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GPS在控制測量中的應用

10.1GPS概述1．GPS定位系統全球定位系統（GlobalPositioningSystem——GPS）是一種定時和測距的空間交會定點的導航系統，可以向全球用戶提供連續、即時、高精度的三維位置、三維速度和時間資訊。

2．系統組成GPS系統包括三大部分：地面控制部分；空間部分；用戶分。

地面控制部分：地面控制部分：主控站、監控站和注入站。

①主控站：位於美國科羅拉多（Colorado）的法爾孔（Falcon）空軍基地。根據各監控站對GPS的觀測數據，計算出衛星的星曆和衛星時鐘的改正參數等，並將這些數據通過注入站注入到衛星中去；對衛星進行控制，向衛星發佈指令；當工作衛星出現故障時，調度備用衛星，替代失效的工作衛星工作；主控站還具有監控站的功能。②監控站：主控站、夏威夷（Hawaii）、阿松森群島（Ascencion）、迭哥伽西亞（DiegoGarcia）、和卡瓦加蘭（Kwajalein）。接收衛星信號，監測衛星的工作狀態。③注入站：阿松森群島（Ascencion）、迭哥伽西亞（DiegoGarcia）、和卡瓦加蘭（Kwajalein）。其作用和功能是：注入站的作用是將主控站計算的衛星星曆和衛星時鐘的改正參數等注入到衛星中去。

空間部分①衛星分佈組成：由21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成GPS衛星星座。

②衛星分佈情況24顆衛星均勻分佈在6個軌道平面內，軌道傾角為55度，各個軌道平面之間夾角為60度，即軌道的升交點赤經各相差60度。每個軌道平面內各顆衛星之間的升交角相差90度。每顆衛星的正常運行週期為11h58min，若考慮地球自轉等因素，將提前4min進入下一週期。③GPS衛星信號載波：L波段雙頻L11575.42MHz，L21227.60MHz衛星識別：碼分多址（CDMA）測距碼：C/A碼（民用），P碼（美國軍方及特殊授戶）導航數據：衛星軌道座標、衛星鐘差方程式參數、電離層延遲修正

用戶部分①組成：GPS接收機、氣象儀器、電腦、鋼尺等儀器設成。②GPS接收機：天線單元，信號處理部分，記錄裝置和源。天線單元：由天線和前置放大器組成，靈敏度高，抗干擾性強。GPS天線分為單極天線、微帶天線、錐型天線等。信號處理部分：是GPS接收機的核心部分，進行濾波和信號處理，由跟蹤環路重建載波，解碼得到導航電文，獲得偽距定位結果。記錄裝置:主要有接收機的記憶體硬碟或記錄卡（CF卡）。電源:分為外接和內接電池（12V），機內還有一鋰電池。

PTK系統導航型接收機大地型接收機③GPS接收機的基本類型：大地型、導航型和授時型三種。大地型接收機按接收載波信號的差異分為單頻（L1）型和雙頻（L1，L2）型。

3GPS系統的特點定位精度高GPS相對定位精度在50km以內可達10-6，100-500km可達10-7，1000km可達10-9。在300-1500m工程精密定位中，1小時以上觀測的解其平面其平面位置誤差小於1mm。觀測時間短20KM以內快速靜態相對定位，僅需15-20分鐘；RTK測量時，當每個流動站與參考站相距在15KM以內時，流動站觀測時間只需1-2分鐘。測站間無須通視可節省大量的造標費用。由於無需點間通視，點位位置可根據需要，可稀可密，使選點工作甚為靈活，也可省去經典大地網中的傳算點、過渡點的測量工作。

可提供三維座標GPS可同時精確測定測站點的三維座標(平面+大地高)。通過局部大地水準面精化，GPS水準可滿足四等水準測量的精度。操作簡便全天候作業GPS觀測可在一天24小時內的任何時間進行。功能多、應用廣可用於測量、導航，精密工程的變形監測，還可用於測速、測時。

4GPS的應用（1）GPS應用於導航主要是為船舶、汽車、飛機等運動物體進行定位導航。船舶遠洋導航和進港引水；機航路引導和進場降落；汽車自主導航；地面車輛跟蹤和城市智能交通管理；緊急救生；個人旅遊及野外探險；個人通訊終端（與手機，PDA，電子地圖等集一體）。

（2）GPS應用於授時校頻GPS時間系統建立的示意圖GPS全部衛星與地面測控站構成一個閉環的自動修正系統。採用協調世界時UTC（USNO/MC）為參考基準。GPS時間系統建立的示意圖

（3）GPS應用於高精度測量各種等級的大地測量，控制測量；道路和各種線路放樣；水下地形測量；地殼形變測量，大壩和大型建築物變形監測；GIS數據動態更新；工程機械（輪胎吊，推土機等）控制；精細農業。返回本章首頁

10.2GPS定位原理1.GPS定位中的誤差源（1）衛星有關的誤差①衛星星曆誤差