1、 武汉大学武汉大学 测绘学院测绘学院 GPSGPS原理及其应用课程组原理及其应用课程组1GPS原理及其应用原理及其应用GPS原理及其应用原理及其应用2/15第五章第五章 距离测量与距离测量与GPS定位定位5.8相对定位相对定位(11-23)5.9网络网络RTK及及CORSGPS原理及其应用原理及其应用3/15概述概述 定义定义 确定进行同步观测的接收机之间相对位确定进行同步观测的接收机之间相对位置的定位方法，称为相对定位。置的定位方法，称为相对定位。 定位结果定位结果 与所用星历同属一坐标系的基线向量与所用星历同属一坐标系的基线向量（坐标差）及其精度信息（坐标差）及其精度信息 采用广播星历时属
2、采用广播星历时属WGS-84 采用采用IGS International GPS Service精密星精密星历时为历时为ITRF International Terrestrial Reference Frame 基线向量中含有：基线向量中含有：2个方位基准（一个个方位基准（一个水平方位，一个垂直方位）和水平方位，一个垂直方位）和1个尺度个尺度基准，不含有位置基准基准，不含有位置基准距离测量与距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 概述概述GPS原理及其应用原理及其应用4/15概述概述 特点特点 优点：定位精度高优点：定位精度高 缺点：缺点： 多台接收共同作业，作业复杂多台接收共同作业，作
3、业复杂 数据处理复杂数据处理复杂 不能直接获取绝对坐标不能直接获取绝对坐标 应用应用 高精度测量定位及导航高精度测量定位及导航相对定位相对定位距离测量与距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 概述概述GPS原理及其应用原理及其应用5/15观测方程观测方程 非差观测方程非差观测方程 单差观测方程单差观测方程00()()()()()()()().SRSRppppppppppiiiiiiiiit iiionitropitppppppppppjjjjjjjjjtjjionjtropjtvl dXm dYn dZNcVcVVVvl dXm dYn dZNcVcVVV kikjkjiOOO,距离测量与
4、距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 观测方程观测方程,00()()-(-(-()()()() ()() ()() RRppppppppppjjiijijii ji jppppppppjjiijjiijjiijitjt ippppppjiionjionitropjtropivvvvvl dXl dXdYdYdZdZNNc VVVVVV （）- mm）- nn）-GPS原理及其应用原理及其应用6/15观测方程求差后未知数的重组观测方程求差后未知数的重组 单差观测方程的参数重组单差观测方程的参数重组 双差观测方程双差观测方程,0,0,()()=()()()()()()RRpppppppppp
5、jjiijijii ji jppppi jt i ji jioni jtrpppji jji jjpppjopi jpppi jt i ji jioni jtropi jjjjijjvvvvvNcVVVNcl dXm dYl d Xm d Yn ddVZVZnV pj,0,()()()()()qqppp qp qi ji ji ji ji ji jp qp qp qp qp qp qp qji jji jji ji ji jioni jtropi jvvvld Xmd Ynd ZNVV kjiljilkjiOOO,GPS原理及其应用原理及其应用7/15坐标改正数与坐标差改正数坐标改正数与坐标差
6、改正数,000,()()ji jjjjjii jii ji jXXdXXXXXXdXXdX可见，在基线解算中，坐标改正数可见，在基线解算中，坐标改正数与坐标差改正数相同与坐标差改正数相同GPS原理及其应用原理及其应用8/15基线起点坐标基线起点坐标 起点坐标对基线精度的影响起点坐标对基线精度的影响 起点坐标的获取起点坐标的获取 与高精度地心坐标点联测；与高精度地心坐标点联测； 码伪距单点定位。码伪距单点定位。DDXDDX其中，为基线误差， 为基线长度，为起点坐标误差， 为站星距离。GPS原理及其应用原理及其应用9/15各种误差对相对定位结果的影响各种误差对相对定位结果的影响 卫星轨道误差卫星轨
7、道误差 削弱削弱 卫星钟差卫星钟差 消除消除 大气折射误差大气折射误差 削弱削弱 接收机钟差接收机钟差 消除消除 接收机天线相位中心偏差和变化接收机天线相位中心偏差和变化 消除消除为基线长度误差。为基线长度；上的投影；为轨道误差在站星径向为站星距离；其中：DDDD41101距离测量与距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 各种误差对相对定位结果的影响各种误差对相对定位结果的影响GPS原理及其应用原理及其应用10/15相对定位的类型相对定位的类型 静态定位静态定位 普通静态定位普通静态定位 快速静态定位快速静态定位 Go and Stop 快速确定整周未知数快速确定整周未知数 动态定位动态定
8、位 动态定位中整周未知数的确定动态定位中整周未知数的确定 静态初始化静态初始化 动态初始化（动态初始化（OTF） 实时动态定位（实时动态定位（RTK Real Time Kinematic） 单基准站单基准站RTK 多基准站多基准站RTK（网络（网络RTK）距离测量与距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 相对定位的类型相对定位的类型GPS原理及其应用原理及其应用11/15动态相对定位技术动态相对定位技术 Real Time Kinematic(RTK) Post processed kinematic(PPK)距离测量与距离测量与GPS定位定位 相对定位相对定位 RTK 实时动态实时动态
9、GPS原理及其应用原理及其应用12/15RTK 利用利用GPS载波相位观测值载波相位观测值进行进行实时实时动态相对定位的技术动态相对定位的技术 基准站基准站 数据通信链数据通信链 播发基准站的载波相位观测值及站坐标播发基准站的载波相位观测值及站坐标 流动站流动站 载波相位观测值载波相位观测值 数据处理软件数据处理软件 模糊度确定模糊度确定 基线解算基线解算 精度评定精度评定 坐标转换坐标转换 局限性局限性 解的精度随站间距离增加而降低解的精度随站间距离增加而降低 可靠性可靠性GPS原理及其应用原理及其应用13/15网络网络RTK 基本思想基本思想 在一个较大区域内均匀布设若干个基准站在一个较大
10、区域内均匀布设若干个基准站 利用流动站周围的几个基准站计算基准站间的各项利用流动站周围的几个基准站计算基准站间的各项残余误差项残余误差项 用户根据初略位置内插自己与基准站间的残余误差用户根据初略位置内插自己与基准站间的残余误差项或者在用户位置附近形成一组虚拟观测值项或者在用户位置附近形成一组虚拟观测值 系统组成系统组成 基准站网基准站网 数据处理及播发中心数据处理及播发中心 通信链路通信链路 用户用户orbiontropiNddd GPS原理及其应用原理及其应用14/15虚拟参考站虚拟参考站(Virtual Reference Station,VRS)方法方法 方法方法 数据处理中心利用基准站
11、网的观测资料估计残余系统误数据处理中心利用基准站网的观测资料估计残余系统误差，生成误差模型差，生成误差模型 用户将自己的近似坐标发给数据处理中心用户将自己的近似坐标发给数据处理中心 数据处理中心将用户近似坐标作为虚拟基准站，计算该数据处理中心将用户近似坐标作为虚拟基准站，计算该点的各项误差改正点的各项误差改正 数据处理中心生成虚拟参考站上的虚拟载波相位观测值，数据处理中心生成虚拟参考站上的虚拟载波相位观测值，播发给用户播发给用户 用户利用虚拟参考站的位置及虚拟观测值，按照常规用户利用虚拟参考站的位置及虚拟观测值，按照常规RTK方法定位方法定位 特点特点 精度和可靠性高精度和可靠性高GPS原理及其应用原理及其应用15/15连续运行参考系统（连续运行参考系统（Continuously Operating Reference System, CORS) 长期连续运行长期连续运行的多功能卫星导航定位服务系统的多功能卫星导航定位服务系统 组成组成 GPS接收机接收机 数据通信网络数据通信网络 数据处理软件数据处理软件 功能功能 导航定位导航定位 网络网络RTK服务服务 精密大地测量定位服务精密大地测量定位服务 地质、地震、地球物理研究服务地质、地震、地球物理研究服务 时间服务时间服务 气象服务气象服务 电离层模型的建立电离层模型的建立
