GPS技术知识总结1

《GPS测量技术》11、几种卫星定位技术的简介（1）、卫星多普勒定位系统：1958年12月，美国海军武器试验室和霍斯金大学物理实验室为“北极星”核潜艇研制的全球定位系统。美国海军导航卫星系统（NNSS）；⑴组成：由6颗空中卫星（卫星星座），和地面跟踪网以及用户接收机部分组成；⑵特点：①运行轨道接近圆形②轨道倾角约90°③卫星高度1100km④周期107min⑤隔2h观测到其中一颗卫星；⑶缺陷：①卫星数目少②卫星高度低③时间间隔长（1996年12月31日关闭）（2）、GLONASS卫星定位系统（全球导航卫星系统）：是由前苏联国防部于1982年开始研发的第二代军用卫星导航系统，从1982年10月12日发射第一颗卫星开始，到1996年1月18日，最终布满24颗（21颗工作卫星，3颗备用卫星），24颗星均匀分布在3个近圆形轨道平面上，这3个轨道平面两两相隔120°，每个轨道面有8颗卫星，同平面内的卫星之间相隔45°，轨道高度19100km，运行周期11h15min，轨道倾角64.8°，寿命4.5年以上，后来用于民用。（3）、NAVSAT卫星导航系统：是欧洲空间局（ESA）为民用筹建，由6颗同步卫星（GEO）分布在1个轨道面上，12颗高椭圆轨道卫星（HEO）分布在6个轨道面上，同一地点至少可见到4颗卫星（4）、伽利略全球卫星导航系统：是一个由欧洲自主独立运营的，由军方控制的多模式全球卫星导航定位系统，欧盟分别于2005年12月28日和2008年4月26日成功发射两颗试验卫星———GIOVE-A和GIOVE-B,对系统专用新导航信号等关键技术进行测试。由30颗卫星（27颗工作卫星和3颗备用卫星）组成。30颗卫星部署在3个高度圆轨道面上，轨道高度23616km，星座对地面覆盖良好。在欧洲建立两个控制中心，用于民用卫星导航定位系统。（5）、我国的“北斗”导航卫星定位系统（Compass）：是根据我国著名科学家陈芳允院士1985年提出的建立我国卫星导航定位系统的建议而自主开发建立的全球导航定位系统。1994年立项，经方案设计、卫星研制和发射，至2003年12月，系统正式运行。该系统利用两颗卫星进行导航和定位，又称双星导航定位系统（北斗一号系统）。2004年国务院批准建设北斗二号系统，自2009年进入网组发射阶段以来，进行了较密集的发射。截至2010年11月1日已有6颗卫星在轨运行，计划到2020年前建成。北斗系统由空间段、地面运控中心和应用系统组成。空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地球静止轨道卫星分别位于东经58.75°、80°、110.5°、140°和160°。非静止轨道卫星又27颗中圆轨道和3颗倾斜同步轨道卫星组成。2、GPS卫星定位系统。由三部分组成，分别为，空间星座部分：24颗卫星，分布在6个轨道倾角（相对于地球的赤道）是55º的轨道面上，每个轨道面上分布4颗卫星，每相邻两轨道平面之间的夹角为60º，每个轨道面上相邻两颗卫星之间的夹角为90º。轨道平均高度为20200KM。卫星运行的周期为11小时58分，因此地面观测者每天将提前4分钟见到同一颗GPS卫星。每天最少见到地平线以上4颗最多见到11颗卫星。为了解算测站的三维坐标，最少必须观测4颗GPS卫星。地面监控部分：主控站1个，监测站5个，注入站3个。用户接收部分。3、GPS测量的特点?8个方面：①用途广、功能多②定位精度高③实时定位④观测时间短⑤观测点之间无需通视⑥操作简单⑦提供全球统一的三维坐标（WGS-84）⑧全球全天候作业4、GPS卫星信号由三部分组成。载波：L1，L2载波。测距码：C/A码（粗捕获码），P码（精码），L2C码。导航电文（数据码）：5、导航电文的定义：是用户利用GPS定位和导航所需的基础数据，由GPS卫星向用户播发GPS卫星的导航电文提供卫星在空间位置、卫星的工作状态、卫星钟的修正参数、电离层延迟修正参数等信息。这些信息是以二进制码的形式按规定格式编码，发给用户接收机，所以又称为数据码（也成为D码）。6、卫星的轨道参数为：见图1-1图1-1卫星的轨道参数as--轨道椭圆的长半径，es—轨道椭圆偏心率，fs—真近点角，Ωs—升交点赤经，i—轨道面倾角，ωs—近地点角距，7、GPS卫星的星历。（1）、星历：描述某一时刻卫星运动轨道的参数及其变率称为卫星的星历。（2）、预报星历的定义：预报星历是通过卫星发射的导航电文传递给用户，用户接收到这些信号进行解码即可获得所需要的卫星星历，即预报星历。预报星历是根据跟踪站前一段时间的观测资料外推的参考轨道参数，并加入轨道的摄动改正后获得的外推星历。（3）、后处理星历的定义：后处理星历是一些国家的某些部门根据各自建立的跟踪站所获得的精密观测资料，应用与预报星历相似的计算方法计算出的卫星星历，它是不包含外推误差的实测星历，其精度可达米级并有望提高至分米级。8、GPS定位的原理：利用GPS进行定位，就是把卫星视为“动态”的控制点，在已知起瞬时坐标的条件下，以GPS卫星和用户接收机天线之间的距离为观测量，进行空间距离后方交会，从而确定用户接收机天线所处的位置。9、GPS定位的分类：（1）按参考点位置的不同，分为：单点定位：绝对定位是在协议地球坐标系中，利用一台接收机来测定该点相对于协议地球质心的位置，也叫单点定位。相对定位：是在协议地球坐标系中，利用两台以上的接收机测定观测点至某一地面参考点（已知点）之间的相对位置，也就是测定地面参考点到未知点的坐标增量。（2）按用户接收机在作业中的运动状态不同分为：静态定位：是在定位过程中，将接收机安置在测站点上并固定；动态定位：是在定位过程中，接收机处于运动状态；10、GPS定位过程中，为什么必须最少观测4颗卫星？用距离交会的方法求解P点的三维坐标，必须先通过GPS电文解译出4颗GPS卫星的三维坐标,再通过下列公式才能计算出p点的三维坐标公式：ρ1=+cδtρ2=+cδt ρ3=+cδt ρ4=+cδt11、在GPS外业测量的过程中，PDOP值越小越好。12、减弱星历误差的途径是什么？①忽略轨道误差②同步观测值求差③采用轨道改进法处理观测数据13、何为相对论效应？是由卫星钟所处的状态（运动速度和重力位）不同而引发的卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差的现象。14、何为多路径效应？多路径效