GPS原理及应用简介.pdf

科技信息 计算机与网络 GPS原理及应用简介 桂林航天工业高等专科学校电子工程系 陈磊 粱强 [摘要]本文简述了全球定位系统(GPS)的基本结构和测量原理，总结了GPS用于工程测量所具有的特点，并对 GPS在工程测量中的应用前景进行了分析。 [关键词】GPS定位系统卫星导航工程测量 全球定位系统(GPS)是英文Global PositioningSystem的字 头缩写词的简称。它的含义是利用导航卫星进行测时和测距 以构成全球定位系统。它是由美国国防部主导开发的一套具 S1 鼋 有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代 卫星导航定位系统。GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航 定位系统，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的 精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密 性。因此，GPS技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测 量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用，并在军事、交 通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到广泛应用。 lCPS工作原理 Position GPS设备(GlobalSystem)即全球定位系统，用于接 收并解析太空中数个卫星回传电波中的轨道信息及时刻信息， 来计算出GPS接收器所在位置的经度、纬度、水平高度及移动 1．3GPS信号 速度。GPS设备基本配备通常包含了一个GPS接收器、解析器 及一部高效率的微电脑。 1．1GPS系统构成 一个完整的GPS主要由空间段、控制段和用户段三部分构 成。 这些信号主要有： (1)空间段由分布在6个轨道面上的24颗卫星组成。卫 星轨道高度20200km，倾角55度，周期12小时。卫星用L波段 的两个无线电载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号， 导航定位信号中含有卫星的位置信息，使卫星成为一个动态的 lms)。由于每颗卫星的C／A码都不一样，因此，我们经常用它 已知点。在地球的任何地点、任何时刻，在高度角150以上，平 们的PRN号来区分它们。C／A码是普通用户用以测定测站到 均可同时观测到6颗卫星，最多可达到9颗。卫星的轨道分布 卫星问的距离的一种主要的信号。 保证在世界各地任何时间可见到至少6颗卫星，卫星连续向用 户提供位置和时间信息。 (2)控制段由分布在全球的一个主控站、五个监测站和三 w码进行模二相加生成保密的Y码，此时，一般用户无法利用 P码来进行导航定位。 个注入站组成。主控站位于Colorado。监测站跟踪视野内所有 GPS卫星、收集卫星测距信息，并把收集的信息送到主站。主 (3)导航信息：导航信息被调制在Ll载波上，其信号频率 控站根据各监测站对GPS卫星的观测数据，计算各卫星的轨道 参数、钟差参数等，并将这些数据编制成导航电文，传送到注入 些系统参数。用户一般需要利用此导航信息来计算某一时刻 站，再由注入站将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存 GPS卫星在地球轨道上的位置，导航信息也被称为广播星历。 1．4 储器中。 GPs测量的特点 (3)用户段由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备 相对于常规测量来说，GPS测量主要有以下特点： (如计算机)等组成。GPS接收机可捕获到按一定卫星高度截 (1)测量精度高。GPS观测的精度明显高于一般常规测 止角所选择的待测卫星的信号，跟踪卫星的运行，并对信号进 量，在小于50l【lIl的基线上，其相对定位精度可达1×10～，在 000 行交换、放大和处理，再通过计算机和相应软件，经基线解算、 大于1 km的基线上可达1×10～。 网平差，求出GPS接收机中心(