土木工程测量（周秋生）GPS技术.pptVIP

第8章 全球定位系统的定位技术（GPS原理与应用） 2009年4月 一、GPS概述 （一）GPS及其背景 它的全称是卫星授时测距导航系统/全球定位系统（NAVSTAR/GPS；Navigation System timing And Ranging/Global Positioning System） GPS是美国军方研制的第二代卫星导航系统 (1)全球通用，24小时可以定位，测速和授时 (2)确保美国军事安全，服务于全球战略 (3)导航精度可达10—20m (4)1994年3月28日建成，取代其它导航系统 （二）GPS的特点全球性，全天候，高精度，必威体育官网网址性 （三）GPS 的系统组成 GPS卫星 24颗卫星(21+3) 6个轨道平面 55o轨道倾角 20200km轨道高度(地面高度) 11小时58分(恒星时)轨道周期 5个多小时出现在地平线以上(每颗星) 在全球各处能观测到高度角15°的卫星 4 颗以上 GSP地面控制站 一个主控站：科罗拉多?斯必灵司 三个注入站：阿松森(Ascencion)—大西洋 迭哥?伽西亚(Diego Garcia)—印度洋 卡瓦加兰(kwajalein)—太平洋 五个监测站 = 1个主控站+3个注入站+夏威夷(Hawaii) 1. GPS接收机的功能 跟踪、接收、放大、处理卫星信号，测量出信号从卫星到天线的传播时间. 解译导航电文，实时解算测站三维位置 2. GPS接收机的类型 3. GPS接收机的发展 1981年GPS接收机问世 测地型已从第一代发展到第三代,目前还在飞速发展. 测地型GPS接收机 （四）GPS的功能 导航 海空导航、车辆引行、导弹制导等 测速 其精度可达0.1m/s 测时与授时 其精度可达340ns（1纳秒=10-9秒） 定位 （一） GPS 坐 标 系  依定位时的状态 动态定位 静态定位 依定位模式 绝对定位（单点定位） 相对定位 差分定位 (三)GPS定位原理 卫星信号结构 GPS定位的各种常用观测量 对卫星进行测距 距离观测值的计算 (三) 单点定位结果的获取 伪距单点定位原理 GPS定位的误差来源 （四）GPS载波相位测量 1.采用载波相位观测值 设法解算出初始整周未知数 初始整周未知数的确定与定位精度的关系 组成星际站际两次差分观测值 伪 距 差 分 定 位 技 术 伪 距 差 分 测 量 精 度 可 达 0.5m - 5 m 此 种 测 量 形 式 一 般 称 为 DGPS 载 波 相 位 差 分 定 位 技 术 如 果 使 用 载 波 差 分 或 同 时 使 用 载 波 差分 及 伪 距 差 分 则 定位 精 度 可 达 5 - 10 mm + 1ppm (一) GPS用于大地测量1、GPS静态定位的主要应用领域 2、GPS测量前注意事项 精 度 因 子 (DOP) 精 度 因 子 (DOP) 6. GPS的数据处理 数据传输 基线向量解算 闭合环检核(同步环和异步环) 重复基线检核 WGS-84自由网平差和三维约束平差 二维约束平差(在C80或C54坐标系) 高程拟合 7. GPS高程拟合 测量中常用的高程系统有大地高系统、正高系统、正常高系统 大地高系统是以参考椭球面为基准面的高程系统。某点的大地高是该点到参考椭球面的垂直距离。大地高也称为椭球高。一般用H 表示 正高系统是以大地水准面为基准面的高程系统。某点的正高是该点到大地水准面的垂直距离，一般用符号Hg 表示。 正常高系统是以似大地水准面为基准面的高程系统。某点的正常高是该点到似大地水准面的垂直距离 高程系统间的转换 GPS高程拟合的方法 （二）GPS技术在其它工程测量中的应用 建立精密工程控制网 用于道路施工放样 建立工程或滑坡变形自动化监测系统 建立超长隧道的施工控制网 海洋测量与水下地形测量 (三) 其它全球卫星定位系统 GLONASS全球导航卫星系统 由前苏联和俄罗斯从1982年开始至1996年建成 NAVSAT系统 由欧洲空间局联合中国筹建 我国北斗导航定位系统 是一个双星系统 （五） GPS测量的实施 方案设计、外业观测和内业数据处理。 《全球定位系统城市测量技术规程》 (1) 精度指标 使用载波相位静态相对定位法， 用两台或两台以上GPS接收机 同时对一组卫星进行同步观测。 控制网精度指标是以网中基线观测误差定义。 mD=a+b×10-6D a——固定误差， b——比例误差， D——基线长。 (2) 观测要求 同步观测时， 测站从开始接收卫星信号到停止数据记录——观测时段， 卫星与接收机天