GPS测量的原理与应用教案

GPS测量的

原理 与 应用

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基 本 原 理

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索引 ——第一部分 传统测量技术的缺陷 GPS 优 势 GPS 的 主 要 特 性 GPS 系 统 的 组 成 距离测定的基本原理 点位测定的基本原理 GPS 的 信 号 结 构 测距码伪距测量 载 波相 位 测 量 选 择 可 用 性 技 术 Selective Availability(SA) 误差来源 差 分 GPS (初始)整 周 未 知 数 整周未知数的解算 精度因子 要点小结

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传统测量技术的缺陷 与 传 统 的 陆 上 测 量 技 术 相 比 GPS 具 有 许 多 优 势 传统大地测量技术依赖于测站点至目标点的通视情况– 如 果 视 线 方 向 有 障 碍 物， 则 必 须 绕 道 测 量

一 般来说 传 统 方 式 的 距 离 测 量 被 限 制 在 5 Km 左 右

气 候 因 素 限 制 着 传 统 测 量 的 运 作。如 雾，雨 等

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GPS 优 势

不受气候条件的限制 无须通视要求 可进行高精度大地测量 能实现全天候测量运作 省时省力– 经济效益明显

坐标系统通用 应用领域广泛 具有竞争力的价格

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GPS 的 主 要 特 性 GPS 系 统 的 完 善 受 控 于美 国 国防部 GPS 系 统 可 提 供– 精确导航 导 航 精 度 约 为 10 - 20 m – 全球 信号覆盖 – 24 小 时 工 作 服 务 – 普 通 座 标 系 统 中 的 测 量 工作

计 划 用 GPS 系 统 取 代 现 有 的 导航系统 GPS 系 统 可 应 用 于 民 用 及军 事领域2013年8月3日

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GPS 系统的组成空间部分导航卫星 :导航信息 卫星时和卫星钟 24 颗 卫 星20200 Km

用户设备部分接 受 卫 星 信 号7

控制部分1 个主控站 5 个监控站`

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空间部分

12 小 时 绕 轨 道 一 周

– 可 见 时 间 为 4-5 小 时 24 颗 卫 星 分 布 在 互 为 55 度 交 角 的 6 设计寿命为 7.5 年 个 轨 道 平 面 上， 每 个 轨 道 卫 星 种类 区 分 面上布有4颗卫星 – Block 1(一 代),Block 2, 2A(二 代), Block 2R,2 F(三 代) 卫 星 高 约 20200 Km

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赤 道

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4 GPS卫星

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24颗卫星(21+3) 6个轨道平面 55º 轨道倾角 20200km轨道高度(地面高度) 12小时(恒星时)轨道周期 5个多小时出现在地平线以上(每颗星) 目前在轨实际运行的卫星个数已经超过32颗2013年8月3日

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控制部分 主控站– 负责收集由监控站传来的卫星 跟踪数据并计算卫星星历和时 间参数

5个监控站– 负 责 对 卫 星 伪 距 数 据 的 观 测， 这一卫星跟踪监测网用于确定 卫星广播星

历及卫星钟模式 – 地面控制站 – 负 责 向 卫 星 注入信 号

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地面控制站

Colorado springs55

Hawaii Ascencion Diego Garcia

kwajalein

一个主控站：科罗拉多 斯必灵司 三个注入站：阿松森(Ascencion) 迭哥 伽西亚(Diego Garcia) 卡瓦加兰(kwajalein) 五个监测站=1个主控站+3个注入站+夏威夷(Hawaii)

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距离测定原理

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距离测定原理

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距离 = 传播时间 x 光速15 2013年8月3日

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点位测定原理R1

我 们 必 定 在 以 R1 为 半 径 的 球 面 的 某 个 点 上

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