GPS_定位原理及应用.doc

目录 前 言 4 第一章 GPS卫星定位测量基础 5 1.1 GPS系统简介 5 1.1.1 GPS定位系统的发展 5 1.1.2 GPS相对于其它导航系统的特点 5 1.1.3 GPS定位技术相对于经典测量技术的优点 6 1.1.4 GPS系统的构成 6 1.2 GPS定位的坐标系统和时间系统 8 1.2.1 GPS定位的坐标系统 8 1.2.2 GPS定位的时间系统 8 1.3 GPS卫星信号 9 1.3.1 GPS卫星的测距码信号 9 1.3.2 GPS卫星的导航电文 9 1.3.3 GPS卫星星历 9 1.4 GPS信号接收机 10 1.4.1 GPS信号接收机的基本工作原理 10 1.4.2 GPS信号接收机分类 11 第二章 GPS定位原理及误差来源 13 2.1 GPS定位方法分类 13 2.2.1 静态定位和动态定位 13 2.2.2 绝对定位和相对定位 13 2.2 GPS 静态定位原理 14 2.2.1 静态绝对定位原理 16 2.2.2 静态相对定位原理 16 2.3 GPS动态定位原理 17 2.3.1 GPS动态绝对定位原理 17 2.3.2 GPS动态相对定位原理 17 2.3.3 差分GPS定位原理 18 2.4 GPS定位的误差来源及对策 18 2.4.1与GPS卫星有关的误差 18 2.4.2卫星信号传播误差 19 2.4.3与接收设备有关的误差 20 2.4.4. 其它误差来源 21 2.4.5 卫星的几何分布及其对绝对定位精度的影响 22 第三章 GPS控制网的设计与外业工作 24 3.1 GPS网的技术设计 24 3.1.1 GPS网的构网特点及方式 24 3.1.1 GPS网的精度设计 26 3.1.2 GPS控制网网形设计 26 3.1.3 GPS网基准的设计 27 3.2选点与埋设标志 28 3.3 GPS测量的观测工作 28 3.4 GPS观测成果检验与技术总结 30 3.4.1 GPS观测成果检验 30 3.4.2 GPS测量的技术总结与上交资料 31 第四章 GPS测量数据处理 33 4.1 GPS测量数据处理概述 33 4.2 GPS的坐标系统及坐标转换 33 4.2.1旋转椭球与参心坐标系 33 4.2.2北京54和西安80国家坐标系 35 4.2.3地方独立坐标系 36 4.2.4高斯平面直角坐标系和UTM坐标系 37 4.3 GPS定位测量中的坐标转换 39 4.3.1空间直角坐标系与椭球大地坐标系的关系 40 4.3.2 GPS网的三维平差 40 4.3.3 GPS基线向量网的二维平差 41 4.4 GPS网平差约束基准兼容性检验 41 4.5 GPS的高程系统 41 4.5.1高程系统简介 42 4.5.2 GPS水准 43 4.5.3 GPS重力高程 43 4.5.4 GPS高程精度 44 第五章 GPS定位测量技术应用 45 5.1 GPS在大地测量中的应用 45 5.1.1 现代大地测量参考基准 45 5.1.2 国家高精度GPS网 46 5.1.3 地区性的GPS大地控制网 47 5.2 GPS在灾害监测与预报中的应用 47 5.2.1 GPS在滑坡、矿山地面沉陷等灾害地质监测中的应用 47 5.2.2 GPS在大城市地面沉降监测中的应用 48 5.2.3 GPS在大坝、桥梁、海上钻井平台等工程形变监测中的应用 49 5.3 GPS在工程测量以及摄影测量与遥感技术中的应用 50 5.3.1 GPS在桥梁与隧道控制测量中的应用 51 5.3.2 GPS在各种线路工程测量中的应用 52 5.4 GPS定位技术的其他应用 52 5.4.1 GPS在海洋测绘中的应用 52 5.4.2 GPS在农业、林业与野外考查中的应用 54 5.4.3 GPS在导航、航天及天气预报中的应用 55 第六章 全球卫星导航定位系统发展 56 6.1 俄罗斯卫星导航系统—GLONASS卫星系统 56 6.2 欧洲卫星导航系统—Galileo系统 57 6.3 北斗卫星导航系统 57 6.4 GPS现代化 58 6.4.1 现有GPS系统存在的问题 59 6.4.2 GPS现代化的构架 59 前 言 全球定位系统（Global Positioning System-GPS）是美国国防部主要为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的。GPS作为新一代导航与定位系统，不仅具有全球性、全天候、连续的精密三维导航与定位能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，发展全球定位系统（GPS）已成为美国导航技术现代化的重要标志，并且被视为本世纪美国继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后又一重大科技成就。 目前，GPS精密定位技术已经渗透到了经济建设和科学技术的许多领域，尤