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1、GPS原理与应用题目GPS技术在工程测量中的应用姓名学号院系成绩年月日GPS技术在工程测量中的应用摘要目前,GPS在工程测量中的运用极为普遍,本文主要是介绍了GPS技术在工程测量中的应用，在工程领域中，随着现在GPS技术的发展，由于在工程测量GPS技术的特点明显，介绍静态测量和动态测量的方法对工程测量中各领域类广泛运用。关键词GPS技术；工程测量；原理；应用引言全球定位系统的全称是导航卫星定时测距/全球定位系统(NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem)，
2、[1]通常所说的GPS是其字头缩写词NAVSTAR/GPS的简称,是美国从20世纪70年代开始研制的用于军事部门的新一代卫星导航与定位系统,历时20年,耗资200多亿美元,分三阶段研制,陆续投入使用,并于1994年全面建成GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GPS技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用，并在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到广泛应用。正文1GPS系统的组成GPS定位系统由GPS工作卫星组成的空间部分、若干地面站组
3、成的地面监控部分及以接收机为主的用户部分组成。三者具有独立的功能和作用,又有机结合形成完整系统。1.1空间星座部分空间部分由7颗试验卫星和24颗GPS工作卫星组成,GPS工作卫星均匀分布在倾角为55°的6个轨道上,轨道高度约为2×104km,各轨道升交点的赤经相差60°,每条轨道上均匀分布着4颗卫星,相邻轨道之间的卫星还要彼此之间叉开40°,以保证全球均匀覆盖的要求,并在任意时刻全球各处都能观测到高度角为15°以上的4颗卫星。1.2地面监控部分地面监控系统由1个主控站、3个注入站和5个监测站组成。1.3用户设备部分用户设备部分包括G
4、PS接收机和数据处理软件等。GPS接收机主要由天线、信号处理器、显示装置、记录装置、电源等组成。其主要功能是通过天线接收GPS卫星发射的无线电信号,在信号处理器中进行中频放大、滤波和信号处理,解码得到广播电文、获得伪距定位结果,将观测数据存储并传递至电脑进行处理。2GPS技术和定位原理GPS定位技术的高度自动化及其所达到的高精度和具有的潜力，也引起了广大测量工作者的极大兴趣。当时GPS定位基本上只有一个作业模式——静态相对定位，两台或若干台GPS接收机安置在待定点上，连续同步观测同一组卫星1-2h或更长一些时间，通过观测数据的后处理
5、，给出各待定点间的基线向量，在采用广播星历的条件下，静态定位可取得5mm＋1×10－6D（双频）或10mm＋2×10－6D（单频）基线解精度。随着技术的发展，快速静态定位为短基线测量作业闯出了一条新路，大大提高了GPS测量的劳动生产率。一对GPS测量系统（双频）在10km以内的短边上，正常接收4-5颗卫星5min左右，即可获取5-10mm＋1×10－6D的基线精度，与1-2h甚至更长时间静态定位的结果不相上下。各个GPS测量厂商看好这个大趋势，纷纷推出各自的GPS测量新产品。有的把这种新型产品称之为GPS全站仪，有的称之为RTK（实
6、时动态测量），有的称之为RTKGPS。总之，GPS测量理论与设备的不断发展，使得GPS测量技术日趋成熟，GPS测量功能更加完善，GPS测量应用面更广，并且GPS测量设备价格变得低廉，操作更加简便，使GPS测量更加实用化和自动化。20世纪80年代以来，随着GPS定位技术的出现和不断发展完善，使测绘定位技术发生了革命性的变革，为工程测量提供了崭新的技术手段和方法。长期以来用测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术，正在逐步被以一次性确定三维坐标的、高速度、高效率、高精度的GPS技术所代替；定位方法已从静态扩展到动态；定位服务领域已从导
7、航和测绘领域扩展到国民经济建设的广阔领域。全球定位系统（GPS）的定位基本原理，是空间距离交会定点原理。假设在地面上有3个无线电信号发射台，其位置坐标已知，用（x；y；z）（其中i=1，2，3）表示。用户接收机在某一时刻采用无线电测距的原理测得接收机到3个无线电发射台的距离只R（i=1，2，3），则只需以3个发射台为球心，以所测距离为半径，即可用距离交会原理计算出用户接收机的空间位置（x；y；z）其数学模型为：如果只有两个无线电发射台，则可根据用户接收机的概略位置交会出接收机的平面位置。这种通过无线电测距交会定点的方法是目前仍在使用
8、的飞机、轮船的导航定位方法。现在将无线电信号发射台从地面搬到位于空间中的卫星之上，组成一个卫星导航定位系统，应用无线电测距交会的原理，便可由3个以上卫星的已知点交会出卫星的空间位置；反之，利用3个以上卫星的已知空问位置，又可以交会出地
