哈工大測(cè)量學(xué)授課課件第12章全球定位

哈工大測(cè)量學(xué)授課課件第12章全球定位CATALOGUE目錄全球定位系統(tǒng)概述GPS定位技術(shù)全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用全球定位系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展CHAPTER全球定位系統(tǒng)概述01全球定位系統(tǒng)（GPS）是一種以人造地球衛(wèi)星為基礎(chǔ)的高精度無(wú)線電導(dǎo)航的定位系統(tǒng)，在全球任何地方和任何天氣條件下，提供連續(xù)、實(shí)時(shí)、高精度的三維位置、三維速度和時(shí)間信息。全球定位系統(tǒng)的定義由24顆衛(wèi)星組成，其中21顆為工作衛(wèi)星，3顆為備用衛(wèi)星?？臻g部分地面控制部分用戶(hù)部分由一個(gè)主控站、一個(gè)數(shù)據(jù)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站組成。由GPS接收機(jī)和數(shù)據(jù)處理軟件組成。030201全球定位系統(tǒng)的組成GPS衛(wèi)星不斷發(fā)射無(wú)線電信號(hào)，包含衛(wèi)星的位置、時(shí)間等信息。衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)地面接收機(jī)接收到信號(hào)后，通過(guò)測(cè)量信號(hào)的傳播時(shí)間，可以計(jì)算出接收機(jī)和衛(wèi)星之間的距離。接收機(jī)接收信號(hào)通過(guò)接收多顆衛(wèi)星的信號(hào)，解算出接收機(jī)的三維位置、三維速度和時(shí)間等信息。解算位置全球定位系統(tǒng)的工作原理CHAPTERGPS定位技術(shù)02衛(wèi)星軌道與位置01GPS通過(guò)地球軌道上的24顆衛(wèi)星進(jìn)行定位，每顆衛(wèi)星都攜帶了精確的原子鐘，以提供時(shí)間基準(zhǔn)。信號(hào)接收與處理02地面用戶(hù)通過(guò)接收來(lái)自至少4顆衛(wèi)星的信號(hào)，利用電磁波傳播速度和時(shí)間的關(guān)系，計(jì)算出接收機(jī)至衛(wèi)星的距離，再結(jié)合衛(wèi)星軌道信息，確定接收機(jī)的三維位置和時(shí)間。坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換03計(jì)算出的位置信息通常是在WGS-84坐標(biāo)系下，需要轉(zhuǎn)換成用戶(hù)所需的地理坐標(biāo)系（如經(jīng)緯度）。GPS定位的基本原理大氣誤差多路徑效應(yīng)衛(wèi)星時(shí)鐘誤差衛(wèi)星軌道誤差GPS定位的誤差來(lái)源01020304信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到電離層和對(duì)流層的影響，導(dǎo)致傳播時(shí)間誤差。信號(hào)在反射、折射等情況下傳播路徑發(fā)生變化，導(dǎo)致定位誤差。衛(wèi)星上攜帶的原子鐘存在誤差，影響信號(hào)發(fā)射時(shí)間。衛(wèi)星軌道參數(shù)的不精確導(dǎo)致定位誤差。

GPS定位的精度和可靠性精度單點(diǎn)定位精度一般在10米左右，差分定位精度可提高到厘米級(jí)?？煽啃栽跓o(wú)遮擋環(huán)境下，GPS定位通常具有較高的可靠性。實(shí)時(shí)性隨著技術(shù)的發(fā)展，GPS定位的實(shí)時(shí)性得到了顯著提高。CHAPTER全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用03全球定位系統(tǒng)（GPS）為駕駛員提供準(zhǔn)確的路線導(dǎo)航，避免迷路和延誤。車(chē)輛導(dǎo)航公共交通系統(tǒng)利用GPS數(shù)據(jù)優(yōu)化車(chē)輛調(diào)度，提高運(yùn)輸效率和準(zhǔn)點(diǎn)率。公共交通調(diào)度在緊急情況下，GPS可以幫助救援隊(duì)伍快速定位事發(fā)地點(diǎn)，提高響應(yīng)速度。緊急救援導(dǎo)航與交通地理信息系統(tǒng)（GIS）通過(guò)GPS與GIS的結(jié)合，可以實(shí)時(shí)獲取地理位置信息，為資源管理、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域提供決策依據(jù)。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，GPS可以幫助農(nóng)民精確施肥、灌溉和播種，提高產(chǎn)量和減少資源浪費(fèi)。地形測(cè)繪GPS可以精確測(cè)量地形、地貌，為地質(zhì)調(diào)查、土地規(guī)劃和城市設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。測(cè)量與地理信息環(huán)境監(jiān)測(cè)通過(guò)GPS的遙感技術(shù)，可以監(jiān)測(cè)森林覆蓋、土地利用變化、污染物擴(kuò)散等情況，為環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。氣象觀測(cè)GPS可以用于觀測(cè)大氣中的水汽、風(fēng)速、溫度等氣象參數(shù)，為天氣預(yù)報(bào)和氣候變化研究提供數(shù)據(jù)。野生動(dòng)物跟蹤GPS還可以用于野生動(dòng)物研究，跟蹤動(dòng)物遷徙軌跡，了解生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化。氣象與環(huán)境監(jiān)測(cè)CHAPTER全球定位系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展04123GPS現(xiàn)代化計(jì)劃旨在提高全球定位系統(tǒng)的性能、可靠性和安全性，使其更好地服務(wù)于各種應(yīng)用領(lǐng)域?，F(xiàn)代化計(jì)劃概述包括衛(wèi)星硬件升級(jí)、信號(hào)結(jié)構(gòu)改進(jìn)、地面控制系統(tǒng)升級(jí)等，以提高定位精度、抗干擾能力和服務(wù)范圍。現(xiàn)代化更新的內(nèi)容現(xiàn)代化計(jì)劃將為用戶(hù)提供更快速、更準(zhǔn)確的定位服務(wù)，同時(shí)增加一些新功能，如實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分校正和更高頻率的信號(hào)。對(duì)用戶(hù)的影響GPS現(xiàn)代化計(jì)劃03應(yīng)用領(lǐng)域增強(qiáng)型定位系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于智能交通、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人等領(lǐng)域，以提高導(dǎo)航精度和安全性。01增強(qiáng)型定位系統(tǒng)概述增強(qiáng)型定位系統(tǒng)是指通過(guò)集成多種傳感器和數(shù)據(jù)源來(lái)提高定位精度和可靠性的技術(shù)。02主要技術(shù)手段包括集成慣性導(dǎo)航、輪速傳感器、圖像識(shí)別等技術(shù)，以及利用通信網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施輔助定位。增強(qiáng)型定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)與其他導(dǎo)航系統(tǒng)（如GLONASS、Galileo、BDS等）融合可以提供更全面、更可靠的導(dǎo)航服務(wù)。融合的必要性通過(guò)多系統(tǒng)接收機(jī)硬件和軟件算法實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)融合，可以充分利用各系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，提高定位精度和服