第06章 全球定位系統(tǒng)簡介

第6章全球定位系統(tǒng)簡介

武漢大學(xué)水利水電學(xué)院鄧念武GPS的特點主要有以下幾個方面：（1）全球地面連續(xù)覆蓋。（2）定位精度較高。（3）觀測簡便。（4）經(jīng)濟(jì)效益好。6.1全球定位系統(tǒng)GPS的組成

1、GPS衛(wèi)星星座

2、GPS衛(wèi)星及其功能

GPS衛(wèi)星:主體呈圓柱形，直徑為1.5m，重約843.68kg，設(shè)計壽命為7.5年。主體兩側(cè)配有能自動對日定向的雙葉太陽能板，為保證衛(wèi)星正常工作提供電源，通過一個驅(qū)動系統(tǒng)保持衛(wèi)星運轉(zhuǎn)并穩(wěn)定在軌道位置。每顆衛(wèi)星裝有4臺高精度原子鐘（銣鐘和銫鐘各兩臺），以保證能發(fā)射出標(biāo)準(zhǔn)頻率（穩(wěn)定度為10-12～10-13），為GPS測量提供高精度的時間標(biāo)準(zhǔn)。GPS衛(wèi)星的主要功能：接收和儲存由地面監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)射來的導(dǎo)航信息；接收并執(zhí)行地面監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送的控制指令，如調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài)和啟用備用時鐘、備用衛(wèi)星等；向用戶連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航與定位信息，并提供時間標(biāo)準(zhǔn)、衛(wèi)星本身的空間實時位置及其它在軌衛(wèi)星的概略位置。地面監(jiān)控部分GPS的地面監(jiān)控系統(tǒng)主要由分布在全球的五個地面站組成，按其功能分為主控站（MCS）、注入站（GA）和監(jiān)測站（MS）三種。GPS信號接收機(jī)GPS信號接收機(jī)的任務(wù)：捕獲按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，跟蹤這些衛(wèi)星的運行，并對接收到的GPS信號進(jìn)行變換、放大和處理，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。接收機(jī)硬件和機(jī)內(nèi)軟件以及GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成了完整的GPS用戶設(shè)備。GPS信號接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩大部分。GPS信號接收機(jī)根據(jù)其用途分為導(dǎo)航型、測地型和授時型；根據(jù)接收的衛(wèi)星信號頻率可以分為單頻和雙頻接收機(jī)。6.2GPS測量原理一、WGS-84大地坐標(biāo)系由于GPS是全球性的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其坐標(biāo)系統(tǒng)也必須是全球性的。因為其坐標(biāo)系統(tǒng)是通過國際協(xié)議確定的，所以通常也稱為協(xié)議地球坐標(biāo)系（ConventionalTerrestrialSystem——CTS）。目前GPS測量中所使用的協(xié)議地球坐標(biāo)系統(tǒng)稱為WGS—84世界大地坐標(biāo)系（WorldGeodeticSystem）。二、GPS定位原理

1、偽距測量2、載波相位測量6.3GPS測量的實施

GPS控制網(wǎng)精度標(biāo)準(zhǔn)的確定

網(wǎng)形設(shè)計點連式邊連式網(wǎng)連式邊點混合連接式三角鎖（或多邊形）連接導(dǎo)線網(wǎng)形連接（環(huán)形圖）星形布設(shè)在實際布網(wǎng)設(shè)計時還要注意以下幾個原則：①GPS網(wǎng)的點與點間盡管不要求通視，但考慮到利用常規(guī)測量加密時的需要，每點最好有一個以上通視方向。②為了顧及原有城市測繪成果資料以及各種大比例尺地形圖的沿用，應(yīng)采用原有城市坐標(biāo)系統(tǒng)。對凡符合GPS網(wǎng)點要求的舊點，應(yīng)充分利用其標(biāo)石。③GPS網(wǎng)必須由非同步獨立觀測邊構(gòu)成若干個閉合環(huán)或附合路線。各級GPS網(wǎng)中每個閉合環(huán)或附合路線中的邊數(shù)應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。選點、建標(biāo)志由于GPS測量測站間不要求相互通視，所以選點工作簡單。選點時除了應(yīng)遠(yuǎn)離產(chǎn)生磁場源的地方和保證觀測站在視場內(nèi)周圍障礙物的高度角應(yīng)小于10o～15o外，其它要求及建立標(biāo)志同常規(guī)控制測量。GPS測量的觀測工作

1、外業(yè)觀測計劃設(shè)計2、野外觀測3、觀測數(shù)據(jù)下載及數(shù)據(jù)預(yù)處理4、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理6.4GPS的應(yīng)用GPS定位技術(shù)在測量學(xué)中的應(yīng)用范圍主要包括：①地