GPS基础知识培训课件.ppt

《GPS基础知识培训课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、GPS测量相关知识事业部--唐刚一、GPS原理及用用二、坐标转换原理一、GPS知识定义GPS--全球定位系统（GlobalPositioningSystem）是一个空基全天侯导航系统，美国军方耗资200多亿美元建立起来的可以全天候高精度的定位系统。除了美国的GPS系统，世界上的主要卫星导航定位系统还有中国北斗卫星导航系统,俄罗斯的“格洛纳斯”(GLONASS)系统以及欧洲的“伽利略”系统。这些导航定位系统一开始主要是为军事目的建立的，后来被越来越多的民用用户所使用，从根本上解决了海上、空中和陆地运载工具的导航和定位问题，给社会各

2、个领域带来了不可低估的效益。到目前为止，美国的GPS系统是世界上功能最为完善、性能最为优良的一个系统，它是一个全天候、能够覆盖全球各地区的精确三维导航和定时系统由于刚开始GPS只限于军事用途，民用受到人为精度的限制(SA)。直到2OOO年5月1日起美国政府取消SA限制后,大大地促进了民用普遍化.目前GPS可以提供的民用信号定位精度为10米左右。随着可提供1米级民用定位精度的“伽利略”系统在未来的投入使用，GPS系统可能被迫进一步开放民用信号的定位精度限制。GPS的系统组成-空间部分GPS的空间部分GPS卫星星座设计星座：21+32

3、1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（顾及地球自转，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8颗卫星GPS卫星作用：发送用于导航定位的信号（L1,L2）其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。主要设备：原子钟（2台铯钟、2台铷钟）、信号生成与发射装置类型：试验卫星：BlockⅠ工作卫星：BlockⅡBlockⅡBlockⅡABlockⅡRBlockⅡF（新一代的GPS卫星）GPS的系统组成-地面控制部

4、分GPS的地面控制部分（地面监测系统）组成：主控站（1个）、跟踪站（5个）和注入站（3个）作用：监测和控制卫星运行，编算卫星星历（导航电文），保持系统时间。主控站（1个）作用：收集各检测站的数据，编制导航电文，监控卫星状态；通过注入站将卫星星历注入卫星，向卫星发送控制指令；卫星维护与异常情况的处理。地点：美国克罗拉多州法尔孔空军基地。跟踪站（5个）作用：接收卫星数据，采集气象信息，并将所收集到的数据传送给主控站。地点：夏威夷、主控站及三个注入站。注入站（3个）作用：将导航电文注入GPS卫星。地点：阿松森群岛（大西洋）、迪戈加西亚（

5、印度洋）和卡瓦加兰（太平洋）。GPS的系统组成-用户设备部分用户设备部分-GPS信号接收机及相关设备接收、跟踪、变换和测量GPS信号的设备多数采用石英钟通过增加一颗卫星降低对接收机时钟的要求GPS的位置基准与时间基准位置基准–WGS-84（WorldGeodeticSystem-1984）参考椭球：长半轴：6378137m扁率：1/298.257223563大地水准面：EGM时间基准–GPS时间（GPSTime）表示方法：GPS周+一周内的秒数起点：1980年1月6日0时与UTC的关系：1980年1月6日0时与UTC一至，目前由于

6、跳秒的原因，相差32.0秒GPS的信号结构（一）GPS信号的基本组成部分（信号分量）载波（CarrierPhase）测距码（RangingCode）导航电文（NavigationMessage/DataMessage）载波作用：搭载其它信号，也可用于测量（测距）。类型目前L1：频率：1575.43MHz，波长：19cmL2：频率：1227.60MHz，波长：24cm现代化后增加L5：1176.45MHz，波长：26cmGPS的信号结构（二）GPS卫星信号构成图美国政府的GPS政策SPS与PPSSPS–标准定位服务，使用C/A码，民

7、用PPS–精密定位服务，可使用P码，军用SA（已于2000年5月1日取消）SelectiveAvailability–选择可用性：人为降低普通用户的测量精度。方法ε技术：轨道加绕（长周期，慢变化）δ技术：星钟加绕（高频抖动，短周期，快变化）AS–Anti-Spoofing反电子欺骗–P码加密，P+W->YGPS现代化提高信号质量在L2上增加C/A码增加第三民用频率L5增加2个军用码：M1，M2局部关闭依定位时的状态动态定位静态定位依定位模式绝对定位（单点定位）相对定位依定位采用的观测值伪距测量（伪距法定位）载波相位测量载波相位平滑

8、伪距GPS测量定位的分类伪距法单点定位特点观测值：伪距结果：在地固坐标系（WGS-84）下的坐标绝对定位又称单点定位，是在ＷＧＳ－８４坐标系中，利用伪距测量确定观测站相对地球质心绝对位置的方法。其实质就是空间距离的后方交会。其优点是只需一台接收机即