GPS工作原理PPT課件

1、GPS RTK測量技術(shù)第1頁/共31頁一、GPS RTK定位概念 Realtime Kinematic使用 載波相位差分觀測值，實(shí)時(shí)的進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位。 定位原理： 在測區(qū)中部選擇一個(gè) 已知坐標(biāo)的控制點(diǎn)作為基 準(zhǔn)站，安置一臺(tái)GPS接收 機(jī)，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi) 星；并實(shí)時(shí)地將測量的載 波相位觀測值、偽距觀測 值、基準(zhǔn)站坐標(biāo)等用無線 電傳送出去。第2頁/共31頁 在流動(dòng)站通過無線電接收基準(zhǔn)站發(fā)射的信息， 將載波相位觀測值實(shí)時(shí)進(jìn)行差分處理，得到基準(zhǔn) 站和流動(dòng)站坐標(biāo)差X，Y，Z；坐標(biāo)差加上基 準(zhǔn)站坐標(biāo)得到流動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)WGS84坐標(biāo)，通過坐標(biāo) 轉(zhuǎn)換參數(shù)轉(zhuǎn)換得出流動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)x,y和 海拔高h(yuǎn)。這個(gè)過

2、程稱作GPS RTK定位過程。 第3頁/共31頁二、RTK測量方式的特點(diǎn) 實(shí)時(shí)RTK，使用載波相位差分技術(shù) 每一次作業(yè)都需要架設(shè)基準(zhǔn)站。 達(dá)到的精度：水平10 mm、垂直20 mm + 1 ppm 基準(zhǔn)站差分?jǐn)?shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)電臺(tái)方式發(fā)送到流動(dòng)站 (RTCM或CMR格式) (基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間距離: 市區(qū)一般3-5公里，野外一般15公里以內(nèi))第4頁/共31頁三、GPS RTK 定位系統(tǒng)組成 基準(zhǔn)站： 1、基準(zhǔn)站GPS接收機(jī) （Base Station） 能夠接收、通過串 口發(fā)射基準(zhǔn)站觀測的 偽距和載波相位觀測 值。 2、基準(zhǔn)站電臺(tái)：將 基準(zhǔn)站觀測的偽距和 載波相位觀測值發(fā)射 出去。第5頁/共31頁流

3、動(dòng)站： 1、流動(dòng)站電臺(tái)：能夠接收基 準(zhǔn)站觀測的偽距和載波相 位觀測值、基準(zhǔn)站坐標(biāo)。 2、流動(dòng)站GPS接收機(jī)（Rover Station）： 能夠觀測偽距和載波相位 觀測值 通過串口接收基準(zhǔn)站的坐 標(biāo)、偽距、載波相位觀測 值 并能夠差分處理基準(zhǔn)站和 流動(dòng)站的載波相位觀測值。 第6頁/共31頁四、基準(zhǔn)站架設(shè)1、讓基準(zhǔn)站盡可能跟蹤 和觀測到所有在視野 中的衛(wèi)星；在515 高度角以上不能有成 片的障礙物。 2、為了提高RTK的作業(yè) 范圍，基準(zhǔn)站點(diǎn)應(yīng)選 擇高度適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)上。3、減少各種電磁波對(duì) GPS衛(wèi)星信號(hào)的干擾 。第7頁/共31頁4、為避免或減少多路徑效 應(yīng)的發(fā)生，基準(zhǔn)站應(yīng)遠(yuǎn) 離對(duì)電磁波信號(hào)反射強(qiáng) 烈

4、的地形、地物，如高 層建筑、成片水域等。 5、為了提高GPS RTK作業(yè) 效率，基準(zhǔn)站應(yīng)選在交 通便利，上點(diǎn)方便的地 方。 6、基準(zhǔn)站應(yīng)選擇在易于保 存的地方，以便今后的 應(yīng)用。第8頁/共31頁五、基準(zhǔn)站設(shè)置 1、選站址： 基準(zhǔn)站GPS置于工區(qū)中間某一個(gè)地勢 比較高、上空比較開闊的控制點(diǎn)上。第9頁/共31頁2、基準(zhǔn)站電臺(tái)設(shè)置 基準(zhǔn)站發(fā)射電臺(tái)，一 般為外置的獨(dú)立電臺(tái)。 功率要求大：5瓦、 25瓦、35瓦。 電池充電要足。 先安裝、連接天線， 天線盡可能升高。 電臺(tái)頻率設(shè)置為本地 比較少用的一種，要 于本地?zé)o委會(huì)咨詢或 申請(qǐng)，調(diào)試選擇也可 以。第10頁/共31頁3、連接基準(zhǔn)站接收機(jī) 1、 首先將基

5、準(zhǔn)站三腳架安置在要架設(shè)基準(zhǔn)站的位置，將基準(zhǔn)站接收機(jī)通過基座安裝在三腳架上，之后進(jìn)行對(duì)中、整平。 2、 若是使用外置電臺(tái)，還需要連接外置電臺(tái)。首先將電臺(tái)與鞭狀天線通過線纜進(jìn)行連接；之后再將電臺(tái)與基準(zhǔn)站接收機(jī)通過線纜進(jìn)行連接；最后接上電源。注意，若是通過交流電瓶對(duì)電臺(tái)供電，首先連接電瓶的負(fù)極（黑色），然后再連接電瓶的正極（紅色）。拆的時(shí)候先拆正極（紅色），再拆負(fù)極（黑色），若弄錯(cuò)順序可能會(huì)導(dǎo)致電臺(tái)損壞。 3、 打開基準(zhǔn)站接收機(jī)，測量儀器高（一般采用控制點(diǎn)到GPS天線護(hù)圈中心的斜高）。 第11頁/共31頁4、控制器設(shè)置基準(zhǔn)站 1、首先打開SCS900軟件主菜單中的“系統(tǒng)設(shè)定”子菜單。 2、選擇“設(shè)置

6、基準(zhǔn)站”選項(xiàng)。選擇無線方式（通過內(nèi)置藍(lán)牙）連接，選擇接收機(jī)（確保序列號(hào)與接收機(jī)序列號(hào)匹配）、選擇連接方式（可以選擇多種方式啟動(dòng)基站）。 3、輸入基準(zhǔn)站天線高（選擇護(hù)圈中心選項(xiàng)），選擇電臺(tái)信道或網(wǎng)絡(luò)（可選擇范圍410.05-418.08，選擇時(shí)避免和其他基站信道重復(fù)）。第12頁/共31頁六、流動(dòng)站安裝及設(shè)置第13頁/共31頁設(shè)置流動(dòng)站 首先打開SCS900軟件主菜單中的“系統(tǒng)設(shè)定”子菜單。 選擇“設(shè)置流動(dòng)站”選項(xiàng)。選擇無線方式（通過內(nèi)置藍(lán)牙）連接，選擇接收機(jī)（確保序列號(hào)與接收機(jī)序列號(hào)匹配），選擇連接方式（流動(dòng)站連接到基站的方式，通過接收機(jī)內(nèi)置電臺(tái)），選擇電臺(tái)信道或網(wǎng)絡(luò)（此時(shí)選擇的電臺(tái)信道要和設(shè)置

7、基站發(fā)射電臺(tái)信道相一致），通過信道掃描完成流動(dòng)站設(shè)置。 第14頁/共31頁七、工地校準(zhǔn) 工地校準(zhǔn)是相對(duì)于用戶沒有地方坐標(biāo)系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，已知3個(gè)以上控制點(diǎn)及坐標(biāo)，用這些點(diǎn)的WGS84、地方兩套坐標(biāo)求得轉(zhuǎn)換參數(shù)。已知點(diǎn)的分布要分布在工作區(qū)域的外圍，這樣能更好的控制精度。 第15頁/共31頁具體流程如下： 首先打開SCS900軟件主菜單中的“系統(tǒng)設(shè)定”子菜單，選擇“校準(zhǔn)工地”。 建立工地時(shí)已經(jīng)導(dǎo)入控制點(diǎn)信息、顯示如圖第16頁/共31頁1、 點(diǎn)擊確定，顯示如圖（控制點(diǎn)信息在屏幕中顯示） 第17頁/共31頁2、 選擇控制點(diǎn)（可在屏幕點(diǎn)擊選取、或在點(diǎn)列表選?。╋@示、如圖第18頁/共31頁3、 把流動(dòng)站架設(shè)在

8、控制點(diǎn)上，設(shè)置最小測量時(shí)間和天線高度后開始校準(zhǔn)、如圖第19頁/共31頁4、 校準(zhǔn)完一個(gè)點(diǎn)后顯示信息、如圖第20頁/共31頁5、 重復(fù)步驟2-4在其他控制點(diǎn)上進(jìn)行校準(zhǔn)直到校準(zhǔn)完成、如圖 第21頁/共31頁介 紹第22頁/共31頁一、簡介： HPB450電臺(tái)是美國Pacific Crest 生產(chǎn)的專用于定位測量系統(tǒng)無線傳輸?shù)臄?shù)傳電臺(tái)，是當(dāng)前該類產(chǎn)品中性能最佳者之一?，F(xiàn)在PCC公司已經(jīng)被Trimble公司收購。此電臺(tái)功率分成2W、35W兩檔，在近距離工作，使用2W；遠(yuǎn)距離工作使用35W工作。第23頁/共31頁HPB450主要提示 HPB450配備了“自動(dòng)開機(jī)”的功能,在接通了電源HPB450立即自動(dòng)

9、打開 開機(jī)按壓ON/OFF鈕并保持到頻點(diǎn)顯示出現(xiàn) 關(guān)機(jī)按壓ON/OFF鈕并保持到顯示空白,這是一秒延遲為防止誤關(guān)機(jī). 用CHANNEL按鈕可以切換頻道第24頁/共31頁顯示 由數(shù)字顯示頻點(diǎn)或模式選項(xiàng). 為了節(jié)約電力,顯示只是按壓頻點(diǎn)按鈕或ON/OFF按鈕后亮很短的時(shí)間. 頻點(diǎn)選擇范圍從0頻點(diǎn)到7頻點(diǎn).第25頁/共31頁LED指示器 電源LED的用途有二,第一,顯示設(shè)備功率, 第二來表示供電負(fù)荷水平. 電源LED閃爍表示 基站電壓接近或低于10 V需要充電. 放大器功率LED顯示射頻輸出功率水平選擇.當(dāng)發(fā)亮?xí)r顯示放大器功率LED設(shè)置為高, 當(dāng)空白時(shí)顯示放大器功率LED設(shè)置為低. TX LED顯示

10、 HPB450 正在發(fā)送. 在大多數(shù)RTK應(yīng)用中,基站 TX LED 每秒閃爍一次. RX LED表明了HPB450正在接受射頻載波信號(hào)傳送. 如果RX LED是長周期或連續(xù)發(fā)亮的則是另一個(gè)頻率相同的電臺(tái)正在運(yùn)行. 這個(gè)競爭的射頻干擾源可能干擾GPSRTK系統(tǒng),可要求改變頻點(diǎn)得到更好的性能. 第26頁/共31頁最佳性能提示和技巧(天線) 天線架設(shè)位置是好性能的關(guān)鍵. 發(fā)射天線和接收天線相加高度對(duì)增益和復(fù)蓋范圍是成正比的,如有可能,選擇參考站位置,充分利用地形,以取得盡可能高的傳輸天線. 總是使用伸縮天線桿, 如果地形條件和風(fēng)力允許,盡可能提高天線高度是實(shí)用并可靠的 第27頁/共31頁耗電 HPB450靜態(tài)1.9W. HPB450 在發(fā)送時(shí) 低/高 射頻功率13W/125W 第28頁/共31頁 關(guān)于使用1， 電臺(tái)用于發(fā)射時(shí)，可利用功放開關(guān)選擇是否啟用功率放大器，啟用時(shí)（將開關(guān)切換至High），信號(hào)發(fā)射功率為35W；不啟用時(shí)（將開關(guān)切換至Low），信號(hào)發(fā)射功率為2W。2， 啟用功放時(shí)，必須配置相應(yīng)容量的電源（如車用蓄電池）或直流電源。嚴(yán)禁利用小容量電池支持功放工作，另外，電臺(tái)支持的工作電壓為9-16V。3， 使用時(shí)，