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GNSS高精度定位技术PPT课件

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GNSS高精度定位技术PPT课件

GNSS高精度定位技术PPT课件

• period 14 hours 4 min • ground track repeat about 10 days
the Galileo satellite constellation
其它卫星导航定位系统——Galileo
GIOVE A
the GIOVE Satellite GIOVE B
• GIOVE的主要目标:
从80年代末到现在，实施了一系列重大的GPS卫星测量工程 和项目。
大地测量：利用GPS技术开展国际联测，建立全球或全国 性大地控制网，提供高精度的地心坐标，测定和精化大地 水准面。
工程测量：应用GPS静态相对定位技术，布设精 密工程控制网，用于桥梁工程、隧道与管道工程 、海峡与地铁贯通工程以及精密设备安装工程等 。
– 频率信号测试； – 验证一些关键技术（比如铷原子钟、氢原子钟）； – 轨道环境特征测试； – 并行2或3通道信号传输测试。
发展路线图
GNSS简介—北斗
我国自行研制的两颗北斗导航 试验卫星分别于2000年10月31 日和12月20日从西昌卫星发射 中心升空并准确进入预定的地 球同步轨道（东经80º和140º 的赤道上空），此外另一颗备 用卫星也被送入预定轨道（东 经110.5º的赤道上空），标志 着我国拥有了自己的第一代卫 星导航系统——BD–1
–1964年1月建成
–1967年7月解密供民用
子午卫星系统及其局限性
大地测量多普勒接收 机-1
（MX1502）
大地测量多普勒接收 机-2
（CMA751）
系统组成
–空间部分
• 卫星：发送导航定位信号（信号： 4.9996MHz 30 = 149.988MHz； 4.9996MHz 80 = 399.968MHz； 星历）

《GNSS原理及应用》PPT课件

《GNSS原理及应用》PPT课件
2020年
星座
5GEO+5IGSO+4MEO （区域服务）
5GEO+3IGSO+27MEO （全球服务）
信号（实际发射）
主要是北斗系统第二阶段信号
主要是北斗系统第三阶段信号
25
信号特征
北斗系统第二阶段信号
信号
B1(I) B1(Q) B2(I) B2(Q)
B37.14 1268.52
▪ 地点：美国克罗拉多州法尔孔空军基地。
▪ 跟踪站（5个）
▪ 作用：接收卫星数据，采集气象信息，并将所收集到的数据传送给主控站。 ▪ 地点：夏威夷
▪ 注入站（3个）
▪ 作用：将导航电文注入GPS卫星。 ▪ 地点：阿松森群岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度洋）和卡瓦加兰（太平
洋）。
1.3.3 GPS的系统组成— 用户设备部分
Galileo工作星 卫星) Galileo卫星组成的；这30
座
颗卫星均匀分布在3个轨道上， Galileo卫星的轨道高度是
23616km，轨道倾角为560。2005年
12月28日，发射了第一颗带激光
后向反射镜阵列(又称为激光反射
器)的试验卫星GIOVE-A 为了保
持Galileo卫星的现用频段，欧盟
38
GLONASS现代化的发展计划
② 2010年12月开始研发第三代 GLONASS导航卫星，称之为GLONASS-K 卫星(如图5所示)；该新型卫星上拟 增设第三个导航定位信号；并将 GLONASS-K卫星的设计工作寿命增长 为10年。该种卫星是一颗基于非加压 平台建造的全新小型卫星，较之以前 所有的GLONASS卫星更加轻便，以致 发射成本较低廉。GLONASS-K卫星拟 增设的第三个导航定位信号的载波频 率为：1201.74~1208.51MHz。

GNSS测量原理 PPT

GNSS测量原理 PPT
导航电文：关于卫星轨道、时钟改 正和其它系统状态信息的低频信号
GNSS测量原理
11
GPS发展历程
无线电导航系统 ●罗兰--C ● Omega（奥米茄） ●多普勒系统
卫星定位系统 ●NNSS子午仪系统
●GPS
●GLONASS系统
●双星导航定位系统（北斗一号）
●加俐略系统
GNSS测量原理
12
GNSS系统
GPS原理概述
GNSS测量原理
1
概述
GPS是英文Global Positioning System的缩写,意为全球卫星定位系统。它是美国 国防部为满足军事部门对海上、陆地和空中设施 进行高精度导航和定位的需要而建立的。该系统 于1973年开始设计、研究，历时20年，耗资约200 亿美元，பைடு நூலகம்1993年6月系统建成并投入使用。它从 根本上解决了人类在地球上的导航和定位问题， 在军事和工农业等领域得到了广泛的应用。给导 航和定位技术带来了巨大的变化。
GNSS测量原理
3
GPS系统构成
整个系统有三部分构成： GPS星座 地面监控站 用户接收机
Your location is: 45o 23.323’ N 126o 02.162’ W
GNSS测量原理
4
GPS星座
•由均匀分布在6个轨道平面上的24颗卫 星组成(第二代卫星升空后现在是28颗
左右[增加了L5频段,L2频段加载C/A 码])，轨道间交角60°其中两个与赤道 面交角55°卫星距地面20200km,绕圆 轨道一周需11小时58分，所以人们每
• 接收机不仅需要机内软件，还需 要GPS数据后处理软件包才完整
• 按接收的载波频率类别多少，分 为单频（L1）和双频（L1、L2）

《GNSS测量与定位》课件

《GNSS测量与定位》课件
特点： 简单易行，但定位精度较低，受卫星轨道误差、时钟误差和大气 折射影响较大。
差分定位
精度提升定位方式
差分定位利用两台或两台以上的接收机同时接收卫星信号，通过比较各接收机间信号的延 迟和传播路径差异，解算出各接收机的位置。
特点： 定位精度高，但需要多台接收机同时工作，且需要已知固定参考站的位置信息。
车辆智能调度系统。
智能交通案例4
交通流量实时监测系统。
农业应用案例
农业应用案例1
精准农业种植管理。
农业应用案例2
农机自动驾驶系统。
农业应用案例3
农业资源调查与监测。
农业应用案例4
农业气象灾害预警系统。
气象环保案例
气象环保案例1
1
大气污染扩散模拟研究。
气象环保案例4
4
自然保护区生态监测与保 护。
气象环保案例2
2
气象观测站数据采集与处
理。
气象环保案例3
3
气候变化对生态环境影响 评估。
THANKS
感谢您的观看
Part
06
实践与应用案例
测量工程案例
01
02
测量工程案例1
高精度大区域GNSS测量项目 。
测量工程案例2
城市地籍测量项目。
03
04
测量工程案例3
山区桥梁施工测量项目。
测量工程案例4
大型水利工程测量项目。
智能交通案例
智能交通案例1
城市智能交通信号控制系统。
智能交通案例2
高速公路自动驾驶系统。
智能交通案例3
《GNSS测量与定位 》PPT课件
• 引言 • GNSS基本原理 • GNSS测量技术 • GNSS定位应用 • GNSS技术发展与展望 • 实践与应用案例

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遥测字TLM(30bit)
前8bit固定序列(10001011)用于信号同步； 中间16bit用于识别授权用户； 后6bit用于奇偶校验；
交接字HOW(30bit)
前17bit为时间计数器，每经过6秒增加1，计数器值从 0~100799循环变化；
中间7bit作用未知； 后6bit用于奇偶校验；
控制部分控制部分太空部分太空部分用户部分用户部分77gpsgps系统组成系统组成gpsgps系统控制部分系统控制部分hawaiihawaii夏威夷夏威夷coloradocolorado科罗拉罗州科罗拉罗州diegogarciadiegogarcia迪戈加西亚岛迪戈加西亚岛88gpsgps系统组成系统组成gpsgps系统控制部分作用系统控制部分作用观察卫星运动情况并计算卫星轨道数据观察卫星运动情况并计算卫星轨道数据监测卫星时钟并做相应的预测监测卫星时钟并做相应的预测同步机载卫星时间同步机载卫星时间中继转发接收到的某颗卫星精确轨道数据中继转发接收到的某颗卫星精确轨道数据中继转发接收到的所有卫星粗略轨道数据中继转发接收到的所有卫星粗略轨道数据中继转发其他信息包括卫星健康状态时钟误差信息等中继转发其他信息包括卫星健康状态时钟误差信息等99gpsgps系统组成系统组成gpsgps系统太空部分系统太空部分243243颗卫星颗卫星最多最多3232颗颗66个轨道平面个轨道平面距地面高度距地面高度20180km20180km与赤道面夹角为与赤道面夹角为5555wgs84wgs84坐标系统坐标系统运行周期运行周期1111小时小时5858分钟分钟1010gpsgps系统组成系统组成gpsgps系统太空部分系统太空部分gps卫星有效工作范围卫星有效工作范围gpsgps卫星回到地面上方初始位置的运行周期是卫星回到地面上方初始位置的运行周期是2323小时小时5656分钟分钟1111gpsgps系统组成系统组成gpsgps系统太空部分系统太空部分gps卫星分布状态示例卫星分布状态示例1212gpsgps系统组成系统组成gpsgps系统太空部分系统太空部分gps信号通信链路分析信号通信链路分析1313gpsgps系统组成系统组成gpsgps系统太空部分系统太空部分gps信号频谱密度分布信号频谱密度分布1414gpsgps卫星信号卫星信号信号内容信号内容卫星时钟参数和同步信号卫星时钟参数和同步信号精确的卫星轨道参数精确的卫星轨道参数广播星历广播星历用于确定卫星精确时间的时间校正信息用于确定卫星精确时间的时间校正信息粗略的卫星轨道参数粗略的卫星轨道参数卫星历书卫星历书大气电离层数据大气电离层数据用于计算传输时间的其他校正信号用于计算传输时间的其他校正信号卫星的健康状态运行信息卫星的健康状态运行信息1515gpsgps卫星信号卫星信号信号结构信号结构

静态GNSS测量介绍课件ppt全

静态GNSS测量介绍课件ppt全

4 静态GPS操作流程
4.数据下载
用串口下载数据：
用中海达接收机管理软件；可以通过串口连接方式下 载和删除文件，格式化主机。
用USB下载数据：
使用USB进行U盘拖拽式下载方式，不需传输软件；但 USB方式不能编辑或删除主机里文件。
数据下载：
4 静态GPS操作流程
串口数据线 USB数据线
5 静态GPS操作流程
GPS基线向量网的设计原则
3. 提高精度的原则
• 网中距离较近的点一定要进行同步观测，以获得它们 间的直接观测基线。
• 建立框架网。 • 最小异步环边数不大于6 。 • 适当引入高精度测距边。 • 若要进行高程拟合，水准点密度要高，分布要均匀，
且要将拟合区域包围起来。 • 适当延长观测时间，增加观测时段。 • 选取适当数量的已知点，已知点分布均匀。
• 执行主程序，启动后处理软件：选择『文件』菜单的【新 建项目】 进入任务设置窗口。在“项目名称”中输入项 目名称，同时可以选择项目存放的文件夹，“工作目录” 中显示的是现有项目文件的路径，按【确定】完成新项目 的创建工作。
HGO数据处理 项目属性设置
• 选择『文件』菜单的【项目属性】，系统将弹出项目属性设 置对话框，用户可以设置项目的细节，这里主要是对限差项 进行设置：
选点注意事项
4 静态GPS操作流程
4．为便于观测作业和今后的使用，测站应选在交通 便利、上点方便且易于保存的地方。
条件不好如何测量？ 对于控制网中的一些特殊点,如已知点、某些
待测点根本无法满足1~3条的选点要求而又必须测 量的情况下，我们可以适当的延长观测时间及事先 通过星历预报软件预测当地条件下的卫星运行情况 ，选择无遮挡方向卫星多的时候进行静态观测。

GNSS测量原理 PPT

GNSS测量原理 PPT

GNSS测量原理
28
GPS测距原理
五个逻辑步骤：
三角测量 测量距离 精确定时 卫星监控 误差剔除
GNSS测量原理
29
第一步：三角测量
•卫星位置已知，我 们的位置未知。 我们接收机位于
以卫星为中心，以 我们离卫星的距离 为半径的球面上。
• 两个卫星球面相交成一个圆，我们就在这个圆上。 如果又测得了第三颗卫星的距离，那我们的位置范围就缩小到了两个
大地高是一个纯几何量，不具有物理意义， 同一个点在不同的基准下具有不同的大地 高。
GNSS测量原理
26
正高系统
正高系统是以大地水准面为基准的高程系 统，某点的正高是该点到通过该点的铅垂 线与大地水准面的交点之间的距离。 （大地水准面到参考椭球面的距离称为大地水 准面差距）
GNSS测量原理
27
正常高系统
扁率f (ab) a
f 纬度
经度
H 椭球高
b a
H
f
椭球模型
WGS-84：a=6378137m，f=1/298.257223563
GNSS测量原理
20
WGS-84 坐标系
WGS-84 坐标系是目前GPS 所采用的坐标系 统，GPS 所发布的星历参数和历书参数等都 是基于此坐标系统的。
WGS-84 坐标系统的全称是 World Geodical System-84 (世界大地坐标系-84), 它是一个地 心地固坐标系统。WGS-84 坐标系统由美国 国防部制图局建立，于1987 年取代了当时 GPS 所采用的坐标系统WGS-72 坐标系统而 成为现在GPS所使用的坐标系统。
天提前4分钟见到同一颗卫星。
GNSS测量原理
5
GPS卫星的作用

《GNSS测量概述》课件

《GNSS测量概述》课件
特点
定位精度高，但实时性较低。适用于对精度要求较高的领域，如地形测量、工程放样等。
精密单点定位技术
定义
精密单点定位技术是一种基于非 差观测和广播星历的高精度 GNSS定位方法。
原理
利用接收机至卫星之间的非差观 测值和广播星历，通过一定的数 据处理方法，消除卫星轨道误差 、大气折射误差等影响，提高定
全球定位系统（GPS）
由美国政府建设和维护的全球卫星导航系统，包括24颗 工作卫星和4颗备用卫星。
欧洲伽利略系统（Galileo）
由欧盟建设和维护的全球卫星导航系统，计划包含30颗 卫星。
俄罗斯全球导航卫星系统（GLON…
由俄罗斯政府建设和维护的全球卫星导航系统，包括24 颗工作卫星。
中国北斗卫星导航系统（BDS）
由中国政府建设和维护的全球卫星导航系统，计划包含 55颗卫星。
地面控制部分
01
地面控制系统
用于监测和控制卫星轨道和运行状态的系统，包括地 面监测站、主控站和注入站等。
02
数据处理中心
对接收到的卫星数据进行处理、分析和解算，提供导 航和定位服务。
03
监测站
分布在全球各地的地面站，用于监测卫星轨道、信号 质量和性能等参数。
位精度。
特点
定位精度高，但数据处理复杂， 实时性相对较低。适用于对精度 要求较高的领域，如大地测量、
地壳形变监测等。
05
GNSS测量误差来源与处理
卫星轨道误差
卫星轨道误差是指卫星在运行过程中受到各种因素 的影响，导致其轨道位置与真实值存在偏差。
轨道误差会导致接收机接收到的卫星信号位置不准 确，从而影响测量精度。
《GNSS测量概述》PPT课件
目
CONTENCT

《GNSS测量与定位》课件

《GNSS测量与定位》课件

2
控制段
包括监控站和控制中心，负责监测卫星状态和校准导航信号。
3
用户段
接收卫星信号的设备，如导航接收器。
GNSS测量原理
伽利略原理
利用卫星的伽利略原型钟和用 户设备的参考钟之间的差异来 测量位置。
测距原理
通过测量从卫星到接收器的信 号传播时间来计算距离。
定位原理
利用多个卫星信号的交叉定位， 确定接收器的三维位置。
全球导航卫星系统 (GNSS)
包括美国的GPS、俄罗斯的 GLONASS、欧洲的伽利略 系统、中国的北斗系统。
区域导航卫星系统 (RNSS)
包括印度的NAVIC、日本的 准天顶卫星系统(QZSS)。
其他导航卫星系统
包括伊利诺斯系列、赛尔布 里亚诺卫星系统。
GNSS系统架构
1
空间部分
由卫星组成，向地球发送导航信号。
GNSS应用
航空领域
支持飞行导航、航空交通管理和 飞机定位。
农业领域
用于精确播种、无人机测绘和农 田灌溉。
车联网领域
实现智能驾驶、实时导航和交通 流量监测。
船舶领域
用于船舶导航、船位追踪和海洋 资源勘测。
极地科考领域
支持极地科学研究、船舶导航和 冰雪探测。
GNSS发展趋势
单接收机解决 方案
提高接收器性能和定 位精度，适用于精密 导航和定位应用。
GNSS测量误差
1 天线误差
由于天线的物理结构和安 装位置引起的信号衰减和 多径效应。
2 电离层延迟误差
由于电离层中的电离产生 的信号传输延迟。
3 对流层延迟误差
由于大气对卫星信号的散 射和折射引起的传输延迟。
4 钟偏误差
由于接收器内部时钟精度不准确而引起的时 间偏差。
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GPS与NNSS的主要特征的比较
项目
GPS系统
载波频（MHz）
1227.60,1575. 42
轨道高度
20200 Km
NNSS系统 150,400 1000 Km
卫星数目(颗) 24颗(3颗备用)
5～6
卫星运行周期 卫星钟
定位方式 可用性
720 min 铯钟、铷钟
测距 连续,实时
107 min 石英钟 测定多普勒频
子午卫星系统及其局限性
子午卫星 子午卫星星座
• 系统简介
–NNSS – Navy Navigation Satellite System（海军导航卫星 系统），由于其卫星轨道为极地轨 道，故也称为Transit（子午卫星系 统）
–采用利用多普勒效应进行导航定位， 也被称为多普勒定位系统
–美国研制、建立
• 发展历史
–1973年12月，美国开始研制新一代 卫星导航系统──导航卫星定时测距 全球定位系统（Navigation Satellite
Timing And Ranging Global Positioning
System ），简称GPS系统。（如图所示）
–1978年2月22日，第一颗GPS试验卫星发射成功；
GNSS高精度定位技术及其应用
1/47
第一部分 GNSS简介 第二部分 GNSS组成 第三部分 GNSS特点及用途
目录
1、早期的卫星定位技术
卫星大地测量学的产生——利用人造地球卫星为 大地测量服务的一门学科。主要内容为在地面上观 测人造卫星，通过测定卫星位置的方法，来解决大 地测量的任务。
卫星三角测量的产生——卫星定位的低级阶段。 人造地球卫星仅作为一种空间的观测目标，由地球 的测站对它进行摄影观测而测定地面点位。
–由于卫星寿命过短，加之俄罗斯前一段时间经 济状况欠佳，无法及时补充新卫星，故该系统 不能维持正常工作。
–到目前为止（2006年3月20日）,GLONASS系统 共有17颗卫星在轨。其中有11颗卫星处于工作 状态，2颗备用，4颗已过期而停止使用。俄罗 斯计划到2007年使GLONASS系统的工作卫星数量 至少达到18颗，开始发挥导航定位功能。
–全球卫星三角网：
• 1966年至1972年间，由美国大地测量局用该方法 测设。45个测站，5m的点位精度。
–缺陷：
• 易受卫星可见条件及天气的影响； • 费时费力； • 定位精度不甚理想； • 不能得到点位的地心坐标。
2、卫星多普勒定位技术
发展历史
1958年12月，美国为给北极星核潜艇提供全球性导航而研制 卫星多普勒定位系统。
1959年9月，发射了第一颗试验性卫星。 1961年11月，共发射了9颗试验性导航卫星。 1963年12月起，陆续发射6颗工作卫星，组成子午卫星星座使
得地球表面上任何一个测站上，平均每隔2小时便可观测到其 中一颗卫星。 1967年7月29日，美国政府宣布解密子午卫星的部分电文供民 间使用。
联测定位： 各站共同观测17次合 格卫星通过，精度约为0.5m
多普勒单点定位 多普勒联测定位
子午卫星系统及其局限性
• 系统缺陷
–卫星少，观测时间和 间隔时间长，无法提 供实时导航定位服务
–导航定位精度低
–卫星信号频率低，不 利于补偿电离层折射 效应的影响
–卫星轨道低，难以进 行精密定轨
TRANSIT系统
GPS定位系统的发展历史
– 1989年2月14日，第一颗GPS工作卫星发射成功，宣告GPS系统进入 了生产作业阶段；
– 1994年全部完成24颗工作卫星（含3颗备用卫星）的发射工作。
用途：
– 向全球用户连续提供高精度的全天候三维坐标、三维速度以及时间 信息。
– 广泛应用于飞机船舶和各种载运工具的导航、高精度的大地测量、 精密工程测量、地壳形变监测、地球物理测量、海空救援、水文测 量、近海资源勘探、航天发射及卫星回收等技术领域。
• 卫星星座 – 由6颗卫星构成，6 轨道面，轨道高度1075km
–地面控制部分
• 包括：跟踪站、计算中心、注入 站、控制中心和海军天文台
–用户部分
• 多普勒接收机
子午卫星系统及其局限性
• 应用领域
海上船舶的定位 大地测量
• 精度
单点定位：15次合格卫星通过 （两次通过之间的时间间隔为 0.8h ~ 1.6h），精度约为10m
–1964年1月建成
–1967年7月解密供民用
子午卫星系统及其局限性
大地测量多普勒接收 机-1
（MX1502）
大地测量多普勒接收 机-2
（CMA751）
系统组成
–空间部分
• 卫星：发送导航定位信号（信号： 4.9996MHz 30 = 149.988MHz； 4.9996MHz 80 = 399.968MHz； 星历）
卫星：6颗 极地轨道 轨道高度：1075km 信号频率：400MHz、150MHz 绝对定位精度：1m 相对定位精度：0.1m~0.5m 定位原理：多普勒定位
存在问题：卫星少，无法实现实时 定位；轨道低，难以精密定轨；频
率低，难以消除电离层影响。
3、GPS全球定位系统
70年代中期，我国开始引进卫星多普勒接收机。
系统组成：子午卫星、地面跟踪网和用 户接收机。
–地
• 组成：跟踪站、计算中心、注入站、海军天文台和 控制中心。
• 任务：测定各颗卫星的轨道参数，并定时将轨道参 数和时间信号注入到相应卫星内，以便卫星按时向 地面播发。
–接收机：用来接收卫星发射的信号，测量多普勒频移， 译出卫星的轨道参数，以测定接收机所在位置的设备。
移 15-20min
P24
其它卫星导航定位系统——GLONASS
GLONASS satellite
GLONASS constellation
它卫星导航定位系统——GLONASS
• 卫星运行状况
–从1982年10月12日发射第一颗GLONASS卫星起， 至1995年12月14日共发射了73颗卫星。
GLONASS与GPS的比较
参数
GLONASS
系统中的卫星数
21＋3
轨道平面数
3
轨道倾角
64.8 °
轨道高度
19100km
轨道周期（恒星时） 11h15min
卫星信号的区分
FDMA
L1频率
1602~1615MHz 频道间隔0.5625MHz
L2频率
1246~1256MHz 频道间隔0.4375MHz