GPS测量原理与应用-讲义

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1、GPS测量原理与应用ThePrincipleandApplicationofGPS主讲：李克昭第一讲：GPS概述及理论基础第二讲：GPS信号及其测量原理测量平差基础第三讲：GPS静态定位原理第四讲GPS动态定位原理第五讲GPS控制网的设计与外业工作第六讲GPS定位测量数据处理第七讲GPS定位测量技术应用第八章现代全球导航定位系统发展Basiccourseoutline实习安排：第11周：周三上午第一大节GPS接收机的认识和使用第13周：周三上午第一大节GPS网的布设和数据采集第13周：周五上午第一大节学院机房实习，GPS数据下载第14周：周三上午

2、第一大节学院机房实习，GPS数据处理第15周：周三、五上午第一大节RTK的认识和使用答疑时间：周四晚，地点：学院310参考书籍及网址：(Textbooks)1.张勤,李家权.GPS测量原理及应用.科学出版社.2.徐绍铨,张华海,杨志强等.GPS测量原理及应用.武汉大学出版社.3.干国强.导航与定位——现代战争的北斗星.国防工业出版社.4.袁建平等.卫星导航原理与应用.中国宇航出版社.5.张守信.GPS卫星测量定位理论与应用.国防科技大学出版社.6.董绪荣等.GPS/INS组合导航定位及其应用.国防科技大学出版社.7.许其凤.GPS卫星导航与精密定

3、位.解放军出版社.参考书籍及网址(续)：8.麻省理工学院开放式课程网页。http://www.myoops.org/cocw/mit/Earth--Atmospheric--and-Planetary-Sciences/12-540Principles-of-the-Global-Positioning-SystemSpring2003/Calendar/index.htm.9.武汉大学《GPS原理及其应用》课程专题网站。http://jpkc.whu.edu.cn/jpkcsite/gps/gpscourse/index.asp.10.卡尔加里

4、大学GeomaticsEngineering.http://www.geomatics.ucalgary.ca/research/researchareas.第一讲：GPS概述及理论基础（TheSummarizationandBasicTheoryofGPS）内容（Contents）：1.1GPS概述GPS的产生GPS系统的组成GPS的定位特点及优势GPS的应用发展及前景1.2GPS定位基本原理及基础1.1.1GPS的产生(TheBirthofGPS)GPS导航的本质是将陆基的无线电导航搬到天基。这是一个发展的过程，也是GPS产生的过程。因此，在

5、将GPS的产生史，我们就得先回顾一下无线电导航的发展史。（a）第一次世界大战，海上首次使用了无线电通信，与此同时，在海岸上开始安装发射375kHz连续无线电波的无线电信标台。（无线电导航雏形）（b）第二次世界大战，由于军事需求，加速了无线电导航的发展。主要发明了罗兰-A（LORAN-A）。（c）二战后，50年代末期，美国海岸警卫队研制了罗兰-C（相对罗兰-A而言，覆盖范围大，导航精度提高）。为了实现全球导航，美国又进一步研制了奥米伽系统。该系统虽然做到了全球覆盖，但存在如下不足：（1）由于电磁波传播受各种因素影响，定位精度到2~4海里；（2）多值

6、性；（3）数据更新率低；（4）用户设备昂贵，限制广泛使用；（5）全球设站，维护代价很高。怎么办？1957年10月4日晚，前苏联的拜科努尔发射场一声巨吼，由P-7洲际导弹改进的卫星号运载火箭将世界上第一颗人造地球卫星“斯普特尼克”1号（CΠ-1，Sputnik-1）送入了近地轨道。重83kg，直径58cm随后3个月，即1958年1月31日，美国发射了“探索者1号“（重13.89，直径13cm）。从此，美苏的太空竞争就拉开了序幕。既然卫星上天了，能否将无线电导航设备放到卫星平台上以克服地基无线电导航的缺陷？1958年12月，美国海军和霍普金斯大学物理

7、实验室就联合研制NNSS（NavyNavigationSatelliteSystem）。由于卫星轨道近似圆形且经过地球南、北极上空，又称NNSS为子午卫星系统（Transit)。NNSS卫星运行图卫星轨道高度950~1200km，运行周期约为107min子午卫星是第一代卫星导航定位系统，跨越了从地基无线电导航到天基无线电导航的历程，但其仍然存在许多缺点，主要是：（1）卫星数量少（6颗），不能实现连续实时导航；（2）卫星轨道高度低，难以实现精密定轨；（3）信号频率低，难以补偿电离层效应的影响。正因为如此，美国国防部于1973年12月批准陆海空三军联

8、合研制新的军用卫星导航系统，于是乎，GPS就产生了。1.1.2GPS的系统组成GPS的英文全称是NavigationSatelliteT