全球定位系统原理与应用.ppt

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1、GPS定位原理与应用GIS0701康永正2007303204035GPS(GlobalPositioningSystem)全球定位系统（GlobalPositioningSystem——GPS）是一种定时和测距的空间交会定点的导航系统，可以向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。GPS系统的特点定位精度高观测时间短测站间无需通视全球性连续覆盖，全天候工作可提供三维坐标操作简便功能多，用途广GPS定位系统的组成GPS定位技术是利用高空中的GPS卫星，向地面发射L波段的载频无线电测距信号，由地面上用

2、户接收机实时地连续接收，并计算出接收机天线所在的位置。因此，GPS定位系统是由以下三个部分组成：（1）GPS卫星星座（空间部分）（2）地面监控系统（地面控制部分）（3）GPS信号接收机（用户设备部分）。GPS定位系统的组成这三部分有各自独立的功能和作用，对于整个全球定位系统来说，它们都是不可缺少的。GPS卫星星座组成共24颗卫星，其中3颗备用，分布在6个轨道面上。轨道面相对地球赤道面的倾角为550，各轨道平面升交点赤经相差600，相邻轨道上卫星的升交距角相差300。轨道平均高度约20200km，运行周期11h58m。因

3、此，同一测站上每天出现卫星分布图形相同，只是每天提前约4分钟。每颗卫星每天约有5小时在地平线以上，同时位于地平线以上的卫星数目，随时间地点而异，最少4颗，最多达11颗。GPS卫星星座组成GPS系统的空间部分由GPS卫星组成，称为卫星星座。卫星星座的分布设置要保证地球上任何地点，任何时刻至少可以同时观测到四颗卫星。GPS地面监控部分GPS的地面监控部分由分布在全球的5个地面站组成，其中包括卫星监测站（5个）、主控站（1个）和注入站（3个）1、监测站：是主控站直接控制下的数据自动采集中心。站内设有双频GPS接收机、高精度原

4、子钟、计算机1台和若干台环境数据传感器。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。卫星。GPS地面监控部分2、主控站除协调和管理地面监控系统外，主要任务：1）根据本站和其它监测站的观测资料，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。各监测站和GPS卫星的原子钟，均应与主控站的原子钟同步，测出其间的钟差，将钟差信息编入导航电文，送入注入站。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。GPS地面监控部分3、注

5、入站：主要设备为1台直径3.6m的天线、1台c波段发射机和1台计算机。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。整个GPS系统的地面监控部分，除主控站外均无人值守。各站间用现代化通讯网络联系，在原子钟和计算机的驱动和控制下，实现高度的自动化标准化。GPS地面控制部分的作用负责监控全球定位系统的工作：监测卫星是否正常工作，是否沿预定的轨道运行跟踪计算卫星的轨道参数并发送给卫星，由卫星通过导航电文发送给用户保持各颗卫星的时间同

6、步必要时对卫星进行调度GPS用户设备部分用户部分组成GPS信号接收机及相关设备GPS接收机接收、跟踪、变换和测量GPS信号的无线电设备GPS接收机的组成天线、接收机、处理器、控制显示单元、电源GPS接收机的作用接收GPS卫星发射的无线电信号，以获得必要的定位信息和观测量，并经过数据处理而完成定位工作GPS接收机GPS接收机GPS应用领域1.飞机、汽车、船舶航路引导2.地面车辆跟踪和城市智能交通管理3.个人旅游及野外探险4.个人通讯终端(与手机，PDA，电子地图等集成一体)5.农业上的应用（精准农业）GPS在精准农业上

7、的应用GPS系统在精确农业实施过程中异常重要，它一方面将农田各种信息给予精确定位，输入GIS；另一方面也是农机作业轨迹的依据。 农场基本格网定标 为了给农田信息定位，必要在农场范围内进行GPS定点,测得高精度的坐标数据。什么是精准农业？精准农业是近年来国际上农业科学领域的热点领域。精准农业的含义是按照田间第一操作单元的具体条件,精细准确地调整各项土壤和作物管理措施,最大限度地优化使用各项农业投入,以获取最高产量和最大经济效益,同时保护农业生态环境,保护土地等农业自然资源。精准农业是在传统农业与农业机械装备基础上,将现

8、有农业生产措施与新近发展的高新技术有机地结合起来,运用高新技术进行农业生产管理,其核心技术是地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)、遥感技术(RS)和计算机自动控制系统。GPS在精准农业中的应用(1)在制作农田电子地图中的应用制作农田电子地图是使用精度农业技术的农民首先必须做的工作。农民带着GPS接收设备,绕农田行走一