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第16周第11次课专业班级:国土1、2、3、4、5班日期2011年12月日
章节:第五章距离测量与GPS定位第九节差分定位
授课教师:(不能打印,须手签)
目的要求:
掌握单点定位、相对定位、差分定位的原理
重点难点:
单点定位的精度控制,作用范围
相对定位原理,相对定位的精度,相对定位在测量中的运用以及其实施方法
本次课主要教学法和教学手段:(各部份的教学法和时间分配可写在各部份标题后)使用多媒体,课堂讲授为主。
课程内容(教学设计)
第九节差分GPS
一、 概述
1、 差分GPS产生的诱因:绝对定位精度不能满足要求
GPS绝对定位的精度受多种误差因素的影响,完全满足某些特殊应用的要求;
美国的GPS政策对GPS绝对定位精度的影响(选择可用性SA)。
2、 差分GPS(DGPS-DifferentialGPS)
利用设置在坐标已知的点(基准站)上的GPS接收机测定GPS测量定位误差,用以提咼在定范围内其它GPS接收机(流动站)测量定位精度的方法。
3、 影响绝对定位精度的主要误差
1) 主要误差:卫星轨道误差、卫星钟差、大气延迟(对流层延迟、对流层延迟)、多路径效应
2) 对定位精度的影响
定位精度=等效距离误差xPDOP
PDOP通常大于1。
二、 差分GPS的基本原理
1、误差的空间相关性
第一页
以上各类误差中除多路径效应均具有较强的空间相关性,从而定位结果也有一定的空间相关性。
2、 差分GPS的基本原理
利用基准站(设在坐标精确已知的点上)测定具有空间相关性的误差或其对测量定位结果的影响,供流动站改正其观测值或定位结果
3、 差分改正数的类型
距离改正数:利用基准站坐标和卫星星历可计算出站星间的计算距离,计算距离减去观测距离即为距离改正数。
位置(坐标改正数)改正数:基准站上的接收机对GPS卫星进行观测,确定出测站的观测坐标,测站的已知坐标与观测坐标之差即为位置的改正数。
4、 差分GPS对测量定位精度的改进
误差类型
GPS
(单位:m)
DGPS(单位:m)
间距(km)
0
100
300
500
卫星钟误差
0
0
0
0
卫星星历误差
0
SA:卫星钟频抖动
24
SA:人为引入的星历误差
24
0
大气延迟误差:电离层延迟
0
大气延迟误差:对流层延迟
0
基准站接收机误差噪声和多路径误差
基准站接收机误差:测量误差
DGPS误差(ms)
用户接收机误差
用户等效距离误差(rms)
导航精度(2drms)HD0P=
三、差分GPS的分类
1、 根据时效性:实时差分、事后差分
2、 根据观测值类型:伪距差分、载波相位差分
3、 根据差分改正数:位置差分(坐标差分)、距离差分
4、根据工作原理和差分模型:局域差分(LADGPS-LocalAreaDGPS)、单基准站差分、基准站差分、广域差分(WADGPS-WideAreaDGPS)
课程内容(教学设计)
四、 位置差分和距离差分的特点
1、 位置差分
差分改正计算的数学模型简单差分数据的数据量少基准站与流动站要求观测完全相同的一组卫星
2、 距离差分
差分改正计算的数学模型较复杂差分数据的数据量较多基准站与流动站不要求观测完全相同的一组卫星
五、 单基准站局域差分
1、 结构:基准站(一个)、数据通讯链和用户
2、 数学模型(差分改正数的计算方法):提供距离改正和距离改正的变率
V(t+At)=V(t)+dV-At
i idt
V为距离改正数;吃为距离改正数的变率。
dt
3、 特点
优点:结构、模型简单
缺点:差分范围小,精度随距基准站距离的增加而下降,可靠性低
基准站
DATA
DATALIHK
MOBILESTATION
«€F€RENC€STATION
GPSSATELLITE
O
六、 多基准站局域差分
1、 结构:基准站(多个)、数据通讯链和用户
2、 数学模型(差分改正数的计算方法):加权平均、偏导数法、最小方差法
3、 特点
优点:差分精度高、可靠性高,差分范围增大缺点:差分范围仍然有限,模型不完善
七、 广域差分
1、 结构:基准站(多个)、数据通讯链和用户
2、 数学模型(差分改正数的计算方法):
与普通差分不相同:普通差分是考虑的是误差的综合影响广域差分:对各项误差加以分离,建立各自的改正模型、用户根据自身的位置,对观测值进行改正
3、 特点
优点:差分精度高、差分精度与距离无关、差分范围大缺点:系统结构复杂、建设费用高
八、 差分GPS的新进展
1、 增强型系统
1) 特点:伪卫星技术、卫星通讯技术
2) 类型
LAAS-LocalAreaAugmentationSystem
采用地基伪卫星
WAAS-WideAreaAugmentationSystem采用空基伪卫星
采用通讯卫星发送差分改正数
2、 网络RTK
1) 作业模型类似RTK
2) 原理
利用基准站网计算出用户附近某点(虚拟参考站)各项误差改正,再将它们加到利用虚拟参考站坐标和卫星坐标所计算出的距离之上,得出虚拟参考站上的虚拟观测值,将其发送给用户,进行实时相对定位。
3) 特点
精度和可靠性高