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賽維板報丨GNSS 定位的基本原理

2023-04-20 熱度:1899 ℃

GNSS定位原理


GNSS 衛(wèi)星定位,實際上就是將分布在天空的高軌衛(wèi)星當做已知點,根據(jù) GNSS 系統(tǒng)的組成原理可知,每顆 GNSS 衛(wèi)星瞬間位置都可以計算出來,并且通過衛(wèi)星信號發(fā)送到地面 GNSS 接收機上。當?shù)孛婺硞€ GNSS 接收機同時接收到 4 顆以上的衛(wèi)星信號時,即可以以后方交會的方式推算出地面接收機的空間坐標位置。


GNSS定位原理圖

微信圖片_20230420100744.png

差分定位示意圖

微信圖片_20230420100749.png

按定位方式,GNSS 定位分為單點定位和相對定位(差分定位)。單點定位就是根據(jù)一臺接收機的觀測數(shù)據(jù)來確定接收機位置的方式,它只能采用偽距觀測,可用于車船等的概略導(dǎo)航定位。

相對定位(差分定位)是根據(jù)兩臺以上接收機的觀測數(shù)據(jù)來確定觀測點之間的相對位置的方法,它既可采用偽距觀測也可采用相位觀測,大地測量或工程測量均采用相位觀測值進行相對定位,相對定位測量的是多臺GNSS 接收機之間的基線向量。

在 GNSS 觀測量中包含了衛(wèi)星和接收機的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應(yīng)等誤差,在定位計算時還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響,在進行相對定位時大部分公共誤差被抵消或削弱,因此定位精度將大大提高,雙頻接收機可以根據(jù)兩個頻率的觀測量抵消大氣中電離層誤差的主要部分,在精度要求高,接收機間距離較遠時,應(yīng)選用雙頻接收機。



RTK定位原理

RTK(Real - time kinematic)實時動態(tài)差分法。這是一種新的常用的 GNSS 測量方法,靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度,而 RTK 是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法,它采用了載波相位動態(tài)實時差分方法,是 GNSS 應(yīng)用的重大里程碑,它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖所應(yīng)用,極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

高精度的 GNSS 測量必須采用載波相位觀測值,RTK 定位技術(shù)就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù),它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結(jié)果,并達到厘米級精度。在 RTK 作業(yè)模式下,基準站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的數(shù)據(jù),還要采集 GNSS 觀測數(shù)據(jù),并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理,同時給出厘米級定位結(jié)果,歷時不足一秒鐘。流動站可處于靜止狀態(tài),也可處于運動狀態(tài);可在固定點上先進行初始化后再進入動態(tài)作業(yè),也可在動態(tài)條件下直接開機,并在動態(tài)環(huán)境下完成整周模糊度的搜索求解。在整周末知數(shù)解固定后,即可進行每個歷元的實時處理,只要能保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形,則流動站可隨時給出厘米級定位結(jié)果。



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