GPS原理及其应用dem

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1、GPS原理及其应用徐晓华——地理信息系统专业200111301－03——土地资源管理专业200194501－02课程的要求——基本概念的掌握——知识面的拓展课程成绩——闭卷考试70％，平时成绩（作业和提问）30％——主要考核基本概念和基本知识——考核包括简单的计算，无公式推导——考试范围为课程的讲授范围——13周上复习课，14周考试参考文献——1.徐绍铨等，GPS测量原理及应用，武汉大学出版社，2003——2.周忠谟等，GPS卫星测量原理与应用，测绘出版社，1997——3.刘基余，GPS卫星导航定位原理与方法，科学出版社，2003——4.李征航，空间定位技术及应用，武汉大学出

2、版社，2003一、绪论（1）二、坐标系统和时间系统（2）三、卫星运动基础及GPS卫星星历（3）四、GPS卫星的导航电文和卫星信号（4）五、GPS卫星定位基本原理（5，6，7）六、GPS卫星导航（8）七、GPS测量的误差来源及其影响（9，10）八、GPS测量的设计与实施（11）九、GPS测量数据处理（12）十、GPS应用（13）内容提要1.1GPS卫星定位技术的发展一、绪论常规定位方法古人的定位方法利用自然天体定向：日、月、特别的星体利用自然景观、自然现象定向：树木的生长态势，植物的生长态势（如苔藓、年轮）利用人造器械定向：司南，指南针常规定位方法近、现代的常规定位方法采用的仪

3、器设备尺：铟钢尺光学仪器：经纬仪，水准仪电磁波或激光仪器：测距仪综合多种技术的仪器：全站仪观测值角度或方向观测距离观测天文观测方法常规定位方法的局限性需要事先布设大量的地面控制点观测点之间需要保证通视需要修建觇标边长受到限制作业难度大效率低：无用的中间过渡点无法同时精确确定点的三维坐标观测受气候、环境条件限制受系统误差影响大难以确定地心坐标卫星定位技术产生的必然性提供精确的地心坐标的需要提供全球统一的坐标的需要长距离高精度定位的需要全天候、快速、精确、简便定位方式的需要早期的卫星定位技术卫星作为光学观测目标子午卫星导航系统（美国）CICADA卫星导航系统（苏联）子午卫星系统子

4、午卫星系统（NNSS–NavyNavigationSatelliteSystem）也称为Transit卫星沿着地球子午圈轨道运行，即轨道绕过地球南北极上空，故又成子午卫星系统系统组成空间部分卫星及卫星星座控制部分跟踪站计算中心注入站控制中心海军天文台用户部分接收机卫星星历广播星历精密星历定位方法单点定位联测定位短弧定位TRANSIT系统卫星：6颗极地轨道轨道高度：1100km信号频率：400MHz、150MHz卫星通过时间间隔：~100min，有时达到10h绝对定位精度：1m相对定位精度：0.1m~0.5m定位原理：多普勒定位多普勒定位原理多普勒频移与多普勒计数单点定位多普勒

5、定位对观测时间的要求多普勒计数的时间间隔一般取4.6s，通常合成5～7个4.6s（约0.5min）的长计数为多普勒观测值一颗子午卫星一次通过用户上空时间约10～18min，一次通过可采集20～40次有效观测值以5颗子午卫星计算，低纬度地区每天15次左右的卫星通过，高纬度地区约30次两次卫星通过时间间隔0.8~1.6h，同一颗卫星间隔更长些一台接收机需观测15次合格的卫星通过，单点定位精度10m左右；各测站观测公共的17次合格卫星通过，联测定位精度0.5m左右问题：子午卫星导航系统存在什么问题？存在的主要问题：一次定位所需时间过长；卫星少，无法实现连续导航定位；轨道低，难以精密

6、定轨；频率低，难以消除电离层影响。全球定位系统概述美国为军事目的而建立通过由多颗卫星所组成的卫星星座提供导航定位服务定位原理：被动式电磁波测距、距离交会1.2GPS系统组成什么是全球定位系统全球定位系统GPS的英文全称是NAVigationSatelliteTimingAndRanging/GlobalPositioningSystem（授时与测距导航系统/全球定位系统），简称GPS有时也被称作NAVSTARGPS。根据Wooden1985年所给出的定义：NAVSTAR全球定位系统（GPS）是一个空基全天侯导航系统，它由美国国防部开发，用以满足军方在地面或近地空间内获取在一个

7、通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。GPS的系统组成由空间部分、地面部分和用户部分等组成空间部分（SpaceSegment）GPS卫星星座设计星座：21+321颗正式的工作卫星+3颗活动的备用卫星6个轨道面，平均轨道高度20200km，轨道倾角55，周期11h58min（地球-卫星的几何关系每天提前4min重复一次）保证在24小时，在高度角15°以上，能够同时观测到4至12颗卫星当前星座：28颗GPS卫星作用：接收、存储导航电文生成用于导航定位的信号（测距码、载波）发送用于导航定位的信号（采用双