GPS课件第1讲

1、GPSGPS原理与应用原理与应用第一次课第一次课The Overview of Global Positioning SystemThe Overview of Global Positioning SystemGPS主要内容主要内容GPS概述概述( (理解理解) )Overview of GPSOverview of GPSGPS定位的基本原理定位的基本原理( (理解理解) )Basic Principles of GPSBasic Principles of GPS PositioningPositioningGPS的发展历程的发展历程( (了解了解) )Development of GP

2、SDevelopment of GPSGPS的构成的构成( (熟记熟记) )Components of GPSComponents of GPS一、一、 GPS概述概述(Overview of GPS) Navigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System 导航星测时与测距全球定位系统导航星测时与测距全球定位系统 简称简称GPSGPSGPS的英文全称的英文全称一、一、 GPS概述概述(Overview of GPS) Global Navigation Satellite System 全球导航卫星系统全球导航卫星系

3、统 简称简称GNSSGNSSGNSS的英文全称的英文全称一、一、 GPS概述概述(Overview of GPS) GPS技术本是美国国防部研发的技术本是美国国防部研发的,以导航和以导航和收集情报为目的空间定位系统，但后来的研究收集情报为目的空间定位系统，但后来的研究发现发现,利用利用GPS系统系统可以实现毫米级（厘米级）可以实现毫米级（厘米级）的静态（动态）相对定位，并且具有观测点之的静态（动态）相对定位，并且具有观测点之间无需相互通视、观测点间的图形结构与精度间无需相互通视、观测点间的图形结构与精度关系不大、观测全天候、全自动的的技术优势关系不大、观测全天候、全自动的的技术优势，因此因此G

4、PS技术在测量领域迅速的得到了广泛应技术在测量领域迅速的得到了广泛应用用。意义意义一、一、 GPS概述概述(Overview of GPS)先修课程先修课程一、一、 GPS概述概述(Overview of GPS) GPS是一极其复杂的庞大技术系统，涉及是一极其复杂的庞大技术系统，涉及众多的知识领域，许多内容超出了专业研究的众多的知识领域，许多内容超出了专业研究的范围，所以在有限的学时内，范围，所以在有限的学时内，本课程学习仅限本课程学习仅限于在测量领域较为成熟的应用方面。于在测量领域较为成熟的应用方面。学习重点学习重点一、一、 GPS概述概述(Overview of GPS) 1 1、掌握、

5、掌握GPSGPS系统的构成与定位原理系统的构成与定位原理2 2、理解消除或削弱、理解消除或削弱GPSGPS误差取得高精度相对定误差取得高精度相对定 位的理论与方法位的理论与方法3 3、掌握、掌握GPSGPS建立工程控制网的观测方法、步骤建立工程控制网的观测方法、步骤4 4、掌握、掌握GPSGPS数据处理的原理与方法数据处理的原理与方法5 5、掌握、掌握GPSGPS双频动态差分技术及其应用双频动态差分技术及其应用重点掌握重点掌握一、一、 GPS概述概述(Overview of GPS)系统原理方面：系统原理方面：Pratap Misra、James BAO-YEN- TSUI、鲁郁、刘基余、鲁郁

6、、刘基余 测量应用与数测量应用与数 据处理方面：李征航、徐绍铨、黄劲松、据处理方面：李征航、徐绍铨、黄劲松、 张小红张小红 、王解先、王解先参考书参考书一、一、 GPS概述概述(Overview of GPS) IGS国际国际GPS服务机构服务机构 （International GPS Service） IGS网站：网站：网站网站主要内容主要内容GPS概述概述Overview of GPSOverview of GPSGPS定位的基本原理定位的基本原理Basic Principles of GPSBasic Principles of G

7、PS PositioningPositioningGPSGPS的发展历程的发展历程Development of GPSDevelopment of GPSGPSGPS的构成的构成Components of GPSComponents of GPS二、二、GPS定位的基本原理定位的基本原理 Basic Principles of GPSBasic Principles of GPS PositioningPositioning 阈值阈值隐含条件：隐含条件：2221111SSSXXYYZZ2222222SSSXXYYZZ2223333SSSXXYYZZ222earthXYZRS1S2S3实质实质：

8、空间距离后方交会空间距离后方交会 Slide 13)(ta( )a tt时刻tt +t时刻)(ta)(tta二、二、GPS定位的基本原理定位的基本原理 Basic Principles of GPSBasic Principles of GPS PositioningPositioningtc 主要内容主要内容GPS概述概述Overview of GPSOverview of GPSGPS定位的基本原理定位的基本原理Basic Principles of GPSBasic Principles of GPS PositioningPositioningGPSGPS的发展历程的发展历程Devel

9、opment of GPSDevelopment of GPSGPSGPS的构成的构成Components of GPSComponents of GPS三、三、GPS的发展历程的发展历程Development of GPSDevelopment of GPS3.1 GPS系统的概念构思和分析测试阶段系统的概念构思和分析测试阶段 （1973-1979） 3.2 GPS系统发展建设阶段系统发展建设阶段 （1980-1989） 3.3 GPS系统建成并进入完全运作能力阶段系统建成并进入完全运作能力阶段 (1990-1999) 3.4 GPS现代化计划更新阶段现代化计划更新阶段 （2000-2030

10、）三、三、GPS的发展历程的发展历程Development of GPSDevelopment of GPS1994年年GPS系统建成投入运行系统建成投入运行GPS卫星定位系统采用的体制：卫星定位系统采用的体制：多星、中轨、测距多星、中轨、测距GPS卫星定位系统的功能目标：卫星定位系统的功能目标： 为世界上空中、陆地、海洋用户全天候、连续为世界上空中、陆地、海洋用户全天候、连续 地地提供精确的三维位置、三维速度及时间信提供精确的三维位置、三维速度及时间信 息息，具有实时性的导航、定位和授时功能。，具有实时性的导航、定位和授时功能。 目前目前GPS并不是全球唯一并不是全球唯一的卫星定位系统，前的

11、卫星定位系统，前苏联、中国和欧洲国家的科学家也都致力于建苏联、中国和欧洲国家的科学家也都致力于建设各自的卫星导航系统设各自的卫星导航系统 三、三、GPS的发展历程的发展历程Development of GPSDevelopment of GPS中欧卫星导航系统之争中欧卫星导航系统之争 三、三、GPS的发展历程的发展历程Development of GPSDevelopment of GPS2015年：北斗二号卫星导航系统覆盖全球不逊于年：北斗二号卫星导航系统覆盖全球不逊于GPS主要内容主要内容GPS概述概述Overview of GPSOverview of GPSGPS定位的基本原理定位的基

12、本原理Basic Principles of GPSBasic Principles of GPS PositioningPositioningGPSGPS的发展历程的发展历程Development of GPSDevelopment of GPSGPSGPS的构成的构成Components of GPSComponents of GPS四、四、GPS的构成的构成Components of GPSComponents of GPS4.1 空间星座部分空间星座部分4.2 地面监控部分地面监控部分4.3 用户设备部分用户设备部分四、四、GPS的构成的构成Components of GPSCompo

13、nents of GPS由约由约32颗卫星组成颗卫星组成卫星分布在卫星分布在6个轨道面个轨道面轨道面倾角：轨道面倾角：55度度运行周期运行周期11小时小时58分分（顾及地球自转，地球顾及地球自转，地球-卫卫星的几何关系每天提前星的几何关系每天提前4min重复一次）重复一次）轨道高度约为轨道高度约为2万公里万公里卫星钟稳定度：卫星钟稳定度：10的负的负12次方次方目前目前可见星数：可见星数：411颗颗 空间星座部分空间星座部分四、四、GPS的构成的构成Components of GPSComponents of GPS空间星座部分空间星座部分四、四、GPS的构成的构成Components of

14、GPSComponents of GPS地面监控部分地面监控部分地面监控部分组成：地面监控部分组成：（1）主控站：）主控站：1个，个， Colorado springs(科罗拉多科罗拉多.斯平士斯平士)（2）监测站：）监测站：5个，主控站、注入站及个，主控站、注入站及Hawaii(夏夏威夷威夷)（3）注入站：）注入站：3个个Ascencion(阿森松群岛阿森松群岛)、 Diego Garcia(迭哥伽西亚迭哥伽西亚)、kwajalein(卡瓦加兰卡瓦加兰)（4）通讯与辅助系统）通讯与辅助系统四、四、GPS的构成的构成Components of GPSComponents of GPS地面监控部

15、分地面监控部分四、四、GPS的构成的构成Components of GPSComponents of GPS地面监控部分地面监控部分四、四、GPS的构成的构成Components of GPSComponents of GPS用户设备部分用户设备部分地面用户部分主要是地面用户部分主要是指各种类型的指各种类型的GPSGPS信号信号接收机接收机四、四、GPS的构成的构成Components of GPSComponents of GPS用户设备部分用户设备部分四、四、GPS的构成的构成Components of GPSComponents of GPS用户设备部分用户设备部分四、四、GPS的构成的

16、构成Components of GPSComponents of GPS用户设备部分用户设备部分四、四、GPS的构成的构成Components of GPSComponents of GPS用户设备部分用户设备部分四、四、GPS的构成的构成Components of GPSComponents of GPS用户设备部分用户设备部分四、四、GPS的构成的构成Components of GPSComponents of GPS用户设备部分用户设备部分四、四、GPS的构成的构成Components of GPSComponents of GPS用户设备部分用户设备部分四、四、GPS的构成的构成Components of GPSComponents of GPS用户设备部分用户设备部分四、四、GPS的构成的构成Components of GPSComponents of GPS用户设备部分用户设备部分