《GPS相对定位原》课件

相对定位原理GPSGPS相对定位是一种常用的定位技术，它通过测量两个接收机之间的距离差来确定目标位置相对定位不需要知道卫星的精确位置，因此可以用于没有卫星信号覆盖的区域基本概念GPS全球定位系统卫星星座GPS是美国国防部研制的全球卫GPS系统由24颗工作卫星组成，星定位系统，能够提供全天候、分布在6个轨道面上，每个轨道面全球范围内的三维位置、速度和有4颗卫星时间信息信号传输接收机定位GPS卫星向地面发射无线电信地面接收机接收卫星信号，根据号，包含时间、轨道信息和卫星信号时间差和卫星位置信息计算编号等数据出接收机的三维坐标相对定位简介相对定位是一种重要的GPS定位技术，它利用多个接收机同时接收来自同一颗或多颗卫星的信号，通过测量接收机之间的距离变化来确定目标位置与绝对定位不同，相对定位不需要已知位置的参考点，而是通过测量接收机之间的相对位置来确定目标位置相对定位的优势高精度无需已知点12消除卫星钟差和轨道误差影不需要预先知道任何参考点的响，提高位置精度坐标，适用于未知区域测量适应性强成本效益高34适应各种地形和环境条件，应相对定位技术降低了测量成用范围广泛本，提高了效率相对定位的工作原理接收信号1两个或多个接收机同时接收来自同一颗卫星的信号时间差2计算每个接收机接收到的信号到达时间差距离差3将时间差转换为两个接收机到卫星的距离差基线解算4通过多个卫星信号的距离差计算出两个接收机之间的距离和方向相对定位的关键是利用多个接收机同时接收来自相同卫星的信号，从而精确测量接收机之间距离和方向，最终得到目标点的坐标参考卫星的选择可见卫星数量卫星高度角卫星几何构型卫星信号质量选择至少4颗卫星，确保定位卫星高度角高，信号强，降低卫星几何构型好，定位精度选择信号质量好的卫星，避免精度误差高干扰卫星分布范围广，提高定位精高度角低，信号弱，容易受到卫星几何构型差，定位精度信号质量差，影响定位精度，度干扰，影响精度低，容易出现多解甚至无法定位伪距测量伪距测量是GPS定位中的一种基本测量方法它通过测量卫星信号到达接收机的时间，进而计算出卫星到接收机的距离，即伪距伪距测量需要考虑多种误差源，例如卫星钟差、大气延迟、多径效应等这些误差会影响伪距的精度，从而影响最终的定位结果双频伪距测量双频伪距测量单频伪距测量利用两个频率的伪距观测值只利用一个频率的伪距观测值可消除电离层延迟的影响无法消除电离层延迟的影响精度更高精度较低载波相位测量载波相位测量是相对定位中一种高精度测量方法，通过接收机接收到的卫星信号载波相位变化来确定接收机与卫星之间的距离变化载波相位测量精度远高于伪距测量，可以达到毫米级甚至厘米级12相位频率信号周期内变化的次数信号每秒变化的次数34波长λ信号在一个周期内传播的距离卫星信号波长载波相位平差多路径误差载波相位测量会受到多路径效应的影响，导致测量值偏差平差过程中需要考虑多路径误差的影响，进行校正大气层延迟大气层中的水汽和电离层会使信号延迟，导致测量偏差平差过程需要考虑大气层延迟的影响，进行校正卫星钟差卫星钟差会影响信号到达时间，导致测量偏差平差过程需要考虑卫星钟差的影响，进行校正接收机误差接收机本身也会产生误差，影响测量精度平差过程需要考虑接收机误差的影响，进行校正平差模型平差过程需要建立一个数学模型，将以上误差因素考虑进去，进行误差修正协方差矩阵及误差分析协方差矩阵协方差矩阵反映观测值之间的相关性，评估定位误差的分布情况误差分析分析各误差源对定位精度影响，包括大气层延迟、多径效应、卫星钟差等精度评估通过协方差矩阵和误差分析，评估相对定位结果的精度位置解算方法最小二乘法1最小二乘法是一种常用的方法，它通过最小化误差平方和来估计未知参数该方法在GPS相对定位中广泛应用卡尔曼滤波2卡尔曼滤波是一种递归算法，它利用所有可用信息来估计系统状态该方法适用于动态相对定位，可以有效地处理噪声和系统误差粒子滤波3粒子滤波是一种非线性滤波方法，它使用粒子群来近似系统状态的后验分布该方法可以处理非线性系统和非高斯噪声静态相对定位静态相对定位是一种常用的GPS相对定位方法，广泛应用于大地测量、工程测量等领域数据采集1在同一时间段内对多个测站进行连续观测，获取GPS数据数据处理2利用专用软件进行数据处理，计算基线向量和坐标精度评估3通过误差分析和可靠性检验，评估定位精度静态相对定位的优点是精度高，但需要长时间观测，效率较低动态相对定位实时测量1接收机持续运动快速处理2实时计算位置应用广泛3导航、测绘、工程动态相对定位是指接收机在运动过程中进行的相对定位这种方法通常用于实时导航和测绘应用，例如车辆导航、无人机测绘等动态相对定位流程数据采集1接收机同步采集数据，记录卫星信号数据预处理2对数据进行粗差剔除和信号质量评估解算定位3使用卡尔曼滤波算法进行定位解算结果输出4输出定位结果，包含经纬度、高度等信息相对定位精度影响因素卫星信号干扰接收机噪声基线长度大气层延迟、多径效应等因素会影响卫星信接收机内部噪声会影响信号处理精度，进而基线长度越长，相对定位精度越高，反之亦号接收，导致定位误差影响定位精度然大气层延迟效应电离层延迟对流层延迟延迟模型电离层中的自由电子会使GPS信号速度对流层中的水汽和气压会使GPS信号速为了减小大气层延迟的影响，可以使用变慢，导致到达接收机的信号延迟，从度变慢，导致到达接收机的信号延迟，各种延迟模型，例如，克莱姆延迟模型而影响定位精度从而影响定位精度和马普模型多径效应

11.信号反射

22.信号叠加卫星信号到达接收机时，会受多条路径的信号叠加会产生误到地面、建筑物等物体反射，差，影响接收机对信号的识别产生多个信号路径和定位精度

33.误差累积

44.影响因素多径效应会导致伪距和载波相接收机天线高度、周围环境、位测量误差，最终影响位置解信号频率等因素会影响多径效算的精度应的大小卫星钟差和轨道误差卫星钟差每个卫星都配备了原子钟，但存在一定的误差，影响精度轨道误差卫星轨道受到地球引力、太阳引力等影响，存在误差误差修正通过精密钟差和轨道数据，进行误差修正，提高精度接收机噪声和精密度接收机噪声精密度影响因素接收机噪声影响接收机对卫星信号的测量精精密度是指接收机重复测量同一位置的精接收机噪声和精密度受多种因素影响，包括度，噪声越大，精度越低使用高性能接收度，也称为重复性高精度接收机可提供更接收机类型、天线质量、信号强度等机，可降低噪声的影响准确的测量结果相对定位精度评估精度指标评估方法评估相对定位精度，主要指标包括常用的评估方法包括•水平精度•残差分析•垂直精度•误差传播分析•时间精度•统计检验基线长度对精度的影响可靠性检验数据一致性残差分析检查各观测值之间的一致性，如伪距和载波相分析观测值与模型拟合之间的偏差，以识别异位观测值是否符合预期关系常数据或模型误差卫星数量时间同步评估卫星数量是否足够，确保定位精度和可靠检查接收机时间同步是否准确，确保观测数据性的时序性数据采集要求接收机设置观测时间同步观测环境条件确保接收机正确设置时间、频观测时间需满足相对定位精度多个接收机需同步观测，以保观测环境应尽量开阔，避免遮率、采样率等参数并检查天要求，一般需要长时间观测，证观测数据的时间一致性，并挡物影响卫星信号接收，并注线连接是否牢固，周围是否有并尽量避开大气层延迟效应强确保所有接收机接收同一颗卫意记录观测时的天气状况遮挡物的时段星信号数据处理注意事项数据质量数据校正数据质量对相对定位结果至关重应考虑卫星钟差、轨道误差等因要需要进行数据预处理，例如素，对数据进行校正，提高定位剔除异常值和噪声，确保数据可精度靠性数据格式数据格式应符合相关标准，便于进行数据处理和分析相对定位应用前景相对定位技术应用广泛，在测绘、导航、工程建设等领域发挥重要作用该技术可应用于地形图绘制、城市规划、桥梁和隧道建设，以及精准农业和精准定位等方面相对定位未来发展趋势多系统融合多传感器融合将GPS与北斗、伽利略等其他卫星导航系将GPS与惯性导航系统、视觉定位系统等统整合，提高定位精度和可靠性融合，实现更精确、更鲁棒的定位人工智能应用应用领域拓展利用深度学习和机器学习技术，提升相对将相对定位技术应用于更多领域，例如无定位的精度和效率，并实现智能化人驾驶、精密农业、智能交通等结论与展望相对定位技术的进步未来发展方向相对定位技术在精度、效率和应用范围方面都有显著进步未来未来发展方向包括多频观测、高精度钟差估计、大气层延迟建将继续朝着高精度、高效率和更广泛应用方向发展模、多径效应消除等此外，结合人工智能技术将进一步提高定位精度和可靠性问答环节欢迎大家提出与GPS相对定位相关的问题我们将竭诚为您解答疑问，并分享更多相关知识。