電磁波與全球定位系統(tǒng)(GPS)背景資料

電磁波與全球定位系統(tǒng)〔GPS〕什么是全球定位系統(tǒng)〔GPS〕全球定位系統(tǒng)〔GlobalPositioningSystemGPS〕7020年，耗資200億美元，于199410GPS以全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，贏得寬闊測繪工作者的信任，并成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、運載工具導航和管制、地殼運動監(jiān)測、工程變形監(jiān)測、資源勘察、地球動力學等多種學科，從而給測繪領(lǐng)域帶來一場深刻的技術(shù)革命。全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystemGPS)是美國其次代衛(wèi)星導航系統(tǒng)。是統(tǒng)一樣，全球定位系統(tǒng)由空間局部、地面監(jiān)控局部和用戶接收機三大局部組成。242.0221+31158〔每軌道面四顆55〔DO的全球?qū)Ш搅α俊PS用戶接GPS衛(wèi)星的全部觀測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計算每顆GPS任務(wù)主要是在每顆衛(wèi)星運行至上空時把這類導航數(shù)據(jù)及主控站的指令注入到衛(wèi)星對每顆GPS全球定位系統(tǒng)具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點，是迄今最好的導航定位系統(tǒng)。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進，硬、軟件的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開拓，目前已普及國民經(jīng)濟各種部門，并開頭逐步深入人們的日常生活。GPSGPS米〔各個衛(wèi)星不同，隨時變化；以及GPS系統(tǒng)信息，如衛(wèi)星狀況等。GPS0A碼測得的偽距稱為UA20PP2GPS接收機對收到的衛(wèi)星信號，進展解碼或承受其它技術(shù)，將調(diào)制在載波上的信息去掉后，就可以恢復載波。嚴格而言，載波相位應(yīng)被稱為載波拍頻相位，它是收到的受多普勒頻移影響的衛(wèi)星信號載波相位與接收機本機振蕩產(chǎn)生信號相位之差精度也只能承受相位觀測值。按定位方式，GPS定位分為單點定位和相對定位〔差分定位。單點定位就是依據(jù)一臺〔差分定位是依據(jù)兩臺以上接收機的觀測數(shù)據(jù)來確定觀測點之間的相相位觀測值進展相對定位。在GPS位計算時還要受到衛(wèi)星播送星歷誤差的影響差的主要局部，在精度要求高，接收機間距離較遠時〔大氣有明顯差異，應(yīng)選用雙頻接收機。30100差分定位，或用于測量放樣等的厘米級的相位差分定位RT，實時差分定位需要數(shù)據(jù)鏈靜止，則稱為靜態(tài)定位，在進展掌握網(wǎng)觀測時，一般均承受這種方式由幾臺接收機同時GPS機，是接收機中性能最好的一類。目前，GPS已經(jīng)能夠到達地殼形變觀測的精度要求，IGSGPSGPS空間局部—GPS地面掌握局部—地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備局部—GPS信號接收機。GPSGPS213GPS〔21+3〕GPS星座。24655606090度，一軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的相應(yīng)30在兩萬公里高空的GPS124GPS衛(wèi)星。位于地平線以上的衛(wèi)星顆數(shù)隨著時間和地點的不同而不同，最少可見到411GPS4顆GPS衛(wèi)4顆衛(wèi)星在觀測過程中的幾何位置分布對定位精度有肯定的影響。對于某地某時，甚至不能測得準確的點位坐標，這種時間段叫做“間隙段”。但這種時間間?GPS地面監(jiān)控系統(tǒng)對于導航定位來說，GPS星放射的星歷—描述衛(wèi)星運動及其軌道的的參數(shù)算得的。每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地面監(jiān)控系統(tǒng)供給的。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作，以及衛(wèi)星是否始終沿著預(yù)定軌道運行，都要由地面設(shè)備進展監(jiān)測和掌握。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時間標準—GPS時間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測各顆衛(wèi)星的時間，求出鐘差。然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星，衛(wèi)星再由導航電文發(fā)給用戶設(shè)備。GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站。GPS信號接收機GPS信號接收機的任務(wù)是：能夠捕獲到按肯定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行，對所接收到的GPS信號進展變換、放大和處理，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機天線的傳播時間，解譯出GPS靜態(tài)定位中，GPSGPS衛(wèi)星的過程中固定不變，接收機高精度地GPSGPSGPS接收機測定一個運動物體的運行軌跡。GPS信號接收機所位于的運動物體叫做載體〔如航行中的船艦，空中的飛機，行走的車輛等。載體上的GPS接收機天線在跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中相對地球而運動，接收機用GPS信號實時地測得運動載體的狀態(tài)參數(shù)〔瞬間三維位置和三維速度。接收機硬件和機內(nèi)軟件以及GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件包，構(gòu)成完整的GPS用戶設(shè)備。GPS接收機的構(gòu)造分為天線單元和接收單元兩大局部。對于測地型接收機來說，兩個單元一般分成兩個獨立的部件，觀測時將天線單元安置在測站上，接收單元置于測站四周的適當?shù)胤?，用電纜線將兩者連接成一個整機。也有的將天線單元和接收單元制作成一個整體，觀GPS接收機一般用蓄電池做電源。同時承受機內(nèi)機外兩種直流電源。設(shè)置機內(nèi)電池的目后，機內(nèi)電池為RAMGPSGPS于周密相對定位時，其雙頻接收機精度可達5mm+1PPM.D，單頻接收機在肯定距離內(nèi)精度可達10mm+2PPM.D。用于差分定位其精度可達亞米級至厘米級。目前，各種類型的GPSGPSGLONASS兼容的全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)接收機已經(jīng)問世。GPSGPS衛(wèi)星發(fā)送的導航定位信號，是一種可供很多用戶共享的信息資源。對于陸地、海GPSGPSGPSGPSGPS接收機，產(chǎn)品也有幾百種。這些產(chǎn)品可以依據(jù)原理、用途、功能等來分類。按接收機的用途分類：導航型接收機--此類型接收機主要用于運動載體的導航速度。這類接收機一般承受C/A碼偽距測量，單點實時定位精度較低，一般為±25mm，有SA影響時為±100mm。這類接收機價格廉價，應(yīng)用廣泛。依據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，此類接收空型——用于飛機導航定位。由于飛機運行速度快，因此，在航空上用的接收機要求能適應(yīng)高速運動。星載型——用于衛(wèi)星的導航定位。由于衛(wèi)星的速度高達7km/s以上，因此對接收機的要求更高。器構(gòu)造簡單，價格較貴。授時型接收機--這類接收機主要利用GPS天文臺及無線電通訊中時間同步。按接收機的載波頻率分類：單頻接收機--單頻接收機只能接收L1載波信號，測定載波相位觀測值進展定位。由于不能有效消退電離層延遲影響，單頻接收機只適用于短基線〔<15km〕的周密定位。雙頻接收機--雙頻接收機可以同時接收L1，L2載波信號。利用雙頻對電離層延遲的不一樣，可以消退電離層對電磁波信號的延遲的影響，因此雙頻接收機可用于長達幾千公里的周密定位。按接收機通道數(shù)分類：GPS接收機能同時接收多顆GPS衛(wèi)星的信號，為了分別接收到的不同衛(wèi)星的信號，以實具有的通道種類可分為：多通道接收機序貫穿道接收機多路多用通道接收機按接收機工作原理分類：碼相關(guān)型接收機--碼相關(guān)型接收機是利用碼相關(guān)技術(shù)得到偽距觀測值。平方型接收機--平方型接收機是利用載波信號的平方技術(shù)去掉調(diào)制信號,來恢復完整的載波信號通過相位計測定接收機內(nèi)產(chǎn)生的載波信號與接收到的載波信號之間的相位差，測定偽距觀測值。以得到載波相位觀測值。干預(yù)型接收機--這種接收機是將GPS站間距離。如何使用GPS〔一〕GPS作為野外定位的最正確工具，在戶外運動中有廣泛的應(yīng)用，在國內(nèi)也可以越來越常常地觀察有人使用了。GPS不象電視或收音機，翻開就能用，它更象一架相機，你需要有肯定的技巧?，F(xiàn)在介紹一些GPS首先大家要弄清使用GPS時常遇到的一些術(shù)語：坐標(coordinate)有23維兩種坐標表示，當GPS433它只能計算出2維坐標：精度和緯度，這時它可能還會顯示高度數(shù)據(jù)，但這數(shù)據(jù)是無效的。大局部GPS不僅能以經(jīng)/緯度(Lat/Long)的方式，顯示坐標，而且還可以用UTM(UniversalTransverseMercator)等坐標系統(tǒng)顯示坐標但我們一般還是使用LAT/LONG由你所使用的地圖的坐標系統(tǒng)打算的。坐標的精度在SelectiveAvailability(美國防部為GPSGPS100-50星信號的多少和強弱而定，假設(shè)依據(jù)GPS的指示，說你已經(jīng)到達，那么四周看看，應(yīng)當在大約一個足球場大小的面積內(nèi)覺察你的目標的。SASA15(GPS性能介紹上說的精度都給的是noSA“hddd.ddddd“,“hddd*mm.mmm““，“hddd*mm“ss.s“““(其中的“*”代表“度”，以下同)地球39940.67110.941.84930.840075.364040075*sin(90-40),2761.4223.69并把各位數(shù)字轉(zhuǎn)變一對應(yīng)地面移動多少米記住GPS有英制和公制兩種方式，進GPS的SETUP顯示也都會成公制的了。路標(LandmarkorWaypoint)GPS內(nèi)存中保存的一個點的坐標值。在有GPS時，按一下“MARK“鍵，就會把當前點記成一個路標，它有個默認的一般是象“LMK04“之類的GPS3)的根底。標記路標是GPS你也可以從地圖上讀出一個地點的坐標，手工或通過計算機接口輸入GPS，成為一個路標。一個路標可以將來用于GOTO5)的目標，也可以選進一條路線Route，見3.)作為一個支點。一般GPS500路線(ROUTE)路線是GPS標，還可以包括假設(shè)干中間點的坐標，每兩個坐標點之間的線段叫一條“腿“(leg)。常見GPS2030/計算機輸入數(shù)值，輸入的路點同時做為一個路標(Waypoint/Landmark)保存。實際上一條路線的“(Activity)5)功能的目標。前進方向(Heading)GPS沒有指北針的功能，靜止不動時它是不知道方向的。但GPS每隔一秒更一次當前地點信息，每一點的坐標和上一點的坐標一比較GPS頭指的方向，它老人家是不知道自己的腦袋和運動路線是成多少度角的GPS示的，這個度數(shù)是手表表盤朝上，12GPS還可以用的位移和時間計算的。導向(Bearing)導向功能在以下條件下起作用：a、以設(shè)定“走向“(GOTO)目標?！白呦颉澳繕说脑O(shè)定可以按“GOTO“鍵，然后從列表中選擇一個路標。以后“導向“功能將導向此路標。b、目前有活潑路線(Activityroute)?；顫娐肪€一般在設(shè)置->路線菜單下設(shè)定。假設(shè)個路點。在“導向“頁面上部都會標有當前導向路點名稱(“ROUTE“里的點也是知名稱的)。它是依據(jù)GPS把前進方向GPS目標方向的偏角，跟著這個箭頭就能找到目標。日出日落時間(Sunset/raisetime)大多數(shù)GPS這在打算動身/宿營時間時是有用的。這個時間是GPS依據(jù)當?shù)亟?jīng)度和日期計算得到的，是小時以上。GPS的時間是從衛(wèi)星信號得到的格林尼制時間，在設(shè)置(setup)菜單里可以設(shè)置本地的時間偏移，對中國來說，應(yīng)設(shè)+8腳印線(Plottrail)GPS每秒更一次坐標信息，所以可以記載自己的運動軌跡。一般GPS能記錄1024個以上腳印點，在一個專用頁面上，以可調(diào)比例尺顯示移動軌跡。腳印點的采樣有自動和定時兩種方式自動采樣由GPS自動打算腳印點的采樣方式一般是只記錄方向轉(zhuǎn)折點，長距離直線行走時不記點；定時采樣可以規(guī)定采樣時間間隔，比方30秒、一分鐘、5分鐘或其他時間，每隔這么長時間記一個腳印點。在腳印線頁面上可以清楚地看到自己腳印的水平投影。你可以開頭記錄、停頓記錄、設(shè)置方式或清空腳印線?！澳_印”線上的點都沒知名字，不能單獨引用，查看其坐標，主要用來畫路線圖(計算機下載路線?)和“回溯”功能。很多GPS有一種叫做“回溯”(Traceback)的功能，使用此功能時，它會把腳印線轉(zhuǎn)化為一條“路線”(ROUTE)，路點的選擇是由GPS內(nèi)部程序完成的一般是選用腳印線上大的轉(zhuǎn)折點。 同時，把此路線激活為活動路線，用戶即可按導向功能原路返回。要留意的是回溯功能一般會把回溯路線放進某一默認路線(比方route0)中，看你GPS的說明書，使用前要先檢查此線路是否已有數(shù)據(jù)假設(shè)有要先用拷貝功能復制到另一條空線路中去，以免掩蓋?；厮萋肪€上的各路點用系統(tǒng)默認的臨時名字如“T001“之類有的GPS定其次條回溯路線時會重用這些名字這時即使你已經(jīng)把舊的路線做了拷貝由于路點引用的名字被重用了，所以路線也會轉(zhuǎn)變，不是原來那條回溯路線了。請查看GPS的使用說明書，并試用以明確你的狀況有必要的話對于需要長期保存的TraceBack路線要拷貝到空閑路線，并重命名全部路點名字。如何使用GPS〔二〕GPSGPS20-30GPS可以在沒有電池時保證內(nèi)存中的各種數(shù)據(jù)不會喪失。由于GPS在靜止時沒有方向指示功能，所以同時帶上一個小巧的指北針是有用的。標記路標時，GPSLMK001之類，難于記憶，雖可改成一個比較好記一些的名字，但一是輸入不便，用上下箭頭選字母很費力，二是一般只能起很短的英文名字，比方69再帶上一個小的錄音機/采訪機隨時記錄，是個不錯的方法。有地圖使用GPS難得，GPS使用效果受到肯定限制?！叭f一”你有目的地四周的準確地圖，則可以預(yù)先規(guī)劃線路，先做地圖上規(guī)劃，制定行程打算，可以依據(jù)線路的簡單狀況和里程，建立一條或多條線路(ROUTEGPS(legs),并把一些單獨的標志點作為路標(Landmark/Waypoint)輸入GPSGPS事情，請想一下，每個路標就要輸入名字、坐標等20多個字母數(shù)字，每個字母數(shù)字要按最多/下載數(shù)據(jù)的緣由。帶上地圖！行進時用一是利用GPS確定自己在地圖上的位置，二是依據(jù)導實際路線資料保存，供后人使用。無圖使用這是更為常見的使用方式。a、使用路點定點：常用于確定巖壁坐標、探洞時確定洞口坐標或其他象線路起點、轉(zhuǎn)折、宿營點的坐標。用法簡潔，MARK一個坐標就行了。找點：所要找的地點坐標必需已經(jīng)以路標(landmark/waypoint)的形式存在于GPSMARK/GOTO的目的路標，然后轉(zhuǎn)到“導向”頁面，上面會顯示你離目標的距離、速度、目標方向角等數(shù)據(jù)，按方向角即可。b、使用路線輸入路線：假設(shè)能找到以前去過的朋友記錄的路線信息，把它們輸入GPS形激活，依據(jù)和“找點”一樣的方式，“導向”頁會引導你走向路線的第一個點，一旦到達，線路上你當前位置對應(yīng)的下一個點。c、回溯回溯功能實際是輸入線路(route)的一種特別方法，它在原路返回時格外好使。但有些留意事項，路之苦了！什么是RTK常規(guī)的GPSRTK態(tài)實時差分〔Real-timekinematic〕GPS放樣、地形測圖，各種掌握測量帶來了曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。高精度的GPSRTKRTKGPS流淌站可隨時給出厘米級定位結(jié)果。RTKRTK〔9600RTK各種掌握測量傳統(tǒng)的大地測量、工程掌握測量承受三角網(wǎng)、導線網(wǎng)方法來施測，不僅費工