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GPS控制测量及地形图测绘新技术培训 ———————————————————————————————— 作者： ———————————————————————————————— 日期： GPS控制测量及地形图测绘新技术培训 第一局部　GPS测量 －、GNSS的概念 说起卫星定位导航系统，人们就会想到 GPS，但是现在，伴随着众多卫星定位导航系统的兴起，全球卫星定位导航系统有了一个全新的称呼： GNSS系统——GNSS是Global Navigation Satellite System〔全球卫星导航系统〕的缩写。目前GNSS系统分为全球卫星导航系统和区域性卫星导航系统。 1. GNSS系统介绍 主要功能：1.导航 2.定位 特点：全球地面覆盖，无须通视；实时， 全天候；成果精度高；劳动强度低，自动 化程度高；真三维坐标 ①美国的全球定位系统〔Global Positioning System〕 是第二代卫星导航系统。是在原子午仪卫星导航系统〔第一代〕公里的卫星组成。21+3颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上〔每轨道面四颗〕，轨道倾角为55度。卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形〔DOP〕。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。 ②俄罗斯的格洛纳斯全球卫星系统 “格洛纳斯GLONASS〞是 俄语中“全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE〞的缩写。作用类似于美国的 GPS、欧洲的 伽利略卫星定位系统。最早开发于 苏联时期，后由 俄罗斯继续该方案。俄罗斯 1993年开场单独建立本国的全球卫星导航系统。按方案，该系统将于2007年年底之前开场运营，届时只开放俄罗斯境内卫星定位及导航效劳。到2021年年底前，其效劳范围将拓展到全球。该系统主要效劳内容包括确定陆地、海上及空中目标的坐标及运动速度信息等。 GLONASS的工作卫星有21颗，分布在3个轨道平面上，同时有三颗备份星。这三个轨道平面两两相隔120度，同一平面内的卫星之间相隔45度。每颗卫星都在高19100公里、64.8度倾角的轨道上运行。卫星运行周期11小时15分钟。 　　地面控制局部全部都位于前苏联领土境内，地面控制中心和时间标准位于莫斯科，遥测和跟踪站位于圣彼得堡、Ternopol、Eniseisk和共青城。 ③欧洲的“伽利略定位系统〞〔Galileo〕： Galileo系统是欧洲方案建立的新一代民用全球卫星导航系统，预计2021年系统建成并投入运营。星座由30颗卫星组成。采用中等地球轨道，均匀分布在高度约为2.3万公里的3个轨道面上，包括27颗工作星和3颗备份卫星。位于3个倾角为56度的轨道平面内。系统的典型功能是信号中继，即向用户接收机的数据传输可以通过一种特殊的联系方式或其他系统的中继来实现，例如通过移动通信网来实现。“伽利略〞接收机不仅可以承受本系统信号，而且可以承受GPS、“格洛纳斯〞这两大系统的信号，并且具有导航功能与移动 功能相结合、与其他导航系统相结合的优越性能。该系统除了30颗中高度圆轨道卫星外，还有2个地面控制中心。 “伽利略〞系统将为欧盟成员国和中国的公路、铁路、空中和海洋运输甚至徒步旅行者有保障地提供精度为1米的定位导航效劳，从而也将打破美国独霸全球卫星导航系统的格局。 ④中国的北斗卫星导航系统〔BeiDou (COMPASS) Navigation Satellite System〕包括 \o 北斗一号北斗一号和 \o 北斗二号北斗二号两代系统，是中国研发的 \o 卫星导航系统卫星导航系统。北斗一号是一个已投入使用的区域性卫星导航系统，北斗二号那么是一个正在建立中的全球卫星导航系统。“北斗二号〞将由5颗 \o 静止轨道静止轨道 \o 卫星卫星和30颗非静止轨道卫星组成，提供两种效劳方式，即开放效劳和授权效劳，预计将于 \o 2021年2021年前建成由30多颗卫星组成的、覆盖全球的卫星导航定位系统。 ⑤区域性卫星导航系统主要有印度的〔IRNSS〕以及日本的GPS增强系统。只为本国提供效劳。 3.GPS定位原理 是根据高速运动卫星的瞬间位置作为的起算数据，采用空间距离前方交会的方法，确定待测点的位置。GPS定位是根据测量中的距离交会定点原理实现的。如下图，在待 测点设置GPS接收机，在某一时刻tk同时接收到3颗以上卫星S1、S2、S3、S4所发出的信号。通过数据处理和计算，可求得该时刻接收机天线中心〔测站点〕至卫星的距离ρ1、ρ2、ρ3、ρ4。根据卫星星历可查到该时刻4颗卫星的三维坐标〔Xj，Yj，Zj〕，j＝1，2，3，从而由下式解算出待测点的三维坐标〔X，Y，Z〕(第四式用于检核)： ρ12=(