农业无人机
工业无人机
军警无人机
娱教无人机
水下无人机
反无人机设备
无人机配件
无人机租赁
无人机培训
当前位置:全球无人机网 » 无人机新闻 » 技术动态 » 正文

地理信息数据获取与处理关键技术——GNSS定位技术

发布日期:2016-07-20  来源:北京测绘我要投稿我要评论
地理信息数据获取与处理关键技术


GNSS定位技术

1 GNSS技术概述

20世纪60年代,卫星定位技术问世,至今已经历了三个发展阶段,即卫星三角测量,卫星多普勒定位和全球导航卫星系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)定位。其中,GNSS是一种空基无线电导航定位系统,可以提供时间、空间基准和所有与位置相关的实时动态信息,已基本取代了地基无线电导航、传统大地测量和天文测量导航定位技术。随着我国北斗卫星导航系统投入使用,世界上已经有4个GNSS系统进入实质性运作阶段,包括美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟Galileo 和我国的北斗卫星导航系统。GNSS已成为国家重大的空间和信息化基础设施,并成为体现现代化大国地位和国家综合国力的重要标志,是经济安全、国防安全、国土安全和公共安全的重大技术支撑系统和战略基础资源,也是建设和谐社会、服务人民大众、提升生活质量的重要工具,并已广泛应用于导航、天文地球动力学研究、地理信息获取和工程建设等领域。

2 GNSS技术国内外现状及趋势

美国第二代卫星导航GPS系统作为GNSS中最成熟的系统,具有性能好、精度高、应用广的特点,也是是目前世界上应用最为广泛的GNSS系统。根据GPS现代化计划,2011年美国推进了GPS现代化进程,GPS-ⅡF卫星是第二代GPS卫星向第三代GPS卫星过渡的最后一种型号。第三代GPS的首颗卫星SV1已经通过了关键性电子系统测试,未来将全面取代现有的GPS定位系统卫星,提供更高质量的卫星数据服务,其定位精度与抗干扰能力与现有的GPS系统相比都有较大提高。

俄罗斯的GLONASS系统是前苏联从80年代初开始建设的卫星定位系统,现在由俄罗斯空间局管理。与美国的GPS系统不同,GLONASS系统采用频分多址方式,根据载波频率来区分不同卫星(GPS是码分多址,根据调制码来区分卫星)。俄罗斯对GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策,为进一步提高GLONASS系统的定位能力,开拓广大的民用市场奠定基础。目前,俄政府正计划对其进行改进,内容包括:改进一些地面测控站设施,延长卫星的在轨寿命到8年和提高系统的定位精度。

Galileo卫星导航计划是由欧共体发起,并与欧洲空间局一起合作开发的卫星导航系统计划。Galileo卫星导航计划是第一个全球民用卫星导航系统项目,可提供高精度、高可靠性的定位服务,同时实现完全非军方控制和管理。目前,Galileo系统已经进入到系统验证和微调阶段,预计到2020年左右,将完成卫星星座的发射和构建,届时将提供公开服务、公共特许服务、搜索与救援服务、高精度的授权商业服务和生命安全服务等。

北斗卫星导航系统是我国自主研发、独立运行的全球导航卫星系统。北斗系统建设过程分为两个阶段,目前是第一阶段即试验系统阶段,从2005年开始,我国实施北斗卫星导航系统的建设,到目前为止,已成功将16颗北斗导航卫星发射升空,初步建成覆盖国内和亚太地区的区域性卫星导航系统。第二阶段预计到2020年,将完成北斗系统的全面构建工作,在导航方式和覆盖范围等方面与其他导航系统类似,同时保留了北斗第一阶段的双向位置报告和短报文通信功能。
此外,印度和日本也在积极建设和完善各自的区域卫星系统,将来可用的在轨GNSS卫星数目达到100颗以上。GNSS系统正在经历前所未有的大转变:从GPS时代转变为多星座并存兼容的GNSS时代,使卫星导航体系全球化和多样化;从以卫星导航应用为主体转变为定位、导航、授时以及移动通信和互联网等信息载体融合的新阶段,使信息融合化和一体化。

当前GNSS应用技术发展主要包括以下几个方面:

1.GNSS定位技术

随着GPS、GLONASS、北斗系统和其他区域导航定位系统的投入运行,全球卫星导航定位系统将面临多个系统共存的局面,导航定位技术的发展将迎来新一轮快速发展期。目前,GNSS定位技术的研究和发展主要在精密单点定位技术和网络RTK技术(Network  RTK)两个方面。精密单点定位技术研究的重点已从过去的非差模糊度的实数解转向非差模糊度的整数固定解;基于双差模式的网络RTK已经较为成熟,国内外已经建立了许多工程化应用的连续运行卫星定位服务综合系统(CORS,Continuous Operational Reference System),非差模式的网络RTK技术研究已经取得阶段性成果。我国将建立覆盖全国的CORS网,从而向各类用户提供高精度、三维、实时导航定位服务。

2.GNSS-R技术

GNSS-R技术是利用GNSS反射信号获取目标信息的一种方法,其作为一种全新的遥感手段,备受关注。GNSS-R技术在海洋和陆地遥感领域均可以应用,国内在这方面也开展了一些算法和应用方面的研究。随着GNSS系统的多元化,卫星资源将更加丰富,一些研究机构也正在开展地基、机载和星载的观测实验,GNSS-R在理论、技术和数据反演等方面将日趋完善。

3.GNSS掩星技术

GNSS掩星观测技术是通过在低轨卫星上安置GNSS接收机,接收因掩星事件产生的大气折射信号,以此反演大气参数。GNSS掩星技术的出现是空间探测史上的一次革命性变化,未来的掩星观测系统将从单颗低轨卫星转变为多颗低轨卫星,从仅对GPS卫星进行掩星观测转变为对多个GNSS系统的卫星进行掩星观测,获取的观测数据更多、分布也更加均匀。

4.组合导航技术

随着GNSS时代的到来,组合导航系统形式将更加多样化、集成化和智能化,INS/GNSS组合导航仍将是导航系统的首选模式,地基无线电导航技术作为卫星导航服务的有效补充,随着导航技术的不断发展,其应用也将更加广泛。

5.多频多系统联合定位技术

在复杂观测条件下,依靠单系统双频导航定位往往面临观测到的卫星数量不多,定位精度不高和可靠性差等问题。多频观测值和多系统联合定位的实现将为用户提供更多的组合观测值,增加可见卫星数和卫星的几何强度,减少或消除单系统导航定位产生的系统误差,从而提高定位精度和可靠性。随着GPS、GLONASS现代化进程的推进,Galileo和我国北斗卫星导航系统的发展,多频多系统联合定位的方式将逐渐成为主流的导航定位方式。

请输入标题

3 GNSS定位技术在数字城市中的应用

GNSS系统为数字城市提供了高精度空间定位、授时、导航信息,其中以GNSS定位技术为主,在数字城市中的应用具体包括:
1.三维空间框架基准

目前,GNSS定位技术已经成为实现和维持国际地球参考框架(ITRF,International Terrestrial Reference frame)的主要技术手段之一,也是各国实现测绘基准现代化的主要技术支撑。基础地理信息数据体系是地理空间框架的核心,测绘基准则是各类基础地理信息数据生产和应用的基础。我国现代测绘基准工程已经启动,北京市测绘基准现代化建设工作也已经基本完成。构建北京市基础地理空间框架基准体系,应用GNSS技术建立北京市GNSS测绘服务系统和高精度三维控制网,为地理信息数据采集、处理和应用提供了高精度三维空间框架基准。
2.辅助空间数据生产

GNSS定位技术可以提供全天候、三维、高精度定位信息,在基础地理信息数据生产中发挥着非常重要的作用。通过GNSS静态观测可以实现毫米级定位,是建立国家和城市高等级控制点的主要技术手段;基于CORS系统可以实现快速、高精度GNSS动态测量,为低等级控制测量和碎部测量提供了一种快捷、高效的测量方式,在地形图测绘生产中应用广泛。此外,在航测遥感领域,GNSS技术可以实现卫星姿态角测量、摄影测量内外方位元素测定和航测控制点定位等,将GNSS技术与航测遥感技术结合可以实现定性、定位、定量的对地观测(王天仓,2009),从而辅助控制点、测绘4D(DEM、DOM、DLG、DRG)产品等空间数据生产。

3.公共服务应用

数字城市的广泛应用对城市的繁荣稳定和可持续发展起着重要的推动作用,数字城市的应用离不开动态空间信息,GNSS定位技术还可以实现导航服务,因此可以为数字城市应用提供动态数据,在数字城市应用中,城市交通的智能管理与控制、城市建设与公共安全、资源的调查与可持续利用和城市生活的网络化、智能化等领域都与时空信息紧密相关,GNSS定位技术正发挥越来越重要的作用(曹蕾,2009)。


 图文摘录于《走向大数据——从数字北京到智慧北京》一书

如需本书,请在微信平台留言联系我们
 
本文链接:https://www.81uav.cn/uav-news/201607/20/16993.html
标签:  地理信息 数据获取 GNSS 定位技术
0相关评论
免责声明:凡注明来源全球无人机网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,请注明出处。非本网作品均来自互联网,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

图文推荐

推荐品牌

关于本站

合作服务电话

  • 客服热线:0755-23779287
  • 展会负责:18682042306
  • 广告合作:点击这里给我发消息
  • 展会合作:点击这里给我发消息

公众号/APP下载


    (公众号)


    (Android下载)

Copyright©2005-2021 81UAV.CN All Rights Reserved  访问和使用全球无人机网,即表明您已完全接受和服从我们的用户协议。 SITEMAPS 网站地图 网站留言
运营商: 湛江中龙网络科技有限公司 全球无人机网 
ICP备案号:粤ICP备2023038372号-1 
全国公安机关 备案信息 可信网站不良举报 文明转播