6_1伪距差分定位原理(精)
智能网联汽车概论-课件--第六章--智能网联汽车定位导航技术
卫星导航定位系统工作原理
3.误差分析 卫星导航系统的误差从来源上可以分为4类:与信号传播有关的误差，与卫星有关的误差，与接收 机有关的误差以及地球潮汐、负荷潮等造成的其他误差。误差分类如表6-1所示。
表6-1 误差分类
误差来源 与信号传播有关的误差
与卫星有关的误差 与接收机有关的误差
其他误差
电离层延迟 对流层延迟
全球导航卫星系统
（4） Galileo Gale卫星系统也是个正在建设中的全球卫星导航系统 ，欧洲人的目的是摆脱对美国全球定位系 统的依赖，打破其垄断。该系统的基本服务免费，但使用高精度定位服务需要付费。Galileo 系统也 分为空间段、地面段、用户段3大部分。空间段是由分布在3个轨道上的30颗MEO卫星构成，其中27 颗为工作星，3颗为备份星。地面段由两个地面操控站、29个伽利略传感器达到站以及5个S波段上 行站和10个C波段上行站组成，传感器达到站及上行站均分布于全球。用户段则提供独立于其他卫 星导航系统的5种基本服务。
（1） GPS GPS由3部分构成，即空间卫星部分、地面监控部分和用户接收部分。空间卫星部分又 称为空间段，21颗GPS工作卫星和3颗在轨备用卫星构成完整的21+3形式的GPS卫星工作 星座。这种星座构型能满足在地球上任何地点任何时刻均能观测到至少4颗几何关系较好 的卫星来用于定位。地面控制部分又称为地面段，由分布在全球的一个主控站、3个注入 站和若干个监测站组成。用户接收部分又称为用户段，接收来自作为基础设施的空间段 和地面段提供的导航，定位和根时服务，这些服务已广泛应用于各个领域。
数据链路
z R<100km y
基准站 x （xº,yº,zº）
图6-2 位置差分示意
差分定位系统
伪距定位的基本原理
伪距定位的基本原理
伪距定位技术是一种基于卫星信号的定位方法，主要使用在全球定位系统（GPS）中。
其原理是通过接收卫星信号并测量信号传输时间，从而得到接收器与卫星之间的距离差。
通过多个卫星的信号测量，可以计算出接收器的位置。
伪距定位技术的基本原理是利用卫星发射的信号，接收器接收到信号后记录下信号的到达时间。
因为信号传输时速度是已知的，通过记录到达时间，就可以计算出信号传播的距离。
而通过接收多颗卫星的信号并计算距离，就可以确定接收器的位置。
在伪距定位技术中，卫星发射的信号包含有精确的时间信息。
接收器通过接收这个信号，可以知道卫星在发送信号时的精确时间。
而当信号到达接收器时，接收器也可以记录下接收信号的时间。
通过计算信号传播时的时间差，就可以计算出信号传播的距离。
然而，在实际应用中，由于卫星与接收器之间的距离相差较远，信号传播的路径存在多种可能。
因此，要精确地计算信号的传播距离，需要考虑多种因素，如信号传播的时间、信号传播的路径、信号传播过程中遇到的障碍物等。
为了提高伪距定位的精度，需要使用更为复杂的算法，如差分GPS等。
总的来说，伪距定位技术是一种基于卫星信号的定位方法，其原理是通过接收卫星信号并测量信号传输时间，从而得到接收器与卫星
之间的距离差。
通过多个卫星的信号测量，可以计算出接收器的位置。
在实际应用中，为了提高精度，需要考虑多种因素，并使用更为复杂的算法。
简述rtk(差分gnss)定位原理
简述rtk(差分gnss)定位原理RTK(差分GNSS)定位原理差分GNSS是一种高精度的全球导航卫星系统定位技术，其基本原理是利用两个或多个接收器之间的差异来消除大气和钟差误差，从而实现厘米级的定位精度。
RTK（Real-Time Kinematic）是差分GNSS中最常用的方法之一，其特点是实时性和高精度性能。
RTK定位系统由两个或多个GNSS接收器组成，其中一个接收器称为基准站，其位置已知。
另外一个接收器称为移动站，其位置需要被测量。
基准站和移动站之间通过无线电链路进行数据传输。
RTK定位的原理基于以下几个关键步骤：1. 基准站观测：基准站接收到卫星发射的导航信号，测量卫星的伪距和相位观测值。
伪距观测值是卫星信号从卫星到接收器的传播时间乘以光速，而相位观测值是卫星信号的相位差。
基准站还需要记录卫星的星历数据和钟差信息。
2. 移动站观测：移动站接收到相同的卫星导航信号，测量伪距和相位观测值，并记录卫星的星历数据和钟差信息。
3. 数据传输：基准站将观测到的数据通过无线电链路传输给移动站。
这些数据包括基准站的卫星观测值、星历数据和钟差信息。
4. 差分计算：移动站使用接收到的基准站数据进行差分计算。
差分计算的目的是消除两个站点之间的大气和钟差误差。
大气误差主要是由于电离层和对流层引起的信号传播延迟，钟差误差是由于卫星钟和接收器钟的不精确导致的。
5. 解算定位：通过差分计算得到的差分观测值，移动站可以解算出自己的位置。
基于解算的位置信息，移动站可以提供高精度的定位结果。
RTK定位的优势在于其实时性和高精度性能。
相比其他GNSS定位方法，RTK定位能够实时消除大气和钟差误差，从而实现在厘米级别的定位精度。
这使得RTK定位在需要高精度定位的领域得到广泛应用，如测绘、建筑、农业和机器人导航等。
然而，RTK定位也存在一些限制。
首先，RTK定位需要基准站和移动站之间的无线电链路传输数据，这限制了其工作范围。
其次，RTK定位对基准站到移动站之间的基线长度和环境条件有一定要求，较长的基线长度和复杂的环境会导致定位精度下降。
伪距差分原理
伪距差分原理
伪距差分原理是一种通过测量卫星信号的伪距差来确定接收机位置的方法。
在使用全球定位系统（GPS）等卫星导航系统进行定位时，接收机需要同时接收多颗卫星的信号。
每颗卫星都会发送一个精确的时间信号，接收机通过测量自身接收到的卫星信号与卫星发送的信号之间的时间差（即伪距差）来计算自身与卫星的距离。
伪距差分原理的基本原理是：先将一个已知位置的基准站接收到的卫星信号质量较好的伪距数据与接收到的同一颗卫星信号的伪距数据进行比较，得到差分改正值。
然后将这个差分改正值应用到未知位置的移动接收机的伪距数据上，得到修正后的伪距数据。
通过修正后的伪距数据，再利用三角定位等方法，就可以精确计算出移动接收机的位置。
伪距差分原理的优点是能够有效消除大气延迟、钟差等误差，提高定位的精度。
但它的缺点是需要一个基准站的支持，并且基准站与移动接收机之间的距离不能太远，以保证差分改正值的准确性。
GPS导航定位原理以及定位解算算法
G P S导航定位原理以及定位解算算法TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-GPS导航定位原理以及定位解算算法全球定位系统(GPS)是英文Global Positioning System的字头缩写词的简称。
它的含义是利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。
它是由美国国防部主导开发的一套具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航定位系统。
GPS用户部分的核心是GPS接收机。
其主要由基带信号处理和导航解算两部分组成。
其中基带信号处理部分主要包括对GPS卫星信号的二维搜索、捕获、跟踪、伪距计算、导航数据解码等工作。
导航解算部分主要包括根据导航数据中的星历参数实时进行各可视卫星位置计算；根据导航数据中各误差参数进行星钟误差、相对论效应误差、地球自转影响、信号传输误差(主要包括电离层实时传输误差及对流层实时传输误差)等各种实时误差的计算，并将其从伪距中消除；根据上述结果进行接收机PVT（位置、速度、时间）的解算；对各精度因子(DOP)进行实时计算和监测以确定定位解的精度。
本文中重点讨论GPS接收机的导航解算部分，基带信号处理部分可参看有关资料。
本文讨论的假设前提是GPS接收机已经对GPS卫星信号进行了有效捕获和跟踪，对伪距进行了计算，并对导航数据进行了解码工作。
1 地球坐标系简述要描述一个物体的位置必须要有相关联的坐标系，地球表面的GPS接收机的位置是相对于地球而言的。
因此，要描述GPS接收机的位置，需要采用固联于地球上随同地球转动的坐标系、即地球坐标系作为参照系。
地球坐标系有两种几何表达形式，即地球直角坐标系和地球大地坐标系。
地球直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林威治子午圈的交点(即0经度方向)，Y轴在赤道平面里与XOZ 构成右手坐标系(即指向东经90度方向)。
伪距测量及定位原理
伪距测量及定位原理伪距测量及定位原理是一种基于卫星信号的测距技术，可以用来确定接收器的位置。
这种技术是现代导航系统中最常用的定位技术之一。
伪距测量是通过测量卫星信号从发射到接收器的时间来计算距离，再结合卫星的位置信息，最终确定接收器的位置。
伪距测量的原理是基于卫星导航系统发射的信号在空间中传播的速度是已知的。
当卫星信号到达接收器时，可以通过测量信号从发射到接收器的时间来计算距离。
由于卫星的位置信息是已知的，通过多个卫星的信号测距，可以得到接收器相对于这些卫星的距离。
进一步，通过三个或以上的卫星信号测距，可以利用三边定位原理来确定接收器的位置。
伪距测量及定位原理的关键在于准确测量信号的传播时间。
接收器会接收到多个卫星的信号，每个信号都会有一个不同的传播时间。
为了准确测量传播时间，接收器需要和卫星进行时间同步。
卫星会通过导航信号发送时间信息，接收器通过接收这些信息来进行时间同步。
一旦接收器和卫星的时间同步完成，接收器就可以通过测量信号的传播时间来计算距离。
伪距测量及定位原理的精度受到多种因素的影响。
首先，信号的传播速度在大气中会发生变化，这会导致距离的测量误差。
其次，卫星的位置信息也会存在一定的误差。
此外，接收器本身的误差也会对定位精度产生影响。
为了提高定位的精度，可以使用差分定位技术，通过与参考站的信号进行比较，消除误差。
伪距测量及定位原理在现代导航系统中得到了广泛应用。
全球定位系统（GPS）就是一种基于伪距测量及定位原理的导航系统。
通过接收多颗卫星的信号，GPS可以实现准确的定位和导航。
除了导航系统，伪距测量及定位原理还可以应用于地震监测、航空航天等领域。
总结一下，伪距测量及定位原理是一种基于卫星信号的测距技术，通过测量信号的传播时间来计算距离，再结合卫星的位置信息，最终确定接收器的位置。
这种技术在现代导航系统中得到了广泛应用，提供了准确的定位和导航功能。
尽管伪距测量及定位原理存在一定的误差，但通过差分定位等技术，可以提高定位的精度。
GPS 全球卫星定位系统及定位原理
∙GPS 全球卫星定位系统及定位原理∙2006-7-31 11:55:00 来源：中国自动化网浏览：1252网友评论条点击查看GPS全球卫星定位导航系统(Global Positioning System-GPS)是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。
经近10年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。
随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断地开拓，目前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。
GPS系统的特点:1、全球，全天候工作：能为用户提供连续，实时的三维位置，三维速度和精密时间。
不受天气的影响。
2、定位精度高：单机定位精度优于10米，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。
3、功能多，应用广：随着人们对GPS认识的加深，GPS不仅在测量，导航，测速，测时等方面得到更广泛的应用，而且其应用领域不断扩大。
GPS:在卫星定位系统出现之前，远程导航与定位主要用无线导航系统。
1、无线电导航系统●罗兰--C：工作在100KHZ，由三个地面导航台组成，导航工作区域2000KM，一般精度200-300M。
● Omega（奥米茄）：工作在十几千赫。
由八个地面导航台组成，可覆盖全球。
精度几英里。
●多卜勒系统：利用多卜勒频移原理，通过测量其频移得到运动物参数（地速和偏流角），推算出飞行器位置，属自备式航位推算系统。
误差随航程增加而累加。
缺点：覆盖的工作区域小；电波传播受大气影响；定位精度不高。
2、卫星定位系统最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统（Transit），1958年研制，64年正式投入使用。
DGPS原理以及GPS系统的特点知识介绍
DGPS原理以及GPS系统的特点知识介绍DGPS原理目前GPS系统提供的定位精度是优于10米，而为得到更高的定位精度，我们通常采用差分GPS技术：将一台GPS接收机安置在基准站上进行观测。
根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数，并由基准站实时将这一数据发送出去。
用户接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。
差分GPS分为两大类：伪距差分和载波相位差分1．伪距差分原理这是应用最广的一种差分。
在基准站上，观测所有卫星，根据基准站已知坐标和各卫星的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。
再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传输至用户接收机，提高定位精度。
这种差分，能得到米级定位精度，如沿海广泛使用的“信标差分”2．载波相位差分原理载波相位差分技术又称RTK（Real Time Kinematic）技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。
即是将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。
载波相位差分可使定位精度达到厘米级。
大量应用于动态需要高精度位置的领域。
GPS系统的特点GPS系统具有全天候、全方位、高精度、多用途以及方便快捷高效等特点。
1）全天候：指野外观测可不受时间的限制。
不论白天黑夜、刮风下雨、夏暖冬寒，均可获得满意的观测效果。
2）全方位：指野外作业不受空间的限制，只要能同时接收到四颗以上卫星的信号，即可进行定位。
不要求测站间互相通视，可在陆地、海上、水上、空中（航测）测量定位。
既可静态观测，也可动态观测。
3）高精度：单频GPS接收机静态测量（后处理）精度可达±5mm+2ppm·D。
双频GPS 接收机静态测量精度可达±5mm+1ppm·D。
实时动态测量（RTK）精度可达±20mm+2ppm·D。
4）多用途：不仅用于测量定位，还可用于导航以及测速和授时。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
单位：米
误差类型
绝对定 位
卫星钟差
3.0
卫星星历误差
2.4
大气延迟：电离层延迟 4.0
大气延迟：对流层延迟 0.4
DGPS 间距（km）
30 100 300 500
0 000 0 0.04 0.13 0.22 0 0.73 1.25 1.60 0 0.40 0.40 0.40
为什么差分定位可以提高定位精度？
GPS测量定位技术
伪距差分定位原理
1
本次课主要内容
一、差分GPS产生的诱因 二、差分GNSS基本思想 三、差分GNSS类型 四、局域差分 五、广域差分
2
一、差分GPS产生的诱因： 绝对定位精度不能满足要求
GPS绝对定位精度的变化
这是为什么哪？
3
影响绝对定位精度的主要误差
绝对定位和差分定位时的误差估值
组成
信号调制器 信号发射器 发射天线
16
四、局域差分
❖流动站（Roving Station）
全球定位系统实时 动态（RTK）测量
技术规范
流动站是在参考站的一定范围内流动作业，并实
时提供三维坐标的接收机。
17
四、局域差分 ❖应用
小范围内的差分定位工作 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
1.位置差分原理
SV2 SV1
P’:基准点单点定位位置。
P:基准点已知位置。
由P'P于即各为种位误置差差影分响中P与的P改’一正般数不矢量。 重合。 空间直角坐标:(ΔX,ΔY,ΔZ）T
大地坐标:(ΔB,ΔL,ΔH）T
P
位置差分时基准站将 P'播P 发给用户。
10
SV3 SV4
P’
2.伪距差分原理
18
2.多基准站局域差分
结构 基准站（多个）、数据通讯链和用户。
工作原理 各基准站独立进行观测，分别计算差分改正数
并向外发播。
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
19
五、广域差分
❖ 结构 ▪ 基准站（多个）、数据通讯链和用户
❖ 差分改正数的计算方法 ❖与普通差分不相同 ▪ 普通差分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
20
❖ 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
21
概念介绍
❖ 网络RTK技术 ❖ 是指在一定区域内建立多个参考站，对该地区构成网
状覆盖，并进行连续跟踪观测，通过这些站点组成卫星定 位观测值的网络解算，获取覆盖该地区和该时间段的RTK 改正参数，用于该区域内RTK测量用户进行实时RTK改正 的定位方式。 ❖ 网络RTK代表: 虚拟参考站技术（VRS） 区域改正参数法（FKP） 主辅站技术（MAC）、 综合误差内插技术（CBI）
参考站点位选择
1.视野开阔，周围无高度超过10度的障碍物； 2.周围无信号反射物，以减少多路径干扰；
3.地面稳固，易于点的保存； 4.远离微波塔、电视发射塔、雷达电视，手机信号发射天线等； 大型电磁辐射源200米外，要远离高压输电线路、通讯线路50米外。
15
四、局域差分
❖数据链
RTK系统中参考站和流动站的GPS接收机通过数据链进 行通信联系。因此参考站与流动站系统都设有数据链。
设参考站S0的已知坐标：X0,Y0, Z0 GPS卫星坐标值：X j ,Y j , Z j
参考站至GPS卫星的实际距离
0j ( X j X0 )2 (Y j Y0 )2 (Z j Z0 )2
参考站上的GPS接收机测量星、站之间的伪距
为
）
'j 0
伪距改正数为
0j
0j
'j 0
伪距改正数的变化率为
8
三、差分GNSS类型
1.根据时效性 –实时差分 –事后差分
2.根据差分改正数 –位置差分（坐标差分） –距离差分
3.根据观测值类型
–伪距差分（RTD）
–载波相位差分（RTK）
•4.根据工作原理和差分模型
–局域差分（LADGPS – Local Area DGPS）
•单基准站差分
•多基准站差分
9
–广域差分（WADGPS – Wide Area DGPS）
4
二、差分GNSS基本思想
SV2 SV1
SV3 SV4
A
B
5
二、差分GNSS基本思想
参数说明： Xi,Yi,Zi:表示点精确坐标； xi,yi,zi:表示观测坐标； Δx, Δy, Δz:表示精确坐标与观测坐标之差。
6
二、差分GNSS基本思想
SV1
SV2
SV3
XA-xA= ΔxA
XB-xB= ΔxB
d
j 0
j 0
t
11
2.伪距差分原理
参考站的数据链将d
和j
0
发0j送给用户接收
机，用户接收机利用伪距 再i加j 上数据链接收
到的伪距改正数，便可以求出改正后的伪距。
j i
(t )
'j i
(t )
j i
(t )
di' j
(t
t0 )
用户坐，标（X(t),Y(t),Z(t)）计算公式：
ij (t) [ X j (t) Xi (t)]2 [Y j (t) Yi (t)]2 [Z j (t) Zi (t)]2 ct(t) Vi
t (t ) ：用户接收机钟相对于参考站接收机钟的钟差
Vi ：用户接收机噪声
12
位置差分位置差分和伪距差分的特点
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。
伪距差分 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。
13
四、局域差分
1.单基准站局域差分 参考站（一个）、数据通讯链和用户
基准 站
流动 站 （用 户）
14
数据通讯 链
四、局域差分 ❖参考站（Reference Station）
全球定位系统实时 动态（RTK）测量
技术规范
在一定的观测时间内，一台或几台接收机分别在一 个或几个测站上，一直保持跟踪观测卫星，其它接收机 在这些测站的一定范围内流动作业，这些固定测站称为 参考站，也称基准站。
ΔxA ≈ ΔxB
A
SV4
B
各类误差中除多路径效应外，对相距不太远的两 测站影响基本相同。
7
二、差分GNSS基本思想
XB = XA – xA + xB
待
已
观
求
知
测
量
量
量
差分GPS的基本原理 位同结理利果：用ZB的基Y=影B准Z=响站A Y，–测Az供定–A流y具+A动有z+B站空y改B间正相其关观性测的值误或差定或位其结对果测。量定 是不是进行差分定位时必须有一个站架设在已 知点上哪？