土木工程测量第十二讲GPS资料.ppt

地面监控部分 主控站—科罗拉多 注入站—阿松森岛；狄哥-伽西亚；卡瓦加兰 监测站—夏威夷，主控站，注入站 用户设备部分 接收、跟踪、变换和测量GPS信号的设备 多数采用石英钟 GPS工作的基本原理 – 距离后方交会 已知点：GPS卫星 待定点：接收机（天线） 另： （一） GLONASS（GLObal Navigation Satellite System）系统 GLONASS系统的组成 与GPS系统一样， GLONASS系统包括21颗工作卫星和3颗备用卫星，均匀分布在3个轨道平面内。 卫星高度19100km，轨道平面倾角64.8度，卫星运行周期11小时15分（恒星时），卫星信号频率为 GLONASS系统的发展 由前苏联国防部独立研制和控制的军用导航系统，开始于70年代； 1982年发射第一颗GLONASS卫星； 1995年底建成满星座运行。 （二）Galileo计划（伽利略计划） 欧洲空间局（ESA）已有的卫星系统 欧洲空间局（ESA）正在筹建一种名用卫星导航系统，称为NAVSAT导航卫星系统。包括6颗地球同步卫星（CEO）和12颗高椭圆轨道卫星（HEO），组成混合卫星星座。12颗HEO卫星均匀分布在6个轨道平面内，6颗CEO卫星同在一个轨道平面内。 * * 第八章全球定位系统 §8-1GPS概述 GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging / Global Positioning System的缩写,意为利用卫星导航进行测时和测距,以构成全球卫星定位系统。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需要而建立的。自1973年美国军方批准成立联合计划局开始GPS的研究工作到1993年系统建成,该工程历时20年，耗资300亿美元，成为继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大空间计划。它从根本上解决了人类在地球上的导航和定位问题，在军事和工农业等领域得到了广泛的应用。给导航和定位技术带来了巨大的变化 测量原理：空间测距交会原理 坐标系：WGS-84坐标系 伪距：卫星到接收机的距离 §8-2GPS的组成 GPS系统由三部分构成，分别为空间星座部分、地面监控部分、用户设备部分。空间星座和地面监控部分由美国国防部控制，用户使用GPS接收机接收卫星信号进行高精度的精密定位以及高精度的时间传递。目前，二十四颗GPS卫星已覆盖了全球，每颗卫星均在不间断地向地球播发调制在两个频段上的卫星信号。在地球上任何一点，均可连续地同步观测至少4颗GPS卫星，从而保障了全球、全天候的连续地三维定位，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，全球定位系统已成为美国导航技术现代化的最重要标志，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的又一重大科技成就。 一、GPS的构成 二、GPS系统的特点 1、全球，全天候工作：能为用户提供连续，实时的三维位置，三维速度和精密时间。不受天气的影响。 2、定位精度高：单机定位精度优于10米，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。 3、功能多，应用广：随着人们对GPS认识的加深，GPS不仅在测量，导航，测速，测时等方面得到更广泛的应用，而且其应用领域不断扩大 §8-3GPS定位的基本原理 根据测距原理的不同，GPS定位方式可以分为伪距定位、载波相位定位、GPS差分定位 根据待定点位的运动状态可以分为静态定位和动态定位 一、伪距定位 伪距定位又分为单点定位和多点定位 二、载波相位定位 分为：绝对定位、相对定位(单差法、双差法、三差法）、实时差分定位（位置差分、伪距差分、载波相位实时差分） §8-4GPS测量实施 使用GPS进行控制测量的过程：方案设计、外业观测和内业数据处理。用户可以根据测量成果的用途选择相应的GPS测量规范实施：《全球定位系统测量规范》、《全球定位系统城市测量技术规程》、《公路全球定位系统测量规范》 一、精度指标 控制网的精度指标是以网中基线观测的距离误差 来定义的： 式中： ——距离固定误差 ——距离比例误差 ——基线误差 习惯上称 为1ppm,意旨1km 的比例误差为1mm 二、观测要求 高度角 水平线 PDOP较小，图形强度好 PDOP较大，图形强度差 1991年的海湾战争：惊心动魄、闪电式、充满传奇色彩。 军事格局发生了革命性的发展。 海湾战争的赢家：高新技术（GPS、RS、GIS、雷达影像技术、地图制图系统）。 “战争是科学技术走向