论全球定位系统(GPS)对测量工作的贡献.doc

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1、论全球定位系统（GPS）对测量工作的贡献论文提要全球定位系统（GPS）发展至今已有多年。随着全球定位系统的不断改进，其系统硬件、软件的不断的发展、更新、完善和提高，应用领域不断的扩展，GPS技术已经比较成熟。GPS系统以其全球性、全天候、高精度、高效率、自动化、高效益、操作简便等显著特点取得了广大测绘工作者的信赖，并成功地广泛应用于大地测量、地壳运动监测、工程测量、工程变形监测、航空摄影测量、交通工具导航和管制、地形地籍测量、水下地形测量定位、工程勘探定位等多种学科和领域。给测绘界带来了一场深刻的技术革命。本文主要阐述:GPSRTK的工作原理及在工程测量中的应用。正文一、绪论1

2、.1GPS系统简介美国海军于1967年7月将，子午卫星导航定位系统—NNSS系统（NNSS：NavyNavigationSatel定轨。故而，美国国防部决定研制NAVSTAR/GPS(卫星测时测距导航/全球定位系统)NAVSTAR/GPS是英文NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem的缩写词。它是以导航卫星为基础的无线电导航定位lite）交付民用。由于NNSS系统的卫星少，轨道低，频率低；不能实时连续定位，定位精度底，难以精密系统。它具有全球性、全能性（陆地、海洋、航空与航天）、全天候、连续性和实时性

3、的导航、定位、定时和测速系统。利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位、测速和测时。1.2GPS的组成1973年12月，美国国防部正式批准陆海空三军共同研制卫星导航系统—全球定位系统（GPS）。于1994年进入完全运行状态。整套GPS定位系统由三个部分组成的，即由GPS卫星组成的空中部分、由若干地面站组成的地面监控系统、以接收机为主体的用户设备。三者有各自独立的功能和作用，但又是有机地配合而缺一不可的整体系统。一、空间卫星部分图（1-1）卫星空间分布图GPS的空间部分由21＋3颗GPS工作卫星所组成，这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座，其中2

4、1颗为用于导航的卫星，3颗为活动备用卫星。这24颗卫星分布在6个倾角为55°,高度约为20200Km的高空近圆形轨道上绕地球运行。卫星的运行周期为11小时58分（恒星时12小时）。完整的工作卫星星座保证在全球各地可以随时观测到4～8颗高度角为15°以上的卫星,若高度角在5°则可达到12颗卫星。每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。GPS用户正是利用这些信号来进行工作。二、地面监控部分图（1-2）地面监控分布图GPS的控制部分，分布在全球的若干个跟踪站所组成的监控系统构成，根据其作用不同，这些跟踪站又被分为一个主控站、三个注入站和五个监控站。主控站接收由监测站跟踪的数据，计

5、算并预报卫星的广播星历，校正卫星的轨道，指挥备用卫星代替发生故障的工作卫星；注入站的作用是把导航数据注入给卫星；监测站是对卫星进行连续的跟踪监测，计算每颗卫星每15min的平滑数据，每隔8h，传送注入卫星导航信息和其他控制参数。三、用户接收部分GPS用户部分由GPS接收机（移动站、基准站等）、数据处理软件及相应用户设备,如计算机气象仪器等所组成。它的作用是接收GPS卫星所发出的信号，对接收信号解码，分离出导航电文，进行伪距和载波相位测量等。利用这些信号进行导航定位等工作。1.3GPS卫星信号GPS导航定位系统属于无线电导航定位系统，用户只需通过接收设备接收导航卫星发射的信号就能

6、测定卫星信号传播时间延迟或相位延迟,解算出接收机与GPS卫星间的距离（称为伪距），确定接收机位置。每颗GPS卫星可连续地发射两个L频带的无线电载波信号，即L1载波和L2载波。L1载波频率为1575.42MHz,其波长为19.03cm；L2载波的频率为1227.60MHz，它的波长24.42cm。在L1和L2载波上又分别调制着多种信号。其中L1载波上有C/A码、P码和导航电文等，L2载波上有P码等。二、GPSRTK的工作原理2.1RTK技术简介常规的GPS测量方法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方

7、法，它采用了载波相位动态实时差分（Real-timekinematic）方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、大比例尺地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业的工作效率。在RTK作业模式下，基准站（也称参考站，其坐标精确已知）实时地将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等通过无线电传送给运动中的流动站。流动站不仅通过无线电接收机接收基准站发射的信息，同时，也要采集GPS卫星观测数据，并在系统内将载波相位观测值实时进行差分处理，得到基准站和流动站基线向量(