简易测量 第四节gps测量概述

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1、第四节GPS测量概述4.1GPS测量概述所谓全球卫星定位测量，就是指利用空间飞行的卫星来实现地面点位的测定。目前正在运行的全球卫星定位系统有美国的GPS和俄罗斯的GLONASS。正在建设中的欧盟GALILEO，还未投入使用。全球卫星定定位系统，一般指美国的GPS。GPS具有全球性、全天候、连续的三维定位、导航、测速和授时能力，广泛应用于航空航天、海陆空三军导航、地球物理、大地测量、交通管理以及城镇建设等各个领域，并已渗透到人们的日常工作、学习和生活之中。1957年10月世界上第一颗人造地球卫星发射成功，使空间科学技术的发展，迅速跨入一个崭新的时代。人造地球卫星的出现，首先引起

2、各国军事部门的高度重视。1958年底，美国海军武器实验室着手建立为美国军舰导航服务的卫星系统，即海军导航卫星系统（NavyNavigationSatelliteSystem－NNSS），NNSS系统中，卫星轨道都通过地极，故也称“子午（Transit）卫星系统”，1964年该系统建成。但是系统卫星数目较少（5～6颗），运行高度较低（平均约1000km），因此无法提供连续地实时三维导航。为了满足军事部门和民用部门，对连续实时三维导航的迫切要求，1973年美国防部组织海陆空三军，共同研究建立新代卫星导航系统，即目前所称的“授时与测距导航系统/全球定位系统”（NavigationS

3、atelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem－NAVSTAR/GPS），通常简称为全球定位系统（GPS）。GPS具有高精度连续实时三维导航能力，并有良好的抗干拢性，因此GPS大大超过NNSS。GPS的主要特点是：(1)全球全天候实时定位。GPS卫星数目多，分布合理，所以地球上任何地点都可以连续同步观测到至少4颗卫星，从而保证了全球、全天候、实时三维定位。(2)自动化程度高。用GPS接收机测量时，只要将天线精确安置在测站上，主机可安放在测站不远处，也可放在室内，通过专用的通讯线和天线连接，接通电源，启动接收机，仪器就自动开始工

4、作。结束测量时，仅需关闭电源，取下接收机，便完成野外数据采集任务。(3)观测速度快，精度高。目前，20km以内相对静态定位仅需15～20分钟。GPS相对定位精度可达10-6，100～500km可达10-7。在300～1500m工程精密定位中，观测1小时以上，解算平面位置误差小于1mm。(4)应用领域非常广泛。由于GPS提供精确的位置、速度和时间信息，对现代战争成败至关重要，极大改变了未来战争的作战方式。在导航方面，GPS不仅供用于海上、空中和陆地运动目标的导航，而且可对运动目标实施监控、管理和救援。实时监视和修正航行路，可以保障运动物体沿预定航线运行，并可选择最佳航线。在地球

5、物理方面，精确测定地球板块的位移和运动速速率，预测地震灾害提供重要数据。在测绘方面，目前GPS己成大地测量测定控点的主要方法，在工程测量以及城市测绘己广泛采用GPS先进的定位技术。在交通运输方面，实施运输监控、调度管理、事故处理和紧急救援都起到非常重要作用。随着GPS定位技术的发展，应用领域还会不断拓宽。4.2GPS卫星系统的组成空间星座部分（空间部分）地面支撑系统（地面监控部分）GPS接收机（用户部分）空间部分由24颗GPS卫星组成地面监控系统由监测站、主控站、注入站组成用户部分由GPS接收机组成监测站注入站主控站一、空间星座部分（1）GPS卫星星座Ø卫星高度：20200公

6、里Ø运行周期：11小时58分Ø卫星分布在六条升交点相隔60度的轨道面上，轨道倾角为55度。ºØ每条轨道上分布四颗卫星，相临两轨道上的卫星相隔40度。º地球上任何地方至少同时可看到四颗卫星。其发射信号能覆盖地面面积38%。卫星在轨道的任何位置，对地面的距离和波束覆盖面积基本不变。在波束覆盖区域内，用户接收到的卫星信号强度近似相等。这对提高定位精度十分有利。在全球任何地方、任何恶劣的气候条件下，为用户提供二十四小时不间断的免费服务。（2）在GPS系统中卫星的作用①用L波段的两个无线载波(19cm和24cm波)向广大用户连续不断地发送导航定位信号。②在卫星飞越注入站上空时，接收由地

7、面注入站不断发送到卫星的导航电文和其它有关信息，并通过GPS信号电路，适时地和发送给广大用户。③接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时地改正运行偏差或启用备用时钟等。二、GPS地面监控部分1个主控站（斯平士）3个注入站（阿松森岛、狄哥伽西亚、卡瓦迦兰）5个监测站（夏威夷岛）1.主控站地点：位于科罗拉多的斯平士(ColoradoSprings)的联合空间执行中心(CSOC)设备：主控站拥有大型电子计算机，用作数据采集、计算、传输、诊断、编辑等。作用：（一）采集数据（二）编辑电文（三）诊断功能（