2013GPS第五章.ppt
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1、,第五章 GPS定位技术,主要内容,概述 GPS系统的组成 GPS定位的基本原理 GPS定位方法 GPS的应用,5-1 概述 全球定位系统(GPS)是“利用卫星定时和测距进行导航全球定位系统 Navigation System Timing and Ranging/Global Positioning System的简称。 该系统是美国从70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星无线电导航与定位系统。 特点:全球覆盖、全天候、高精度、自动化、实时三维动态定位、高效益无用户数量限制、应用广泛等。 应用:大地测量、工
2、程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等领域。其应用领域还在不断地拓展,遍及国民经济各种部门,并逐步深入人们的日常生活。从而给测绘学科带来了一场深刻的技术革命。,GPS卫星,相对于经典的测量技术来说,这一新技术的主要特点 如下: 测站之间无需通视:因而不再需要建造觇标,可减少测量工作经费和时间,同时也使点位的选择变得甚为灵活。 b) 高精度三维定位:GPS可以精确测定测站的平面位置和大地高。 c) 观测时间短:快速静态相对定位法,观测时间可少至数分钟;实时动态定位(RTK) 可提供厘米级的实时三维定位。 d) 操作简便:GPS测量自动化程度很
3、高,操作员的主要任务只是安置并开关仪器,量取仪器高,监视仪器的工作状态等。接收机自动完成观测工作,如卫星捕获,跟踪观测和记录等。GPS数据处理也由软件自动完成。 e) 全天候作业:GPS接收机可以在任何地点(卫星信号不被遮挡的情况下),任何时间连续地进行,一般也不受天气状况的影响。,5-2 GPS系统的组成 GPS定位技术: 空中GPS卫星向地面发射信号,地面用户接收机实时地连续接收,并计算出接收机位置。 GPS的组成: (1) GPS卫星星座(空间部分); (2) 地面监控系统(地面控制部分); (3) GPS用户接收机(信号接收处理部分)。,GPS 系统的组成,一、空间部分(GPS卫星星座
4、), 共有24颗GPS工作卫星构成GPS卫星星座。 地球上任何地方、高度角在15以上的空间,可同时观测到412颗卫星, 卫星分布在6个面相对于地球赤道面倾斜角为55的近圆形轨道面上, 12 小 时 绕 轨 道 一 周 可 见 时 间 为 4-5 小 时 设计寿命为 7.5 年 高度距地面约2.02万km。,GPS星座示意图,GPS卫星基本功能 : 接收和储存由地面监控站发来的跟踪监测信息; 受地面监控站的指令,调整卫星姿态和启用备用卫星; 进行必要的数据处理工作; 通过星载的高精度原子钟提供精密的标准时间; 向用户广播GPS信号。,二、地面监控部分 地面监控系统:由一个主控站、三个注入站 和五
5、个监测站 组成。 主控站作用: 收集各个监测站所测观测值、环境要素等数据,计算每颗GPS卫星的星历、时钟改正量、状态数据、以及信号的大气层传播改正,并按一定的形式编制成导航电文,传送到主控站:此外还控制和监视其余站的工作情况并管理调度GPS卫星。 注入站作用: 将主控站传来的导航电文,分别注入到相应的GPS卫星中,通过卫星将导航电文传递给地面上的广大用户。 导航电文:GPS用户所需要的一项重要信息,通过导航电文能确定GPS卫星在各时刻的具体位置。 监测站主要任务: 为主控站编算导航电文提供原始观测数据。每个监测站上都有GPS接收机对所见卫星观测,采集环境要素等数据,经初步处理后发往主控站。,三
6、、用户设备部分 用户要实现利用GPS进行导航和定位的目的,还需要GPS接收机,即用户设备部分。 用户设备部分作用:接收GPS卫星发射的信号,获得必要的导航和定位信息及观测量,经数据处理后获得观测时刻接收机的位置坐标。 用户设备部分主要由GPS接收机硬件和数据处理软件组成。 GPS接收机分类方法:较精密的双频接收机,稍为便宜的单频接收机。 所有GPS接收机生产厂家一般都随机提供数据处理软件包,但其作用是有限的。国际上有一些科研机构为了克服商用数据处理软件的不足,已经开发研制了多种精密的GPS数据后处理软件包。,GPS接收机的基本类型分导航型、大地型和授时型。,1. 导航型接收机 此类型接收机主要
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- 2013 GPS 第五
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