GPS定位原理及其在测量中的应用和现状汇.ppt

GPS定位原理及其在测量中的应用和现状 目录 1.近、现代的常规（地面）定位方法 采用的仪器设备 尺：铟钢尺 光学仪器：经纬仪，水准仪 激光和红外仪器：测距仪 综合多种技术的仪器：全站仪 无线电、微波仪器：Loran-C，雷达 观测方法 角度或方向观测 距离观测 距离差观测 2. 常规（地面）定位方法的局限性 观测点之间需要保证通视 需要事先布设大量的地面控制点/地面站 无法同时精确确定点的三维坐标 难以确定地心坐标 平面、高程控制网破坏严重、很多点位难以寻找观测受气候、环境条件限制 控制网存在误差积累、精度不高 控制网点位分布不均匀 平面点多在山顶并远离测区 平面与高程控制分离、没有统一的控制系统 一.概述 4.GPS定位技术的优点和应用 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。 二.GPS定位概述 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。 二.GPS定位概述 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） 二.GPS定位概述 3.GPS的系统组成 由空间部分、地面部分和用户部分等组成 二.GPS定位概述 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 二.GPS定位概述 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 二.GPS定位概述 GPS卫星 作用： 接收、存储导航电文 生成用于导航定位的信号（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 二.GPS定位概述 卫星的载波信号与调制 GPS卫星信号包含三种信号分量：载波、测距码和数据码。信号分量的产生都是在同一个基本频率f0=10.23MHz的控制下产生，GPS卫星信号示意图如下 二.GPS定位概述 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 二.GPS定位概述 主控站： 除协调和管理地面