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1、伪距差分定位原理,授课教师：刘志强 单 位：河海大学,主要内容,（一）差分GNSS基本原理 （二）差分GNSS类型及其构建,一 差分GNSS基本原理,1.1 概 述 1.2 差分GNSS原理,一 差分GNSS基本原理,1.1 概 述 1.2 差分GNSS原理,1.1 概 述,应用范围和用户数量 受到限制,差分GNSS Differential GNSS,导航和实时动态定位,1.2 差分GNSS原理(I),A,B,卫星轨道误差,卫星钟差,电离层误差,对流层误差,接收机钟差,多路径效应,误差空间相关, 1.0m, 1.5 m, 4 - 7 m, 0.4 - 0.7 m, 0.6 - 1.2 m,
2、m,1.2 差分GNSS原理(II),利用设置在坐标已知的点（基准站）上的GNSS接收机测定GNSS测量定位误差，用以提高在一定范围内其它GNSS接收机（流动站）测量定位精度的方法。,差分GNSS,差分定位时的误差估值,位置差分,1.2 差分GNSS原理(III),- 基准站上的接收机对GNSS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改正数。,距离差分,1.2 差分GNSS原理(IV),P,计算距离,已知位置,真实位置 P,二 差分GNSS类型及其构建,2.1 差分GNSS类型 2.2 差分GNSS构建,2.1 差分GNSS类型,数据处理时间,差分改正数类型,观
3、测值类型,工作原理及数学模型,位置差分,距离差分,伪距差分,相位差分,相位平滑 伪距差分,单基准站差分,局域差分,广域差分,单基准站差分,2.2 差分GNSS构建(I),仅仅根据一个基准站所提供的差分改正数信息进行改正的差分GNSS技术（系统），称为单基准站GNSS差分技术（系统）。,定义：,系统构成：,基准站（一个）、数据通讯链、用户,特点：,优点 - 结构和模型简单、易实施； 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。,局域差分,2.2 差分GNSS构建(II),在某一局部区域中布设若干个基准站，用户根据多个基准站所提供的改正信息经平差计算后求得自己的改正数，这种技术
4、（系统）称为多基准站局域的GNSS差分技术（系统）。,定义：,系统构成：,基准站（多个）、数据通讯链、用户,各基准站进行独立观测，分别计算差分改正数并向外播发； 对改正数的类型、内容、结构、格式及各站的标识符作统一规定。,多个基准站的改正数,用户改正数,2.2 差分GNSS构建(II)（续）,数学模型：, 加权平均法,按照用户离基准站的距离定权； 通过加权平均可一定程度上顾及位置对差分改正数的影响。, 偏导数法,至少需要三个基准站，当覆盖区域较大时，可扩充至二阶偏导数，相应基准站数也要增加； 已顾及位置变化对差分改正数的影响，差分定位精度有明显提高； 用户位于基准站连成的多边形外时，效果不理想
5、。, 最小方差法,实质也是加权平均法，其权是在是用户改正数的方差最小条件下导出的；,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。,广域差分,2.2 差分GNSS构建(III),广域差分GNSS,2.2 差分GNSS构建(III)（续）,系统构成：,基准站*（多个）、数据通讯链*、数据处理中心、监测站、用户,基准站的数量视覆盖面积而定； 数据通讯链分为两部分： 基准站、数据处理中心与监测站 （计算机网络） 数据处理中心与用户 （卫星通信、无线电广播）,2.2 差分GNSS构建(III)（续）,数学模型：,与普通差分的主要区别在于： 普通差分是
6、考虑的是误差的综合影响（位置或距离改正），而广域差分对各项误差加以分离，建立卫星星历误差、卫星钟差、大气延迟等各自的改正模型。 用户根据自身的位置对观测值进行改正。,特点：,优点 -差分精度高、差分精度基本上与用户至基准站的距离无关、差分范围大 缺点 -系统结构复杂、建设费用高,2.2 差分GNSS构建(III)（续）,广域差分增强系统WAAS,Wide Area Augmentation System,地球同步卫星也采用 载波，在载波上也调制C/A码，并将自己的卫星星历和差分改正信息当做导航电文转发给用户。,优点：,用户只需GPS接收机即可接收到差分改正信息，无需配备其他装置，而且同步卫星具
7、有很大的覆盖面，较好地解决了数据通讯问题； 同步卫星可作为GPS卫星来使用，提高了GPS导航的精度和可靠性，即所谓的空基伪卫星技术。,区别：,2.2 差分GNSS构建(III)（续）,类似系统：,欧洲 - EGNOS European Geostationary Navigation Overlay Service,日本 - MSAS Multi-functional Satellite Augmentation System,SBAS - Satellite Based Augmentation System,印度 - GAGAN GPS Aided Geo Augmented Navigation,谢谢！ Thanks for your attention,
