GPS技术定位技术原理.pptx

GPS定位原理及其在测量中的应用现状;目录;1.近、现代的常规（地面）定位方法;2. 常规（地面）定位方法的局限性;一.概述;GPS优点：测站间无需通视 数学模型简单，且能同时确定点的三维坐标 易于实现全天候观测 在长距离上仍能获得高精度的定位结果 目前GPS应用现状： 绝大部分的控制测量用GPS实现 RTK测量技术全面普及 高智能亚米级手持GPS应用展开 前景： 高精度、智能化、小巧化、网络化。;什么是全球定位系统 全球定位系统 GPS 的英文全称是 NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Position System（导航星测时与测距全球定位系统），简称 GPS 有时也被称作NAVSTAR GPS。根据Wooden 1985年所给出的定义：NAVSTAR全球定位系统（GPS）是一个空基全天侯导航系统，它由美国国防部开发，用以满足军方在地面或近地空间内获取在一个通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。;2.GPS发展简史 1957年10月4日 第一颗人造卫星 Sputnik I （苏）发射成功。 1958年12月开始设计 NNSS(Navy Navigation Satellite System) – TRANSIT，即子午卫星系统。1964年1月该系统正式运行。1967年7月系统解密以供民用。 1973年12月，美国国防部（DOD）批准研制GPS。 1978年2月22日，第1颗GPS试验卫星发射成功。 1989年2月14日，第1颗GPS工作卫星发射成功。 1991年，在海湾战争中，GPS首次大规模用于实战。 1993年，IGS成立。 1995年7月17日，GPS达到FOC – 完全运行能力（Full Operational Capability）。 1999年1月25日，美国副总统戈尔宣布，将斥资40亿美圆，进行GPS现代化。 1999年8月21/22日子夜，GPS发生GPS周结束翻转(EOW)问题。 2000年1月1日，Y2K问题。 2000年5月1日，美国总统克林顿宣布，GPS停止实施SA。（实际停止实施SA是5月2日） ;3.GPS的系统组成 由空间部分、地面部分和用户部分等组成;3.1 空间部分 （Space Segment） GPS卫星星座 设计星座：21+3 21颗正式的工作卫星+3颗活动的备用卫星 6个轨道面，平均轨道高度20200km，轨道倾角55?，周期11h 58min（顾及地球自转，地球-卫星的几何关系每天提前4min重复一次） 保证在24小时，在高度角15°以上，能够同时观测到4至8颗卫星 当前星座：28颗;GPS卫星 作用： 接收、存储导航电文 生成用于导??定位的信号（测距码、载波） 发送用于导航定位的信号（采用双向调制法调制在载波上的测距码和导航电文） 接受地面指令，进行相应操作 其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。 主要设备 太阳能电池板 原子钟（2台铯钟、2台铷钟） 信号生成与发射装置 ;GPS卫星 类型 试验卫星：Block Ⅰ 工作卫星：Block Ⅱ Block Ⅱ：存储星历能力为14天，具有SA和AS Block ⅡA （Advanced）：卫星间可相互通讯，存储星历能力为180天，SV35和SV36带有激光反 Block ⅡR （Replacement/Replenishment）：卫星间可相互跟踪相互通讯 Block ⅡF（Follow On）：新一代的GPS卫星,增设第三民用频率;3.2 地面监控部分 （Ground Segment） 主控站：1个 监测站：5个 注入站：3个 通讯与辅助系统;主控站： 协调和管理地面监控系统: 1）根据观测资料，推算编制各卫星的星历、卫星钟 差和大气修正参数，并将数据传送到注入站。 2）提供全球定位系统的时间基准。 3）调整偏离轨道的卫星，使之沿预定轨道运行。 4）启用备用卫星代替失效工作卫星 监测站：观测资料由计算机进行初步处理，存储并 传输到主控站，以确定卫星轨道。 1）对卫星进行跟踪观测 2）记录气象数据 3）将数据传送到主控站 注入站：主要任务是在主控站的控制下，将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等，注入到相应卫星的存储系统，并监测注入信息的正确性。 ;二.GPS定位概述;3.3 用户部分 （User Segment） 组成 用户接收设备 接收GPS发射的无线电信号，获得必要的定位i信息和观测量，经数据处理完成定位工作。 GPS接收机和数据处理软件、微处理机和终端设备组成。;1.GPS的定位原理 卫星不间断地发