电磁波与全球定位系统(GPS)背景资料

电磁波与全球定位系统〔GPS〕什么是全球定位系统〔GPS〕全球定位系统〔GlobalPositioningSystemGPS〕7020年，耗资200亿美元，于199410GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得宽阔测绘工作者的信任，并成功地应用于大地测量、工程测量、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、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。全球定位系统(GlobalPositioningSystemGPS)是美国其次代卫星导航系统。是统一样，全球定位系统由空间局部、地面监控局部和用户接收机三大局部组成。242.0221+31158〔每轨道面四颗55〔DO的全球导航力量。GPS用户接GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗GPS任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星对每颗GPS全球定位系统具有性能好、精度高、应用广的特点，是迄今最好的导航定位系统。随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断地开拓，目前已普及国民经济各种部门，并开头逐步深入人们的日常生活。GPSGPS米〔各个卫星不同，随时变化；以及GPS系统信息，如卫星状况等。GPS0A码测得的伪距称为UA20PP2GPS接收机对收到的卫星信号，进展解码或承受其它技术，将调制在载波上的信息去掉后，就可以恢复载波。严格而言，载波相位应被称为载波拍频相位，它是收到的受多普勒频移影响的卫星信号载波相位与接收机本机振荡产生信号相位之差精度也只能承受相位观测值。按定位方式，GPS定位分为单点定位和相对定位〔差分定位。单点定位就是依据一台〔差分定位是依据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相相位观测值进展相对定位。在GPS位计算时还要受到卫星播送星历误差的影响差的主要局部，在精度要求高，接收机间距离较远时〔大气有明显差异，应选用双频接收机。30100差分定位，或用于测量放样等的厘米级的相位差分定位RT，实时差分定位需要数据链静止，则称为静态定位，在进展掌握网观测时，一般均承受这种方式由几台接收机同时GPS机，是接收机中性能最好的一类。目前，GPS已经能够到达地壳形变观测的精度要求，IGSGPSGPS空间局部—GPS地面掌握局部—地面监控系统；用户设备局部—GPS信号接收机。GPSGPS213GPS〔21+3〕GPS星座。24655606090度，一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应30在两万公里高空的GPS124GPS卫星。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到411GPS4颗GPS卫4颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有肯定的影响。对于某地某时，甚至不能测得准确的点位坐标，这种时间段叫做“间隙段”。但这种时间间?GPS地面监控系统对于导航定位来说，GPS星放射的星历—描述卫星运动及其轨道的的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统供给的。卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否始终沿着预定轨道运行，都要由地面设备进展监测和掌握。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准—GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间，求出钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。GPS信号接收机GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按肯定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进展变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS静态定位中，GPSGPS卫星的过程中固定不变，接收机高精度地GPSGPSGPS接收机测定一个运动物体的运行轨迹。GPS信号接收机所位于的运动物体叫做载体〔如航行中的船舰，空中的飞机，行走的车辆等。载体上的GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中相对地球而运动，接收机用GPS信号实时地测得运动载体的状态参数〔瞬间三维位置和三维速度。接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包，构成完整的GPS用户设备。GPS接收机的构造分为天线单元和接收单元两大局部。对于测地型接收机来说，两个单元一般分成两个独立的部件，观测时将天线单元安置在测站上，接收单元置于测站四周的适当地方，用电缆线将两者连接成一个整机。也有的将天线单元和接收单元制作成一个整体，观GPS接收机一般用蓄电池做电源。同时承受机内机外两种直流电源。设置机内电池的目后，机内电池为RAMGPSGPS于周密相对定位时，其双频接收机精度可达5mm+1PPM.D，单频接收机在肯定距离内精度可达10mm+2PPM.D。用于差分定位其精度可达亚米级至厘米级。目前，各种类型的GPSGPSGLONASS兼容的全球导航定位系统接收机已经问世。GPSGPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供很多用户共享的信息资源。对于陆地、海GPSGPSGPSGPSGPS接收机，产品也有几百种。这些产品可以依据原理、用途、功能等来分类。按接收机的用途分类：导航型接收机--此类型接收机主要用于运动载体的导航速度。这类接收机一般承受C/A码伪距测量，单点实时定位精度较低，一般为±25mm，有SA影响时为±100mm。这类接收机价格廉价，应用广泛。依据应用领域的不同，此类接收空型——用于飞机导航定位。由于飞机运行速度快，因此，在航空上用的接收机要求能适应高速运动。星载型——用于卫星的导航定位。由于卫星的速度高达7km/s以上，因此对接收机的要求更高。器构造简单，价格较贵。授时型接收机--这类接收机主要利用GPS天文台及无线电通讯中时间同步。按接收机的载波频率分类：单频接收机--单频接收机只能接收L1载波信号，测定载波相位观测值进展定位。由于不能有效消退电离层延迟影响，单频接收机只适用于短基线〔<15km〕的周密定位。双频接收机--双频接收机可以同时接收L1，L2载波信号。利用双频对电离层延迟的不一样，可以消退电离层对电磁波信号的延迟的影响，因此双频接收机可用于长达几千公里的周密定位。按接收机通道数分类：GPS接收机能同时接收多颗GPS卫星的信号，为了分别接收到的不同卫星的信号，以实具有的通道种类可分为：多通道接收机序贯穿道接收机多路多用通道接收机按接收机工作原理分类：码相关型接收机--码相关型接收机是利用码相关技术得到伪距观测值。平方型接收机--平方型接收机是利用载波信号的平方技术去掉调制信号,来恢复完整的载波信号通过相位计测定接收机内产生的载波信号与接收到的载波信号之间的相位差，测定伪距观测值。以得到载波相位观测值。干预型接收机--这种接收机是将GPS站间距离。如何使用GPS〔一〕GPS作为野外定位的最正确工具，在户外运动中有广泛的应用，在国内也可以越来越常常地观察有人使用了。GPS不象电视或收音机，翻开就能用，它更象一架相机，你需要有肯定的技巧。现在介绍一些GPS首先大家要弄清使用GPS时常遇到的一些术语：坐标(coordinate)有23维两种坐标表示，当GPS433它只能计算出2维坐标：精度和纬度，这时它可能还会显示高度数据，但这数据是无效的。大局部GPS不仅能以经/纬度(Lat/Long)的方式，显示坐标，而且还可以用UTM(UniversalTransverseMercator)等坐标系统显示坐标但我们一般还是使用LAT/LONG由你所使用的地图的坐标系统打算的。坐标的精度在SelectiveAvailability(美国防部为GPSGPS100-50星信号的多少和强弱而定，假设依据GPS的指示，说你已经到达，那么四周看看，应当在大约一个足球场大小的面积内觉察你的目标的。SASA15(GPS性能介绍上说的精度都给的是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并把各位数字转变一对应地面移动多少米记住GPS有英制和公制两种方式，进GPS的SETUP显示也都会成公制的了。路标(LandmarkorWaypoint)GPS内存中保存的一个点的坐标值。在有GPS时，按一下“MARK“键，就会把当前点记成一个路标，它有个默认的一般是象“LMK04“之类的GPS3)的根底。标记路标是GPS你也可以从地图上读出一个地点的坐标，手工或通过计算机接口输入GPS，成为一个路标。一个路标可以将来用于GOTO5)的目标，也可以选进一条路线Route，见3.)作为一个支点。一般GPS500路线(ROUTE)路线是GPS标，还可以包括假设干中间点的坐标，每两个坐标点之间的线段叫一条“腿“(leg)。常见GPS2030/计算机输入数值，输入的路点同时做为一个路标(Waypoint/Landmark)保存。实际上一条路线的“(Activity)5)功能的目标。前进方向(Heading)GPS没有指北针的功能，静止不动时它是不知道方向的。但GPS每隔一秒更一次当前地点信息，每一点的坐标和上一点的坐标一比较GPS头指的方向，它老人家是不知道自己的脑袋和运动路线是成多少度角的GPS示的，这个度数是手表表盘朝上，12GPS还可以用的位移和时间计算的。导向(Bearing)导向功能在以下条件下起作用：a、以设定“走向“(GOTO)目标。“走向“目标的设定可以按“GOTO“键，然后从列表中选择一个路标。以后“导向“功能将导向此路标。b、目前有活泼路线(Activityroute)。活泼路线一般在设置->路线菜单下设定。假设个路点。在“导向“页面上部都会标有当前导向路点名称(“ROUTE“里的点也是知名称的)。它是依据GPS把前进方向GPS目标方向的偏角，跟着这个箭头就能找到目标。日出日落时间(Sunset/raisetime)大多数GPS这在打算动身/宿营时间时是有用的。这个时间是GPS依据当地经度和日期计算得到的，是小时以上。GPS的时间是从卫星信号得到的格林尼制时间，在设置(setup)菜单里可以设置本地的时间偏移，对中国来说，应设+8脚印线(Plottrail)GPS每秒更一次坐标信息，所以可以记载自己的运动轨迹。一般GPS能记录1024个以上脚印点，在一个专用页面上，以可调比例尺显示移动轨迹。脚印点的采样有自动和定时两种方式自动采样由GPS自动打算脚印点的采样方式一般是只记录方向转折点，长距离直线行走时不记点；定时采样可以规定采样时间间隔，比方30秒、一分钟、5分钟或其他时间，每隔这么长时间记一个脚印点。在脚印线页面上可以清楚地看到自己脚印的水平投影。你可以开头记录、停顿记录、设置方式或清空脚印线。“脚印”线上的点都没知名字，不能单独引用，查看其坐标，主要用来画路线图(计算机下载路线?)和“回溯”功能。很多GPS有一种叫做“回溯”(Traceback)的功能，使用此功能时，它会把脚印线转化为一条“路线”(ROUTE)，路点的选择是由GPS内部程序完成的一般是选用脚印线上大的转折点。 同时，把此路线激活为活动路线，用户即可按导向功能原路返回。要留意的是回溯功能一般会把回溯路线放进某一默认路线(比方route0)中，看你GPS的说明书，使用前要先检查此线路是否已有数据假设有要先用拷贝功能复制到另一条空线路中去，以免掩盖。回溯路线上的各路点用系统默认的临时名字如“T001“之类有的GPS定其次条回溯路线时会重用这些名字这时即使你已经把旧的路线做了拷贝由于路点引用的名字被重用了，所以路线也会转变，不是原来那条回溯路线了。请查看GPS的使用说明书，并试用以明确你的状况有必要的话对于需要长期保存的TraceBack路线要拷贝到空闲路线，并重命名全部路点名字。如何使用GPS〔二〕GPSGPS20-30GPS可以在没有电池时保证内存中的各种数据不会丧失。由于GPS在静止时没有方向指示功能，所以同时带上一个小巧的指北针是有用的。标记路标时，GPSLMK001之类，难于记忆，虽可改成一个比较好记一些的名字，但一是输入不便，用上下箭头选字母很费力，二是一般只能起很短的英文名字，比方69再带上一个小的录音机/采访机随时记录，是个不错的方法。有地图使用GPS难得，GPS使用效果受到肯定限制。“万一”你有目的地四周的准确地图，则可以预先规划线路，先做地图上规划，制定行程打算，可以依据线路的简单状况和里程，建立一条或多条线路(ROUTEGPS(legs),并把一些单独的标志点作为路标(Landmark/Waypoint)输入GPSGPS事情，请想一下，每个路标就要输入名字、坐标等20多个字母数字，每个字母数字要按最多/下载数据的缘由。带上地图！行进时用一是利用GPS确定自己在地图上的位置，二是依据导实际路线资料保存，供后人使用。无图使用这是更为常见的使用方式。a、使用路点定点：常用于确定岩壁坐标、探洞时确定洞口坐标或其他象线路起点、转折、宿营点的坐标。用法简洁，MARK一个坐标就行了。找点：所要找的地点坐标必需已经以路标(landmark/waypoint)的形式存在于GPSMARK/GOTO的目的路标，然后转到“导向”页面，上面会显示你离目标的距离、速度、目标方向角等数据，按方向角即可。b、使用路线输入路线：假设能找到以前去过的朋友记录的路线信息，把它们输入GPS形激活，依据和“找点”一样的方式，“导向”页会引导你走向路线的第一个点，一旦到达，线路上你当前位置对应的下一个点。c、回溯回溯功能实际是输入线路(route)的一种特别方法，它在原路返回时格外好使。但有些留意事项，路之苦了！什么是RTK常规的GPSRTK态实时差分〔Real-timekinematic〕GPS放样、地形测图，各种掌握测量带来了曙光，极大地提高了外业作业效率。高精度的GPSRTKRTKGPS流淌站可随时给出厘米级定位结果。RTKRTK〔9600RTK各种掌握测量传统的大地测量、工程掌握测量承受三角网、导线网方法来施测，不仅费工