlock R：卫星之间可：卫星之间可相互跟踪相互通讯。相互跟踪相互通

5、讯。Block FBlock F：新一代：新一代GPSGPS卫星卫星, ,增设第三民用频率增设第三民用频率。 测绘与国土信息工程系GPS系统地面部分监控站监控站主控站主控站注入站注入站夏威夷夏威夷科罗拉多科罗拉多阿松森阿松森迭哥加西亚迭哥加西亚卡瓦加兰卡瓦加兰 测绘与国土信息工程系GPS系统用户部分 测绘与国土信息工程系GPS用户接收机 测绘与国土信息工程系GPS数据处理的误差源p与卫星相关的误差 轨道误差 卫星钟差 相对论效应 GPS天线相位中心误差 SA政策 电离层延迟 对流层延迟 多路径效应p与传播途径相关的误差 接收机钟差 接收机噪声 接收机天线相位中心误差p与接收设备相关的误差 测绘

6、与国土信息工程系GPS卫星轨道误差和钟差 测绘与国土信息工程系GPS卫星轨道误差http:/acc.igs.org/index_igsacc.html 测绘与国土信息工程系GPS卫星钟差http:/acc.igs.org/index_igsacc.html 测绘与国土信息工程系相对论效应l在狭义相对论效应作用下，卫星上钟的频率将变慢l在广义相对论效应作用下，卫星上钟的频率将变快相对论效应对GPS卫星钟的影响: 狭义相对论广义相对论 测绘与国土信息工程系卫星选择可用性技术 (SA) 测绘与国土信息工程系卫星选择可用性技术 (SA)Autonomous GPS position with SAHo

7、rizontal position accuracy95% = 55.356m Autonomous GPS position without SAHorizontal position accuracy95% = 4.340m 测绘与国土信息工程系GPS大气传播误差 测绘与国土信息工程系GPS多路径误差choke ring antenna 测绘与国土信息工程系接收机天线相位中心误差RadiusARP to BGP offsetSlope Height to BGPVertical Height to ARPAntenna Reference Point (ARP) Bottom of the

8、 Ground Plane (BGP) 测绘与国土信息工程系接收机天线相位中心误差Electrical mean phase centre(x0, y0, z0)Mean equiphase (R0)Geometric phase centreReal equiphaseResidualsKleusberg 1987InstantaneousPhase centreGeometric phase center is given by the manufacturerInstantaneous phase centre is the point where the satellite signa

9、l is recorded by the antenna. It is different for each epoch and each satellite. Electrical mean phase centre is the result of the calibration. It is the average of Instantaneous phase centres for the whole epochs and satellites (least squares). Residuals is the difference between the real equiphase

10、 (true equiphase) and the mean equiphase (least squares: radius of the sphere of bestfit). 测绘与国土信息工程系接收机天线相位中心误差 Direction of satellite signalInstantaneousphasecentreMean phase centreGeometricphasecentreZYXeFeFmeFeFrPmError of GPS phase = eFeFm+ eFeFr 测绘与国土信息工程系GPS卫星相位中心检校GPS卫星相对相位中心检校GPS卫星绝对相位中心检校

11、测绘与国土信息工程系GPS卫星相位中心检校 IGS从从1998年开始使用年开始使用相对天线相位中心相对天线相位中心模型模型 IGS01, 但但 是是 相相 对对 相相 位位 中中 心心 改改 正正 假假 定定 参参 考考 天天 线（线（AOAD/M-T型天线）的天线相位中心变化（型天线）的天线相位中心变化（ PCV ）为）为0,通过短基线测量得到其他天线类型的通过短基线测量得到其他天线类型的PCV。 而实际上，参考天线的而实际上，参考天线的PCV值并不为值并不为0,而且难以估计而且难以估计10度高度角以下的天线相位中心变化，当天线旋转或者倾度高度角以下的天线相位中心变化，当天线旋转或者倾斜的时

12、候，模型的精度难以保证斜的时候，模型的精度难以保证. 自自2006年年11月开始，月开始，IGS使用使用绝对相位中心模型绝对相位中心模型IGS05代替相对相位中心模型。该模型考虑了卫星天线相位中代替相对相位中心模型。该模型考虑了卫星天线相位中心变化，并考虑了接收机天线的方位角、卫星高度角的心变化，并考虑了接收机天线的方位角、卫星高度角的影响影响. 测绘与国土信息工程系5 m1.8 mNorth (Reference) PierSouth (Test) Pier接收机天线相位中心相对校正 测绘与国土信息工程系接收机天线相位中心绝对校正 测绘与国土信息工程系卫星结构几何（精度因子）Good Geo

13、metryBad Geometry 测绘与国土信息工程系地球潮汐改正v地球潮汐固体潮负荷潮海洋负荷潮大气负荷潮测站的位移达到80cm 测绘与国土信息工程系Not Good !Much Better ! 测绘与国土信息工程系卫星导航技术GPS基础GPS现代化GPS增强系统GLONASS、GALIEO、BEIDOU精密单点定位技术（PPP）网络RTK技术（CORS）GNSS发展趋势GNSS应用参考书籍 测绘与国土信息工程系GPS卫星升级 测绘与国土信息工程系GPS卫星寿命246810YearsSatellite39 35 34 36 33 40 30 38 43 46 51 441241 54 5

14、614451647 59 60 61 5325 26 2732 3752 58Satellite Age as of March 2008242355 57BLOCK IIABLOCK IIRBLOCK IIR-M 测绘与国土信息工程系GPS在轨卫星数量时间 (年份)卫星数 (颗) 测绘与国土信息工程系GPS卫星更新 测绘与国土信息工程系GPS接收机更新Macrometer V1000 测绘与国土信息工程系GPS接收机更新 测绘与国土信息工程系精密定位服务的信号改善4.64.33.02.71.81.51.11.00.901234567199019921994199619972001200420

15、062008RMS SIS URE (m)RMS Signal-in-Space User Range Error (URE), meters2007 PPS Performance Standard(Worst of any PPS SIS URE)Decreasing range errorSignal-in-Space User Range Error is the difference between a GPS satellites navigation data (position and clock) and the truth, projected on the line-of

16、-sight to the userSystem accuracy exceeds published standard 测绘与国土信息工程系标准定位服务的信号改善System accuracy exceeds published standard 测绘与国土信息工程系GPS现代化：卫星Block IIA/IIRBlock IIIBlock IIR-M, IIF Backward compatibility 4th civil signal (L1C) 4x better User Range error than IIF Increased availability Increased in

17、tegrityIIR-M: IIA/IIR capabilities plus 2nd civil signal (L2C) M-Code (L1M & L2M)IIF: IIR-M capability plus 3rd civil signal (L5) 2 Rb + 1 Cs clocks 12 year design lifeBasic GPS Standard Service Single frequency (L1) Coarse acquisition (C/A) code navigation Precise Service Y-Code (L1Y & L2Y) Y-Code

18、navigationIncreasing System Capabilities w w Increasing Defense / Civil Benefit 测绘与国土信息工程系GPS现代化：卫星 测绘与国土信息工程系GPS现代化：信号L2 = 1227 MHzL1 = 1575 MHzL5 = 1176 MHzCivil Aviation & New Military SignalsCivil Non-Aviation SignalPresent Signal 测绘与国土信息工程系GPS现代化：地面部分 GroundAntennaMaster Control Station (Schrie

19、ver AFB)MonitorStationNGA Monitor StationOCS Monitor StationGround AntennaFuture Monitor StationMaster Control StationBackup Master Control Station 测绘与国土信息工程系卫星导航技术GPS基础GPS现代化GPS增强系统GLONASS、GALIEO、BEIDOU精密单点定位技术（PPP）网络RTK技术（CORS）GNSS发展趋势GNSS应用参考书籍 测绘与国土信息工程系 测绘与国土信息工程系 测绘与国土信息工程系空基增强系统的工作原理上传站：转发误差改

20、正信息到地球静止卫星地球静止卫星：转发误差改正信息给用户GPS星座主控中心：处理GPS数据以确定误差大小GPS 定位精度SBAS 定位精度监测站：接受GPS信号并发送到主控中心 测绘与国土信息工程系 测绘与国土信息工程系已建成的空基增强系统 测绘与国土信息工程系已建成的空基增强系统 测绘与国土信息工程系地球静止卫星的覆盖范围 测绘与国土信息工程系美国的WASS系统 测绘与国土信息工程系美国的WASS系统 测绘与国土信息工程系NASAs Global Differential GPS (GDGPS) SystemOperating since 2000 with 99.999% reliabil

21、ityUplinkBroadcastTDRSSpace usersGDGPS Operations CenterFrame relay, internet GDGPS real time network(100+ tracking sites)Terrestrial and airborne usersIridium, Inmarsat,GPRS,GPS measurements Differential corrections, ranging, integritySpecial Real-Time Services:Integrity monitoring,Performance moni

22、toring,Situational assessment,Orbit and clock prediction,Real-time Iono maps,Space weather,Differential correctionsLand lines,internetTDRSS Augmentation Service for Satellites (TASS) 测绘与国土信息工程系欧洲EGNOS系统 测绘与国土信息工程系 测绘与国土信息工程系 测绘与国土信息工程系地基局域增强系统 (LASS)LAAS Reference Station(Integrity Accuracy Availabi

23、lity)ProcessorGPS ReceiverVHF TransmitterPseudolitePseudolitePseudoliteL1 DifferentialBroadcast CapabilityVHF Data Link 测绘与国土信息工程系GBAS Cat-1 SydneyEquipment LocationMaster StationReference ReceiversVHF Transmitter 测绘与国土信息工程系GPS增强 测绘与国土信息工程系卫星导航技术GPS基础GPS现代化GPS增强系统GLONASS、GALIEO、BEIDOU精密单点定位技术（PPP）网络

24、RTK技术（CORS）GNSS发展趋势GNSS应用参考书籍 测绘与国土信息工程系俄罗斯GLONASS系统GLONASS系统卫星星座卫星数 24轨道数 3倾角 64.80.3运行周期 11h15min445s轨道高度 25510 km 测绘与国土信息工程系GLONASS星座状态http:/www.glonass-ianc.rsa.ru/pls/htmldb/f?p=202:20:17421293520707003964:NO 测绘与国土信息工程系GLONASS系统地面部分SCC system control centerTT&C 遥感勘测 , 跟踪, 指令站ULS 上行站MS monitorin

25、g stationCC central clockSLR laser tracking station 测绘与国土信息工程系GLONASS与GPS的比较参 数GLONASSGPS系统中的卫星数213213轨道平面数36轨道倾角64.8 55轨道高度19100km20180km轨道周期（恒星时）11h15min12h卫星信号的区分FDMACDMAL1频率16021615MHz频道间隔0.5625MHz1575MHzL2频率12461256MHz频道间隔0.4375MHz1228MHz 测绘与国土信息工程系欧洲GALIEO系统 2002年3月24日欧盟决定研制组建自己的民用卫星导航定位系统 Gal

26、ileo系统。 Galileo卫星星座将由27颗工作卫星和3颗备用卫星组成，这30颗卫星将均匀分布在3个轨道平面上，卫星高度为23616 km，轨道倾角为56。 Galileo系统是一种多功能的卫星导航定位系统，具有公开服务、安全服务、商业服务和政府服务等功能，但只有前两种服务是自由公开的，后两种服务则需经过批准后才能使用。Inclination 56 degrees 测绘与国土信息工程系中国加入GALIEO计划 测绘与国土信息工程系GIOVE-A卫星(伽利略探路者) 2005年12月28日发射携带了准备用于携带了准备用于“伽利略伽利略”星座上的铷原子钟样机星座上的铷原子钟样机 测绘与国土信息

27、工程系GIOVE-B卫星(伽利略探路者) 配备了超精确的被动氢微波激射器，这是另一只铷钟配备了超精确的被动氢微波激射器，这是另一只铷钟 测绘与国土信息工程系GALILEO提供的服务自由航空；大众市场；自由航空；大众市场；简单的定位授时简单的定位授时加密；有保障服务加密；有保障服务开放服务开放服务 + + 信号完好性信号完好性加密；完好性；加密；完好性； 连续可用性连续可用性接近实时；高精度；接近实时；高精度； 方便的信方便的信息反馈链路息反馈链路开放服务开放服务Galileo Open Service OS 商业服务商业服务Commercial Service ， CS 生命安全服务生命安全服

28、务Safety of Life ， SoL公共特许服务公共特许服务Public Regulated Service ， PRS导航导航搜索救援服务搜索救援服务Search and Rescue Service , SAR搜救搜救 测绘与国土信息工程系GALILEO搜索救援服务 测绘与国土信息工程系欧洲民用导航的发展战略定量要求定性要求精度精度可用性可用性连续性连续性 完整性完整性系统失效限差系统失效限差可靠性可靠性精度精度可用性可用性连续性连续性完整性完整性系统失效限差系统失效限差可靠性可靠性精度精度可用性可用性连续性连续性完整性完整性系统失效限差系统失效限差可靠性可靠性 测绘与国土信息工程系

29、GPSGLONASSGALIEOGPS GlonassGalileoGNSS 测绘与国土信息工程系我国北斗一代导航定位系统 1994年 国家批准建设“北斗一号”导航定位系统 2000年10月31日 发射第一颗北斗导航定位卫星 2003年5月25日 发射第三颗北斗导航定位卫星(备用卫星) 我国成为世界上继美国、俄罗斯之后，第三个拥有自主卫星导航系统的国家。 2000年12月21日 发射第二颗北斗导航定位卫星 1983年，卫星导航先驱陈芳允院士提出利用两颗同步定点卫星进行导航定位的设想 测绘与国土信息工程系北斗一代的定位原理23EarthBA1 测绘与国土信息工程系北斗一代的工作方式卫星定位总控站

30、用户机“北斗一号”东星“北斗一号”西星 测绘与国土信息工程系北斗一代的主要组成 测绘与国土信息工程系北斗一代的用户部分 测绘与国土信息工程系北斗一代的缺点双星有源导航定位体制，只能提供低动态和静态导航定位服务。需要中心站提供数字高程图数据和用户机发上行信号，定位精度低,隐蔽性差。系统用户容量、导航定位维数有限无冗余测距信息，在体制上不能与国际上的、“GLONASS”及将来的“伽利略”系统兼容。 测绘与国土信息工程系我国北斗二代导航定位系统北斗二代包括35颗卫星，其中五颗是地球同步轨道，其余30颗是中地轨道卫星，能真正覆盖全球。 测绘与国土信息工程系北斗卫星导航系统进入组网高峰期北斗卫星导航系统

31、进入组网高峰期 测绘与国土信息工程系北斗二代在大陆攻台战争中的意义北斗二代在大陆攻台战争中的意义 测绘与国土信息工程系卫星导航技术GPS基础GPS现代化GPS增强系统GLONASS、GALIEO、BEIDOU精密单点定位技术（PPP）网络RTK技术（CORS）GNSS发展趋势GNSS应用参考书籍 测绘与国土信息工程系GPS的定位模式定位的模式绝对定位相对定位差分定位运动的状态静态定位动态定位结果的时效事后定位实时定位观测值类型伪距定位载波相位定位 测绘与国土信息工程系GPS绝对定位bZZYYXXPbZZYYXXPbZZYYXXPbZZYYXXP2424244232323322222222121

32、211)()()()()()()()()()()()( 测绘与国土信息工程系GPS相对定位 测绘与国土信息工程系GPS差分定位 测绘与国土信息工程系精密单点定位方法利用预报的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全球范围内的任意位置都可以分米级的精度进行实时动态定位或以厘米级的精度进行较快速的静态定位，这一导航定位方法称为精密单点定位（Precise Point Positioning），简称为（PPP）。 测绘与国土信息工程系电离层延迟电离层延迟

33、位于地球上空距地面高度位于地球上空距地面高度501000km之间的大气层。当卫星信号穿过电之间的大气层。当卫星信号穿过电离层时，信号的路径会发生弯曲，传播速度也会发生变化，从而使得测量离层时，信号的路径会发生弯曲，传播速度也会发生变化，从而使得测量所得到的距离就会不等于卫星至接收机间的几何距离，这种偏差叫电离层所得到的距离就会不等于卫星至接收机间的几何距离，这种偏差叫电离层折射误差。通过观测值间的组合来消除电离层误差的影响。折射误差。通过观测值间的组合来消除电离层误差的影响。 对流层延迟对流层延迟 对流层一般泛指非电离大气对电磁波的折射。非电离大气包括对流层对流层一般泛指非电离大气对电磁波的折

34、射。非电离大气包括对流层和平流层，是高度为和平流层，是高度为50km以下的大气层部分。由于以下的大气层部分。由于80%的折射发生在的折射发生在对流层，因而叫做对流层折射。对流层，因而叫做对流层折射。 Hopfield模型和模型和Niell投影函数对干分投影函数对干分量进行改正。湿分量当作未知数进行估计。量进行改正。湿分量当作未知数进行估计。接收机钟差接收机钟差通常是将接收机钟差作为未知数在数据处理中与观测站的位置参数一通常是将接收机钟差作为未知数在数据处理中与观测站的位置参数一并求解。并求解。90 测绘与国土信息工程系多路径多路径在在GPS或或GLONASS测量中，如果测站周围的反射物所反射的

35、卫星信测量中，如果测站周围的反射物所反射的卫星信号（反射波）进入接收机天线，这将和直接来自卫星的信号（直接波号（反射波）进入接收机天线，这将和直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离真值，这种由于反射信号所引起的观）产生干涉，从而使观测值偏离真值，这种由于反射信号所引起的观测值误差叫多路径误差。测值误差叫多路径误差。w w 选择合适的站址选择合适的站址w w 选择合适的天线选择合适的天线w w 选择合适的接收机选择合适的接收机w w 通过估计方法减轻多路径误差通过估计方法减轻多路径误差相对论效应是由于卫星钟和接收机钟所处的运动速度和重力位不同相对论效应是由于卫星钟和接收机钟所处的

36、运动速度和重力位不同而导致卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差的现象。而导致卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差的现象。 在制造卫星钟时可预先把频率减少，由于卫星轨道是一个椭圆，卫在制造卫星钟时可预先把频率减少，由于卫星轨道是一个椭圆，卫星的运动速度也随时发生变化，相对论效应的影响并非常数，因而星的运动速度也随时发生变化，相对论效应的影响并非常数，因而经上述改正后仍不可避免的含有残差，它对经上述改正后仍不可避免的含有残差，它对GPS时的影响最大可达时的影响最大可达70ns 相对论效应相对论效应91 测绘与国土信息工程系卫星天线相位中心卫星天线相位中心(1/2)卫星天线相位中心偏差是指卫星天线质量中

37、心和相位中心之间的卫星天线相位中心偏差是指卫星天线质量中心和相位中心之间的偏差。精密卫星轨道和钟产品对应于质心，而观测值来自于卫星偏差。精密卫星轨道和钟产品对应于质心，而观测值来自于卫星的天线相位中心的天线相位中心BlockXYZBlock II/IIA0.2790.0001.023Block IIR0.0000.0000.000星固系中星固系中GPS卫星天线相位中心偏差卫星天线相位中心偏差(m) (IGS,2008)92 测绘与国土信息工程系天线相位缠绕天线相位缠绕 GPS和和GLONASS卫星信号采用右极化方式，这种极化方式的信号使卫星信号采用右极化方式，这种极化方式的信号使得观测到的载波

38、相位与卫星和接收机天线的朝向有关。接收机和卫星得观测到的载波相位与卫星和接收机天线的朝向有关。接收机和卫星天线任何一方的旋转将使载波相位产生最大一周的变化，这种效应叫天线任何一方的旋转将使载波相位产生最大一周的变化，这种效应叫天线相对旋转相位增加效应。对该效应进行改正通常也称为天线相位天线相对旋转相位增加效应。对该效应进行改正通常也称为天线相位缠绕改正。缠绕改正。 天线相位缠绕对于精密单点定位的影响是十分显著的，它能达到半个天线相位缠绕对于精密单点定位的影响是十分显著的，它能达到半个波长。忽略这项误差将使得定位只能达到分米级的水平。波长。忽略这项误差将使得定位只能达到分米级的水平。 (魏子卿魏

39、子卿,1998；Wu,1993)固体潮固体潮 摄动天体（月球、太阳）对弹性地球的引力作用，使地球表面产生周摄动天体（月球、太阳）对弹性地球的引力作用，使地球表面产生周期性的涨落，称为地球固体潮现象。固体潮现象使测站的实际坐标随期性的涨落，称为地球固体潮现象。固体潮现象使测站的实际坐标随时间作周期性变化，测站垂直方向位移最大可达时间作周期性变化，测站垂直方向位移最大可达80cm93 测绘与国土信息工程系大洋负荷大洋负荷 地球表面上的大气重量对地球表面造成了一定的负荷，这个负荷随大地球表面上的大气重量对地球表面造成了一定的负荷，这个负荷随大气压力而变化，将使得测站位置发生水平和垂直方向的位移。大气

40、负气压力而变化，将使得测站位置发生水平和垂直方向的位移。大气负荷可造成地球表面产生径向荷可造成地球表面产生径向1025mm的径向位移。相应的水平方向的径向位移。相应的水平方向的位移为径向位移的三分之一到十分之一。的位移为径向位移的三分之一到十分之一。 大气负荷大气负荷 大洋负荷与固体潮类似但它的产生是由潮汐的周期性涨落引起的。它大洋负荷与固体潮类似但它的产生是由潮汐的周期性涨落引起的。它在数值上比固体潮小约一个量级并且没有长期项。对于厘米级的动态在数值上比固体潮小约一个量级并且没有长期项。对于厘米级的动态精密单点定位或沿海岸进行的观测显著少于精密单点定位或沿海岸进行的观测显著少于24h的精密单

41、点定位，需的精密单点定位，需要顾及大洋负荷的影响。要顾及大洋负荷的影响。（ Vandam,1994; Rabbel,1985; Kouba,2000）塞格纳克效应塞格纳克效应 塞格纳克效应是在塞格纳克效应是在GPS或或GLONASS卫星信号传播到观测站时由于地卫星信号传播到观测站时由于地球自转引起的。球自转引起的。94 测绘与国土信息工程系观测模型观测模型 传统模型传统模型（1/2） iiiPPmultPiontroporbdddddTdtcLiPe/)()(iiimultiiiontroporbdNddddTdtcLiFFFFe/)()( IFIFmulttroporbIFdffNcfNcf

42、dddTdtcffLfLfFFFFFe/2221221122212221)( 21 IFIFPPmulttroporbIFddddTdtcffLPfLPfPe/22212221)(2195 测绘与国土信息工程系IFPtropIFddtcPeIFIFtropIFNddtcFFe 未知数包括三维位置坐标、接收机钟差、湿对流层延迟和对应每颗未知数包括三维位置坐标、接收机钟差、湿对流层延迟和对应每颗观测卫星的消电离层组合的模糊度参数。观测卫星的消电离层组合的模糊度参数。消电离层组合模糊度因为它的组合而失去了模糊度的整数特性，因消电离层组合模糊度因为它的组合而失去了模糊度的整数特性，因而只能获得浮点解而

43、只能获得浮点解 消电离层组合观测值的噪声是原始观测值噪声的消电离层组合观测值的噪声是原始观测值噪声的3倍倍 传统模型传统模型（2/2） 96 测绘与国土信息工程系1,1,5 . 05 . 0 5 . 0)( )1) 1(5 . 0/111,LIFLIFPPmulttroporbLIFdNdddTdtcLLPPeF2,2,5 . 05 . 0 5 . 0)( )2)2(5 . 0/222,LIFLIFPPmulttroporbLIFdNdddTdtcLLPPeFIFIFmulttroporbIFdNffcfNffcfdddTdtcffLfLfFFFFFe/22221212221122212221

44、 )( 21P1-P2-CP模型模型(1/2) 观测模型观测模型 97 测绘与国土信息工程系1,5 . 05 . 0111,LIFPtropLIFNddtcPe2,5 . 05 . 0222,LIFPtropLIFNddtcPeIFNffcfNffcfddtctropIFFFe222212122211码相位组合后的噪声将比组合前的码观测值噪声低一半码相位组合后的噪声将比组合前的码观测值噪声低一半 最大的优势在于可以直接估计最大的优势在于可以直接估计L1和和L2上的整周未知数上的整周未知数 P1-P2-CP模型模型(2/2) 98 测绘与国土信息工程系PPP的数据处理流程 IGS 产品输入精密卫

45、星星历精密卫星钟差 估计参数对流层延迟测站的位置接收机钟差非差模糊度用户输入接收机双频伪距和相位观测值PPP 模型双频消除电离层 对流层取随机游走 模型进行误差改正 测绘与国土信息工程系PPP的应用 测绘与国土信息工程系实时PPP-StarFire系统StarFire是一个全球GPS差分网络，能为世界上任何位置的用户提供可靠的，史无前例的分米级定位精度。采用覆盖全球的地球同步卫星作为差分通信链路，则可以在地球表面从北纬75到南纬75都可获得相同的精度。 测绘与国土信息工程系卫星导航技术GPS基础GPS现代化GPS增强系统GLONASS、GALIEO、BEIDOU精密单点定位技术（PPP）网络R

46、TK技术（CORS）GNSS发展趋势GNSS应用参考书籍 测绘与国土信息工程系常规RTK定位技术常规的常规的GPS测量方法，测量方法，如静态、快速静态、动如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的解算才能获得厘米级的精度，而精度，而RTK是能够在是能够在野外实时得到厘米级定野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实采用了载波相位动态实时差分（时差分（Real-time kinematic）方法，是）方法，是GPS应用的重大里程碑应用的重大里程碑，它的出现为工程放样，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制、地形测图，各种

47、控制测量带来了新曙光，极测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效大地提高了外业作业效率。率。 测绘与国土信息工程系 测绘与国土信息工程系 测绘与国土信息工程系湘潭市的单站RTK 测绘与国土信息工程系网络RTK的定义在某一区域内建立多个（一般为 3个或 3个以上）的GPS基准站, 对该地区构成网状覆盖,并以这些基准站中的一个或多个为基准, 计算和发播GPS改正信息, 对该地区内的GPS用户进行实时改正的定位方式, 称为GPS网络RTK,又称为多基准站RTK。 测绘与国土信息工程系网络RTK的工作原理 测绘与国土信息工程系常规RTK与网络RTK比较 测绘与国土信息工程系虚拟参考站技术VRS（Vir

48、tual Reference Stations） 测绘与国土信息工程系CORS参考站永久性连续运行的永久性连续运行的GPS参考站参考站 测绘与国土信息工程系CORS参考站GPS AntennaRadio Modem AntennaBatteriesSolar PanelsGPS & RadioWeather Device 测绘与国土信息工程系CORS参考站 测绘与国土信息工程系江苏CORS系统 测绘与国土信息工程系香港CORS系统 测绘与国土信息工程系香港CORS系统控制中心 测绘与国土信息工程系江苏CORS系统组成 测绘与国土信息工程系美国CORS系统 测绘与国土信息工程系日本GEONET网

49、 测绘与国土信息工程系网络RTK的应用 测绘与国土信息工程系网络RTK的应用 测绘与国土信息工程系卫星导航技术GPS基础GPS现代化GPS增强系统GLONASS、GALIEO、BEIDOU精密单点定位技术（PPP）网络RTK技术（CORS）GNSS发展趋势GNSS应用参考书籍 测绘与国土信息工程系用户接收机性能升级 测绘与国土信息工程系GPS软件接收机ADCCorrelatorChannelloop closure,PositioningRadiofront-end(analogue)PositionADCCorrelatorChannelloop closure,PositioningRad

50、iofront-end(analogue)PositionADCCorrelatorChannelloop closure,PositioningPositionHardwareSoftwareTraditionalReceiverSoftware Defined Receiver”Ideal”SoftwareReceiver 测绘与国土信息工程系GPS软件接收机 测绘与国土信息工程系多频多模导航定位15601570158015901600161011701180119012001210122012301240125012601270128012901300 Frequency (MHz)GP