GPS原理及应用课件GPS原理及应用概论

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1、第一章GPS原理及应用概论中英文日报导航站www.anydaily.com一、早期的卫星定位技术常规测量无法实现远距离的联测定位以及实时定位，因此引发了人们采用新的技术。1966－1972年，美国出现了卫星大地测量技术。早期的卫星定位技术是利用人造地球卫星进行点位测量的。仅仅将卫星作为空间测量目标，后来发展到了把卫星作为动态已知点的高级阶段。中英文日报导航站www.anydaily.com（1）卫星摄影测量－－卫星测向三角网在AB两点同时观测卫星S1的方向r1和r2，在AB两点同时观测卫星S2的方向r3和r4，

2、观测的方向用天球坐标（α，δ）表示，计算地面AB的方向rAB：AB=n1xn2，n1=r1xr2，n2=r3xr4根据AB和AC的方向计算出角度BAC（用点积乘夹角余弦）中英文日报导航站www.anydaily.com(2)卫星激光测距(SCR)(SatelliteLaserRanging)在ABC三个已知点上同时测定至卫星S1的三个距离，可以计算出S1的空间坐标；同理可测定S2、S3的坐标。    在未知点D上和ABC三点同步观测卫星S1、S2、S3的距离值，同样可以计算出D点的坐标。    测距及相对定位

3、精度可达厘米级。    仪器构成：激光发射、接收望远镜，卫星跟踪望远镜，光电转换器件，计数器，驱动机构，控制部分等。    测程：50M~8000KM测距精度：厘米级中英文日报导航站www.anydaily.com(3)甚长基线干涉测量(VLBI)(VeryLongBaselineRadioInterferometry)在相距一定距离的两个测站点上分别安置射电仪，描准宇宙中同一射电源，同步接收射电源发射的电磁波，经事后处理，计算出两测站之间的空间距离。       测程：可达数千KM测距精度：厘米级  

4、    天线直径：几十CM~数KM中英文日报导航站www.anydaily.com(4)子午卫星导航系统(NNSS)(NavyNavigationSatelliteSystem)子午卫星导航系统组成：卫星网、监测站、接收机。     卫星网共六颗子午卫星分别在六个轨道面上并都通过地球南北极，卫星平均高度1070KM。定位精度：单点定位几十M，联测定位0.5~1M。全天侯观测，事后处理。中英文日报导航站www.anydaily.com子午卫星导航系统的局限性(1)卫星少，不能实时定位。子午卫星导线系统一般采用6

5、颗卫星。两次卫星通过的时间间隔约为0.8~1.6小时。(2)轨道低，难以精密定轨。子午卫星飞行高度平均为1070KM，运动速度快，定轨精度低。(3)频率低，难以补偿电离层效应的影响。子午卫星的射电频率分别为400MHz和150MHz。难以削弱电离层效应的高阶项影响。中英文日报导航站www.anydaily.com二、GPS技术1973年批准研制GPS系统；1974~1993先后经历了方案论证、系统论证、生产试验三个阶段。论证阶段发射了11颗卫星，试验阶段发射了第三代GPS卫星。GPS卫星星座24颗卫星，卫星轨道

6、面个数6个，卫星高度20200KM，轨道倾角55度，运行周期11小时58分，载波频率为1575和1227MHZ，GPS卫星在轨重量为843.68KG，设计寿命七年半。中英文日报导航站www.anydaily.comGPS技术的特点（1）观测站之间无需通视。既要保持良好的通视条件，又要保障测量控制网的良好结构，这一直是经典测量技术在实践方面的困难问题之一。GPS测量不要求观测站之间相互通视，因而不再需要建造觇标，这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间，同时也使点位的选择变得甚为灵活。不过为了使接收GPS卫星的信

7、号不受干扰，必须保持观测站的上空开阔（净空）。中英文日报导航站www.anydaily.com●定位精度高。现已完成的大量实验表明，目前在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1~2×10-6，而在100km~500km的基线上可达10-6~10-7。随着观测技术与数据处理方法的改善，可望在大于1000km的距离上，相对定位精度可达到或优于10-8。●观测时间短。目前，利用经典的静态定位方法，完成一条基线的相对定位所需要的观测时间，根据要求的精度不同，一般约为1~3小时。为了进一步缩短观测时间，提高作业速度，

8、近年来发展的短基线（例如不超过20km）快速相对定位法，其观测时间仅需数分钟。中英文日报导航站www.anydaily.com●提供三维坐标。GPS测量，在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。GPS测量的这一特点，不仅为研究大地水准面的形状和确定地面点的高程开辟了新途径，同时也为其在航空物探，航空摄影测量及精度导航中的应用，提供了重要的高程数据。中英文日报导航站