卫星导航技术的现状与发展(三)教程课件

卫星导航定位技术的现状与发展

（三）

GNSS应用新技术解放军信息工程大学测绘学院翟翊

卫星导航定位技术的现状与发展

（三）

GNSS应用新技术解放一、GNSS差分技术原理：将己知坐标点(基准点)上安置的卫星定位接收机所接收的卫星信号(载波相位)，用于流动站观测信号的改正。以消除卫星钟、卫星星历误差；减弱电离层、对流层对定位的影响。基准站可以由一个或若干个固定参考站组成，差分改正数据可从各个站播发，也可从数据中心播发。每一个参考站服务于一定作用半径内所有的GNSS用户。对于准实时定位或实时精密定位的用户服务半径可以达到15公里。数据链可以用无线电台，也可用GPRS/CDMA。一、GNSS差分技术原理：一、GNSS差分技术1.位置差分原理基准站：已知坐标为：GPS测得的准备为：基准站求得：基准站将这些改正数发给用户接收机，用户接收机利用这些改正数改正测得的点的坐标，提高点位精度。要求：基准站与用户观测同一组卫星，近距离可以，距离较远就很难。

一、GNSS差分技术1.位置差分原理一、GNSS差分技术要求：基准站与用户观测同一组卫星，近距离可以，距离较远就很难。

一、GNSS差分技术要求：基准站与用户观测同一组卫星，近距离一、GNSS差分技术2.载波相位差分（RTK–RealTimeKinematic）由基准站将载波相位观测值及基准站信息仪器发送给用户，用户将接收到的GPS卫星载波相位与基准站的载波相位组成差分观测值，通过实时处理确定用户位置。3.广域差分（WADGPS）建立一个主差分站，将若干个基准站与主站一起组成差分GPS网。主差分站接收各个基准站的差分GPS信号，将其组合形成在扩展区域内的有效差分GPS改正电文，发送给用户站。

一、GNSS差分技术2.载波相位差分（RTK–Real

二、网络RTK技术

在常规RTK和差分GPS技术基础上发展的一种新技术。在较大区域内建立多个坐标已知的GPS基准站，构成地区网状覆盖，以此为基础，计算和发播相位观测值误差改正信息，对用户进行实时改正的定位。二、网络RTK技术在常规RTK和差分GPS技二、网络RTK技术原理：在一个地区建立若干个基准站，组成基准站网，基准站间距可由30-90公里。基准站GNSS观测数据实时传到中心站，中心站经过数据处理，在流动站附近建立虚拟参考站，并将虚拟参考站观测数据通过无线通信网发布给定位用户。用户根据这个数据改正观测值，以提高定位精度。无线通信可通过互联网GPRS,CDMA进行RTCM数据传输二、网络RTK技术原理：二、网络RTK技术网络RTK测量特点：1.用户只需用一台接收机接收差分信号即可达到厘米级精度定位。2.定位速度快。3.定位精度高。4.操作简单。5.费用低。二、网络RTK技术网络RTK测量特点：二、网络RTK技术网络RTK的工作过程各基准站将同步观测数据传输给控制中心。流动站将单点定位获得近似三维坐标传输给控制中心。控制中心根据流动站和基准站发送的信息，实时的进行处理和计算分析，获得流动站虚拟基准站的观测数据。虚拟基准站的观测数据通过无线通信网传输给流动站。流动站将观测数据和接收到虚拟基准站观测数据数据联合实时处理，获取精确三维坐标，

二、网络RTK技术网络RTK的工作过程三、CORS连续运行网络

利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统（ContinuousOperationalReferenceSystem，缩写为CORS）已成为城市GPS应用的发展热点之一。CORS系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结晶的产物。

三、CORS连续运行网络利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位导航服务系统结构及通信网络示意图市话网市话网市话网市话网市话网市电信局监控分析中心卫星定位信号发射台FM电台基准站1基准站2基准站3基准站4基准站5进入移动电话系统用户用户全向天线定向天线Modem连续运行卫星定位导航服务系统结构及通信网络示意图市话网市话网拉萨北京海南武汉西宁哈尔滨乌鲁木齐全国GPS连续运行基准站网络拉萨北京海南武汉西宁哈尔滨乌鲁木齐全国GPS连续运行基准站网三、CORS连续运行网络国外GNSS连续跟踪网概况美国:由美国国家大地测量局牵头、联邦防空局等多家单位共同建立的250个GPS基准站覆盖全美系统。该系统主要通过因特网向全美和全球用户提供基准站坐标和基准站观测数据。用户可通过因特网卸载CORS基准站数据进行事后精密定位。德国:建立了一个由200个左右GPS跟踪站组成的长期运行、覆盖全国的多功能GPS差分定位导航服务体系，作为国家的空间数据基础设施。系统将取代原由标石组成的国家大地点，构成德国新的国家动态大地测量框架日本:建设1200个遍布全日本的格网式GPS永久站阵列，形成国家的现代“电子大地测量网点”及超高精度的地壳运动监测网络系统。三、CORS连续运行网络国外GNSS连续跟踪网概况德国SAPOS

德国国家测量管理部门联合德国测量、运输、建筑、房屋和国防等部门，把各部门的差分GPS计划协调统一起来，建立的一个长期连续运行的、覆盖全国的多功能差分GPS定位导航服务体系，同时SAPOS也构成了德国国家动态大地测量框架。

德国SAPOS德国国家测量管理部门联合德国测量、运输国内GNSS连续跟踪网概况城市参考站网：省级参考站网：深圳市参考站网广东省参考站网上海市参考站网江苏省参考站网北京市参考站网浙江省参考站网天津市参考站网福建省参考站网福州市参考站网河北省参考站网昆明市参考站网山东省参考站网南京市参考站网河南省参考网站广州市参考站网内蒙参考站网成都市参考站网武汉市参考站网合肥市参考站网哈尔滨市参考站网西安市参考站网青岛市参考站网重庆市参考站网淄博市参考站网南宁市参考站网苏州市参考站网国内GNSS连续跟踪网概况城市参考站网：四、RTK技术的应用GPS从大地测量及工程控制测量向地形测量、施工放样、变形监测及机械施工控制方向发展。城市基础建设—城市控制网测量城市规划应用国土资源调查(林业、矿产、国土)地籍及房地产测绘水利工程控制及施工测量滑坡及泥石流等地质灾害测量机械和结构物的安全监测大气监测四、RTK技术的应用GPS从大地测量及工程控制测量向1.城市规划的应用

市政建设规划对GNSS的需求：1.用于城市建设规划测量：需要各种大中比例尺地形图测绘和更新；2.市测绘院的需求：建立北京市动态测量坐标框架、作为测量基准、测绘各种比例尺地形图；3.满足各种土建工程测量任务：设计、施工、放样、竣工、管理；4.大型建筑物变形及地面沉降测量。这些任务要求精度比较高、有的要求实时性强，所以需要RTK技术。1.城市规划的应用市政建设规划对GNSS的需求：2.市国土地和房屋管理的应用

主要用于：1.土地管理：包括土地规划、土地调查、土地征用管理等；2.房屋管理：城镇和村庄地籍调查、房产权管理、房屋测绘、房产纠纷调查；3.矿产管理：矿产资源开发，矿产资源勘查、评价，矿产资源保护和产权纠纷，地质灾害监测和防治要求精度在厘米级，需要RTK和RTD技术。2.市国土地和房屋管理的应用主要用于：卫星导航技术的现状与发展(三)教程课件全站仪＋SZCORS的定位服务测图作业全站仪＋SZCORS的定位服务测图作业3.市公安交通及公路管理的应用

公路局需求：1.公路规划、设计、勘查测量；2.公路施工测量；3.公路维护测量；4.大桥安全性监测；交通管理局：车辆管理和调度，以及车辆导航所需精度从厘米级到米级、需要RTK和RTD。3.市公安交通及公路管理的应用公路局需求：4.水利部门的应用

水利部门对GNSS需求面比较广。1.主要用于水利工程建设：工程控制测量、施工放样、水工涵洞贯通测量，水利工程地形图测绘；2.河道和水工建筑变形测量：大坝位移、堤坝测量；3.水土保持：土地利用、水土流失、滑坡监测；4.防洪抢险：堤坝监测、防洪指挥调度其要求精度从毫米到米级。实时性要求比较高。需采用RTK技术。4.水利部门的应用水利部门对GNSS需求面比较广。卫星导航技术的现状与发展(三)教程课件5．RTK应用从工程走向机械和结构物的安全监测

RTK技术在工程中应用很普遍如：用于图根控制、地形测绘、房地产测量、施工放样等。这些年开始用于大型结构物安全监测、机械自动化安装吊装，如大楼、大桥安全监测；施工机械自动监控、集装箱吊装等有广阔应用前景。5．RTK应用从工程走向机械和结构物的安全监测RTK技术在RTK应用RTK应用6.应用于农业飞防6.应用于农业飞防7.科学实验FAST望远镜馈源仓7.科学实验FAST望远镜馈源仓8.林业部门的应用

1.森林保护测量；2.森林播种和飞防系统。其所需精度为厘米级和米级，需用RTK和RTD技术。8.林业部门的应用1.森林保护测量；9.气象部门的应用

利用GNSS进行北京地区大气水汽分布测试。进行城市小区域中短期预报水汽含量。为满足奥运场馆或大型活动对天气预报的要求，GNSS基准点间隔应在30KM左右。 GNSS气象学要求厘米级地心坐标、亚米级卫星轨道。要求GNSS数据实时性强，至少每隔半小时回传一次。9.气象部门的应用 利用GNSS进行北京地区10.地质灾害上应用10.地质灾害上应用五、技术上的思考1.研发自主产权的新一代CORS管理与服务平台提供NETRTK、PPP、RTD、RTK等多种服务适合中国的通信网络2.探索省级、国家级系统的建立方法。多中心系统的构造技术多中心、多用户、大区域系统的管理与服务技术系统可靠性、可用性、精度等服务质量保障技术。3.多套系统的资源共享技术共享资源，避免重复投资。五、技术上的思考1.研发自主产权的新一代CORS管理与服务平五、技术上的思考4.低成本的系统建造技术低使用费用：通信费用系统内部通信费用系统向用户的通信费用低工程成本5.系统测试技术6.系统实时监控和管理技术完好性监测技术智能化、分布式的系统管理技术五、技术上的思考4.低成本的系统建造技术六、管理上的思考1.结合各领域特点，不断开发CORS应用LBS，车载应用灾害防治…….2.着重研究CORS的经济模式经济模式大于技术模式如何经营、如何管理、风险控制等；数据共享的组织和管理模式：部门协调、行业协调；探讨非技术因素对系统直接或间接的影响。六、管理上的思考1.结合各领域特点，不断开发CORS应用七、结束语全球卫星定位技术具有全天候、高精度、实时等功能，可为气象观测、地震监测、城市测绘、水利监控、农业、林业的调查、国土祥查等提供了快捷便利的手段。对城市的现代化管理、规划和基本建设、灾害监测、社会经济发展有着十分重要的意义。建立城市卫星定位综合应用服务系统是一个覆盖全市、布局合理、科学设计的卫星定位服务网络系统。它的建设不但可以解决低水平重复建设的局面，大大降低建设和管理成本，也为城市的经济建设提供有力的保障，为政府的科学抉择提供可靠依据，可发挥极大的社会效益和经济效益。七、结束语全球卫星定位技术具有全天候、高精度、实时等功能，可欢迎批评指正谢谢！

欢迎卫星导航定位技术的现状与发展

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GNSS应用新技术解放军信息工程大学测绘学院翟翊

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GNSS应用新技术解放一、GNSS差分技术原理：将己知坐标点(基准点)上安置的卫星定位接收机所接收的卫星信号(载波相位)，用于流动站观测信号的改正。以消除卫星钟、卫星星历误差；减弱电离层、对流层对定位的影响。基准站可以由一个或若干个固定参考站组成，差分改正数据可从各个站播发，也可从数据中心播发。每一个参考站服务于一定作用半径内所有的GNSS用户。对于准实时定位或实时精密定位的用户服务半径可以达到15公里。数据链可以用无线电台，也可用GPRS/CDMA。一、GNSS差分技术原理：一、GNSS差分技术1.位置差分原理基准站：已知坐标为：GPS测得的准备为：基准站求得：基准站将这些改正数发给用户接收机，用户接收机利用这些改正数改正测得的点的坐标，提高点位精度。要求：基准站与用户观测同一组卫星，近距离可以，距离较远就很难。

一、GNSS差分技术1.位置差分原理一、GNSS差分技术要求：基准站与用户观测同一组卫星，近距离可以，距离较远就很难。

一、GNSS差分技术要求：基准站与用户观测同一组卫星，近距离一、GNSS差分技术2.载波相位差分（RTK–RealTimeKinematic）由基准站将载波相位观测值及基准站信息仪器发送给用户，用户将接收到的GPS卫星载波相位与基准站的载波相位组成差分观测值，通过实时处理确定用户位置。3.广域差分（WADGPS）建立一个主差分站，将若干个基准站与主站一起组成差分GPS网。主差分站接收各个基准站的差分GPS信号，将其组合形成在扩展区域内的有效差分GPS改正电文，发送给用户站。

一、GNSS差分技术2.载波相位差分（RTK–Real

二、网络RTK技术

在常规RTK和差分GPS技术基础上发展的一种新技术。在较大区域内建立多个坐标已知的GPS基准站，构成地区网状覆盖，以此为基础，计算和发播相位观测值误差改正信息，对用户进行实时改正的定位。二、网络RTK技术在常规RTK和差分GPS技二、网络RTK技术原理：在一个地区建立若干个基准站，组成基准站网，基准站间距可由30-90公里。基准站GNSS观测数据实时传到中心站，中心站经过数据处理，在流动站附近建立虚拟参考站，并将虚拟参考站观测数据通过无线通信网发布给定位用户。用户根据这个数据改正观测值，以提高定位精度。无线通信可通过互联网GPRS,CDMA进行RTCM数据传输二、网络RTK技术原理：二、网络RTK技术网络RTK测量特点：1.用户只需用一台接收机接收差分信号即可达到厘米级精度定位。2.定位速度快。3.定位精度高。4.操作简单。5.费用低。二、网络RTK技术网络RTK测量特点：二、网络RTK技术网络RTK的工作过程各基准站将同步观测数据传输给控制中心。流动站将单点定位获得近似三维坐标传输给控制中心。控制中心根据流动站和基准站发送的信息，实时的进行处理和计算分析，获得流动站虚拟基准站的观测数据。虚拟基准站的观测数据通过无线通信网传输给流动站。流动站将观测数据和接收到虚拟基准站观测数据数据联合实时处理，获取精确三维坐标，

二、网络RTK技术网络RTK的工作过程三、CORS连续运行网络

利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统（ContinuousOperationalReferenceSystem，缩写为CORS）已成为城市GPS应用的发展热点之一。CORS系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结晶的产物。

三、CORS连续运行网络利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位导航服务系统结构及通信网络示意图市话网市话网市话网市话网市话网市电信局监控分析中心卫星定位信号发射台FM电台基准站1基准站2基准站3基准站4基准站5进入移动电话系统用户用户全向天线定向天线Modem连续运行卫星定位导航服务系统结构及通信网络示意图市话网市话网拉萨北京海南武汉西宁哈尔滨乌鲁木齐全国GPS连续运行基准站网络拉萨北京海南武汉西宁哈尔滨乌鲁木齐全国GPS连续运行基准站网三、CORS连续运行网络国外GNSS连续跟踪网概况美国:由美国国家大地测量局牵头、联邦防空局等多家单位共同建立的250个GPS基准站覆盖全美系统。该系统主要通过因特网向全美和全球用户提供基准站坐标和基准站观测数据。用户可通过因特网卸载CORS基准站数据进行事后精密定位。德国:建立了一个由200个左右GPS跟踪站组成的长期运行、覆盖全国的多功能GPS差分定位导航服务体系，作为国家的空间数据基础设施。系统将取代原由标石组成的国家大地点，构成德国新的国家动态大地测量框架日本:建设1200个遍布全日本的格网式GPS永久站阵列，形成国家的现代“电子大地测量网点”及超高精度的地壳运动监测网络系统。三、CORS连续运行网络国外GNSS连续跟踪网概况德国SAPOS

德国国家测量管理部门联合德国测量、运输、建筑、房屋和国防等部门，把各部门的差分GPS计划协调统一起来，建立的一个长期连续运行的、覆盖全国的多功能差分GPS定位导航服务体系，同时SAPOS也构成了德国国家动态大地测量框架。

德国SAPOS德国国家测量管理部门联合德国测量、运输国内GNSS连续跟踪网概况城市参考站网：省级参考站网：深圳市参考站网广东省参考站网上海市参考站网江苏省参考站网北京市参考站网浙江省参考站网天津市参考站网福建省参考站网福州市参考站网河北省参考站网昆明市参考站网山东省参考站网南京市参考站网河南省参考网站广州市参考站网内蒙参考站网成都市参考站网武汉市参考站网合肥市参考站网哈尔滨市参考站网西安市参考站网青岛市参考站网重庆市参考站网淄博市参考站网南宁市参考站网苏州市参考站网国内GNSS连续跟踪网概况城市参考站网：四、RTK技术的应用GPS从大地测量及工程控制测量向地形测量、施工放样、变形监测及机械施工控制方向发展。城市基础建设—城市控制网测量城市规划应用国土资源调查(林业、矿产、国土)地籍及房地产测绘水利工程控制及施工测量滑坡及泥石流等地质灾害测量机械和结构物的安全监测大气监测四、RTK技术的应用GPS从大地测量及工程控制测量向1.城市规划的应用

市政建设规划对GNSS的需求：1.用于城市建设规划测量：需要各种大中比例尺地形图测绘和更新；2.市测绘院的需求：建立北京市动态测量坐标框架、作为测量基准、测绘各种比例尺地形图；3.满足各种土建工程测量任务：设计、施工、放样、竣工、管理；4.大型建筑物变形及地面沉降测量。这些任务要求精度比较高、有的要求实时性强，所以需要RTK技术。1.城市规划的应用市政建设规划对GNSS的需求：2.市国土地和房屋管理的应用

主要用于：1.土地管理：包括土地规划、土地调查、土地征用管理等；2.房屋管理：城镇和村庄地籍调查、房产权管理、房屋测绘、房产纠纷调查；3.矿产管理：矿产资源开发，矿产资源勘查、评价，矿产资源保护和产权纠纷，地质灾害监测和防治要求精度在厘米级，需要RTK和RTD技术。2.市国土地和房屋管理的应用主要用于：卫星导航技术的现状与发展(三)教程课件全站仪＋SZCORS的定位服务测图作业全站仪＋SZCORS的定位服务测图作业3.市公安交通及公路管理的应用

公路局需求：1.公路规划、设计、勘查测量；2.公路施工测量；3.公路维护测量；4.大桥安全性监测；交通管理局：车辆管理和调度，以及车辆导航所需精度从厘米级到米级、需要RTK和RTD。3.市公安交通及公路管理的应用公路局需求：4.水利部门的应用

水利部门对GNSS需求面比较广。1.主要用于水利工程建设：工程控制测量、施工放样、水工涵洞贯通测量，水利工程地形图测绘；2.河道和水工建筑变形测量：大坝位移、堤坝测量；3.水土保持：土地利用、水土流失、滑坡监测；4.防洪抢险：堤坝监测、防洪指挥调度其要求精度从毫米到米级。实时性要求比较高。需采用RTK技术。4.水利部门的应用水利部门对GNSS需求面比较广。卫星导航技术的现状与发展(三)教程课件5．RTK应用从工程走向机械和结构物的安全监测

RTK技术在工程中应用很普遍如：用于图根控制、地形测绘、房地产测量、施工放样等。这些年开始用于大型结构物安全监测、机械自动化安装吊装，如大楼、大桥安全监测；施工机械自动监控、集装箱吊装等有广阔应用前景。5．RTK应用从工程走向机械和结构物的安全监测RTK技术在RTK应用RTK应用6.应用于农业飞防6.应用于农业飞防7.科学实验FAST望远镜馈源仓7.科学实验FAST望远镜馈源仓8.林业部门的应用

1.森林保护测量；2.森林播种和飞防系统。其所需精度为厘米级和米级，需用R