GPS卫星定位技术与应用..docx

GPS卫星定位技术与应用第一章 绪论一、基本概念1.卫星导航定位及基本作用1）卫星定位：通过卫星的瞬时位置利用空间距离后方交会的方法确定点位置。优点：经济、快速、精度均匀，不受天气和时间限制，可以全天候作业原理：1.通过卫星进行距离交会是GPS系统的基础 2.接收机通过测定信号传播时间来测定卫星与接收机之间的距离 3.为了测定信号的传播时间，GPS需要有高精度的钟 4.要进行定位，用户除了要知道卫星的距离外，还需要知道卫星的位置 5.GPS信号穿过地球的电离层和对流层时，会产生信号延迟2）卫星导航：通常指运载工具的实时动态定位，即三维位置、速度和包括航向偏转、纵向摇摆、横向摇摆三个角度的姿态的确定。3）基本作用：向各类用户和运动平台实时提供准确、连续的位置、速度和时间信息。目前的卫星导航系统：GPS，GLONASS，GALILEO，BDS4W时空信息when、where、what object、what change4A服务目标anyone、anything、anytime、anywhere 4）卫星三角测量：由地面上的测站拍摄卫星的瞬时位置测定地面点的坐标2.卫星定位的基本观测量：距离、距离差1）距离差定位方式：双曲面定位系统（NNSS、TSICADA）2）距离定位方式：球面定位系统（GPS、GLONASS、Galileo、BDS）3）GPS发展趋势：GIS/GPS/RS 组成的3S集成系统GPS/INS 组合导航系统GNSS/全球导航卫星系统二、全球定位系统（GPS）1.功能特点：导航、定位、授时 1.采用距离定位方式，进行测距空间交会定点 2.提供精密的全天候的位置、速度和时间信息 3.能够进行连续的、实时的三维定位2.卫星导航定位应用：1）在测量学中的主要应用：大地测量、地球动力学研究、测量控制网联测、航空遥感测量、地形测量、地籍测量、土地资源调查测量、海洋测量、精密工程测量、工程变形监测等。2）在导航学中的主要应用：车辆、船只和飞机的精密导航、测速以及运动目标的监控与管理等。3）在其它相关学科领域中的主要应用：运动载体姿态测量，弹道导弹的制导，近地卫星的定轨，精密测时以及气象学和大气物理学的研究等。 4）在海陆空的应用：1、卫星导航定位陆地应用：国家、区域、工程等大地测量控制网测设；工程建设的施工放样测量；土建工程的实时监控；大型建筑和油气田的沉降监测；地球板块运动状态和地壳形变测量；陆地、海洋大地测量基准的测定；精细农业监测2、卫星导航定位海洋应用：海底大地测量控制网的布测；海底地形的精细测量；浮标抛设和暗礁爆破等海洋工程的精确定位；水文测量，验潮网的测设；海洋油气平台的就位和复位测定；海底沉船位置的精确探测，海底管道敷设测量；远洋船舶最佳航线测定，在途航行实时调度和监测；内河船只的实时调度和自主导航测量3、卫星导航定位航空、航天应用：航空应用：民航飞机的在途自主导航；飞机精密着陆；摄影和遥感飞机的七维状态参数和三维姿态参数测量；飞机空中加油控制；机群编队飞行的安全保护；航空援救的探寻和定点测量；机载地球物理勘探；飞机探测灾区大小和标定测量航天应用：低轨通讯卫星群的实时轨道测量；卫星入轨和卫星回收的实时点位测量；载人航天器在轨防护探测；星载GPS的遮掩天体大小和大气参数测量；对地观测卫星的七维状态参数和三维姿态参数测量。3.GPS组成：1.空间星座部分——GPS卫星网（21+3颗卫星） 2.地面监控部分——地面监控系统（主控站：1 注入站：3 监控站：5） 3.用户设备部分.——GPS信号接收机4.GNSS常规的、主要的应用技术： DGPS技术——静态相对定位技术RTK技术——实时动态差分技术 PPP技术——GPS精密单点定位测量技术 FKP/VRS/MAC技术（多基站）——网络RTK定位技术 ITS技术——智能交通技术 STGPS技术——超站式集成测绘系统5.GNSS技术的“四多”特性：多领域、多模式、多用途、多机型三、中国的GPS技术发展1.中国卫星导航技术应用：1）通讯、通信行业用GNSS进行时间同步测控2）电力、有线电视、城市地下管道采用GNSS布设线路3）交通、运输部门用GNSS等相关集成技术营建ITS系统和监控系统4）公安、银行、医疗、消防等用GNSS营建紧急救援或报警系统5）汽车、船舶、飞机等用GNSS导航定位6）GIS数据提供商用GNSS采集地理信息相关数据，并提供位置信息相关服务（LBS）7）广播电视行业用GNSS与罗盘制造卫星电视定向接收天线8）电子商务领域，GNNS甚至应用于CRM客户管理和物流配送体系9）数字城市、智