GPS测量原理及应用简介.pdf

臣 理工科研 GPS测量原理及应用简介 吴朝阳 许志华 (中国矿业大学环境与测绘学院 江苏 徐·州 221008) 中图分类号：P228．4 文献标识码：A 文章编号：1672-7894(2009)16—262--02 摘 要 主要介绍了GPS技术的基本构成。GPS的基本原理和 反馈移位寄存器构成的G码产生的。由于每颗卫星的E／A码都不 GPS技术应用的优点，并简单分析了GPS技术的应用前景。 相同，因此，可用它们的PRN号来区分。由于C／A码的码长很短，易 关键词 GPS定位 GPS原理 GPS特点 应用前景 于捕获，所以CA／码除了作为粗测码外，还作为GPS卫星信号的捕 获码 ，并由此过渡到捕获 P码，它是普通用户来测定测站点到卫星 1引言 间距离的一种主要信号。其测距精度最高达0．1m。 全球定位系统 (GPS)的英文名字为GlobalPositioningSystem，是 (2)精码Pfv)码 卫“星测时测距导航，全球定位系统”的简称。它是由美国国防部批准开 P码是GPs卫星的精测码，码率为 10．23MHz。它同时被调制在 发的—套以卫星为基础的具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时 L1和L2载波上，是由两个伪随机码的乘积得到的，其周期为7天。 性的导航定位和定时功能的无线电导航定位系统，它具有良好的抗干 因美国实施限制政策，在P码上增加了一个极度保密的w码 ，形成 扰和保密性，能为用户提供精密的三维坐标，速度和时间。GPs技术在 新的Y码，绝对禁止一般用户使用。 大地测量、工程测量、导航定位等方面得到了广泛的应用。 (3)广播星历 2GPS系统组成 广播星历被调制在 L1载波上，信号频率为50Hz。其主要包括： GPS系统主要包括三大部分：空间部分 ，地面控制部分和用户 相对某一参考历元的开普勒轨道参数和必要的轨道摄动改正项参 设备部分。 数，这些参数共有 16个，其中包括：1个参考时刻，6个对应参考时 2．1空间部分——GPS卫星星座 刻的开普勒轨道参数和9个反映摄动力影响的参数。这些参数由 GPS卫星星座由2l颗工作卫星和 3颗备用卫星组成。它们均 GPS卫星发射的含有轨道信息的导航电文传递给用户，用户可以利 匀分布在 6个倾角为55度的平面轨道上，各轨道面之间的夹角为 用所接收到的导航电文来计算出某一时刻GPs卫星在地球轨道上 60度，卫星高度为 20200kni，卫星运行周期约为 l2个小时。无论在 的位置。 地球表面的任何地点、任何时刻，在高度角为 l5度以上，平均都可 3．2GPS定位测量原理及方程 同时观测到6颗卫星，最多时可达 l1颗。 GPS卫星定位测量的基本原理是：利用GP$接收机在某一时 2．2地面控制部分——地面监控系统 GPS卫星的地面控制系统由分布在全球的一个主控站、三个注 卫 入站和五个监测站组成。 主控站位于美国本土科罗拉多，能够收集各监测站送来的跟踪 数据，计算卫星轨道和钟差参数，并发送至注入站，由注入站转发至 各卫星。主控站还起监控站的作用．并能够诊断卫星的工作状态， 进行必要的调度。 监测站跟踪视野内所有的GPS卫星，收集卫星测距信息，采集 气象要素等数据，并将收集到的信息传送到主控站。 注入站的主要作用是将主控站发来的导航电文注入到相应卫 星的存储器。 2．3用户设备部分一 GPS信号接收机等 测站点 (坐标系) GPS信号接收机能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的