GPS技术定位技术原理

1、GPS定位原理及其在测量中的应用现状，片假名计程仪，一.概要二. GPS定位概要三. GPS定位和GNSS定位四. CGSC2000国家坐标系介绍，一.最近现代的普通(地面)定位方法， 采用的仪器设备尺寸：铟钢光学仪器：经纬仪水平仪激光和红外设备：测距器采用各种技术集成仪器：全站仪无线电、微波仪器： Loran-C、雷达观测方法角度或方向观测距离观测距离差观测、1 .概要、2 .通常(地面) 必须保证在定位方法的临界观测点之间预先布置很多地面测量控制点/地面站很难在云同步上准确地确定点的三次元坐标，很难确定地底坐标平面，标高控制网破坏严重，很多点都很难找到观测到的气候， 环境条件限制控制网中存

2、在误差，必须保证精度不高、测量控制点分布不均的平面点多在山顶，测量区平面与标高控制相分离，没有统一的操纵系统。 全球定位系统GPS是全方位实时三次元导航仪表和定位能力的下一代卫星导航仪表和定位系统。 在通讯行业，在交通、运输部门、地理信息系统、电子商业领域，计算机制造商、通讯设备厂商均被称为继通讯、网际网络之后的第三大信息技术增长点。 GPS的优点：目前的GPS应用现状：绝大多数控制测量用GPS是RTK测量技术全面普及的高智能亚米级掌上GPS，无需在工作站之间贯通数学模型，可在云同步确定点的三次元坐标易于观测365天，即使长距离也能得到高精度的定位结果4.GPS定位技术的优点和应用，1 .概要

3、、全球定位系统的全球定位系统GPS是英语的完整名称，是导航仪表测星时和测距全球定位系统，简称GPS有时也被称为NAVSTAR GPS。 根据伍德en于1985年发表的定义，NAVSTAR汽车卫星导航系统(GPS )是美国国防部开发的，可以满足军队在地面或近地点空间上以通用参照系获取位置、速度、时间信息的要求。 1. GPS定位系统概况2.GPS定位概况2.GPS发展简史1957年1.0月4日首次发射人造卫星sptnik(su )。 1958年1.2月开始设计导航卫星(nnss )传输(即子午卫星系统)。 1964年1月这个系统正式启动了。 1967年7月，系统被解密为民用。 1973年1.2月

4、，美国国防部(DOD )批准了GPS的开发。 1978年2月2.2，第一颗GPS试验卫星发射。 1989年2月1.4，第一颗GPS工作卫星发射。 1991年，海湾战争中，GPS首次大规模地用于实战。 1993年成立了IGS。 1995年7月1.7，GPS达到了FOC完全运行能力(fulloperationalability )。 1999年1月2.5，美国副大统领戈尔，投资了4.0亿美元的美日元，进行GPS的现代化。 1999年8月2.1/2.2的晚上，GPS发生了GPS周末反转(EOW )问题。 2000年1月1日，Y2K问题。 2000年5月1日，美国克林顿大统领宣布GPS中止了SA的实施

5、。(实际中止实施SA的是5月2日)，3.GPS定位的概要，3.GPS的系统构成由空间部分、地面部分和用户部分等构成，3.GPS定位的概要，3.1空间部分(Space Segment) GPS卫星星座设计星座： 21.21颗正式的工作卫星3个活动的备用卫星6个平均轨道高度20200km轨道倾角5.5，周期11h 58min (考虑地球自转，地球-卫星的几何关系每天在4min前重复)保证在2.4时间，在高度角1.5以上，48个卫星的当前星座： 2.8个，能够云同步观测到2.gps定位概要的GPS卫星的作用：接收导航消息， 生成用于导航定位的信号(测距查询密码、载波)，发送用于导航定位的信号(利用双

6、向调制技术在载波上调制的测距查询密码和导航电文)，接收地面指令，并相应地操作其他特殊用途，例如通讯、核爆炸等。 主要设备太阳能电池片板的原子时仪(2台，2台注音字镭表)的信号生成和发射装置，2.gps定位的概要，GPS卫星类型的试验卫星： Block工作卫星： blockblock :记忆历书能力1.4日，SA和as block a (高级) :卫星间通讯记忆历书能力为180天SV35和SV36是激光逆blockr (replacement/repleniishment ) :可以追踪卫星间相互通讯的Block F(Follow On ) :下一代GPS卫星、第三民间频率、Block IIA、

7、blockiiia 增设block IIF2. GPS定位概要，3.2地面监视部(Ground Segment )的主要站点： 1个监视站点： 5个注入站点： 3个通讯和辅助系统，2.GPS定位概要，主要站点：协调和管理地面监视系统： 1) 2 )提供汽车卫星导航系统的时间基准。 3 )调节偏离轨道的卫星，使其沿预定轨道运行。 4 )代替故障的卫星监视站启用备用卫星：观测资料由计算机进行初步处理，存储到主控制站进行传输，确定卫星轨道。 1 )跟踪观测卫星；2 )记录气象数据；3 )将数据发送到主站的注入站：主要任务是在主站的控制下，将主站估计和作成的卫星历书、钟差、导航电文和其它控制指令等注入

8、该卫星的存储系统中，监视注入信息的精准性。 二、GPS定位概述、二、GPS定位概述、三. 3用户段构成用户接收机接收GPS传输的无线电信号、获得必要的定位I信息和观测测量，通过数据处理完成定位工作。 由GPS接收机、数据处理软件、微处理器和终端设备组成。 是吗？ 2.GPS定位概要，1.GPS定位原理卫星不断发送自各儿的历书和时间信息，用户在接收到这些个的信息后，通过计算确定接收机的三次元位置、三次元方向和运动速度和时间信息。 GPS测量定位方法分类定位模式绝对定位(单点定位)差分定位差分定位时接收机天线的运动状态静态定位天线相对于地固坐标系静态定位天线对地固坐标系运动得到了定位结果的时效事后

9、定位实时定位观测值类型伪距测量载波相位测量。 三. GPS定位原理、测距查询密码测距原理、距离测量的基本构想信号(测距查询密码)传播时间的测量、信号传播时间的测量、三. GPS定位原理、双重距离测距(主动测距)称为电磁波测距器、单程测距称为GPS (被动测距)、测距查询密码测距的观测方程式、三. GPS定位原理、二.单点定位、绝对定位也称为单点定位通常是在WGS84坐标系中，直接确定观测站相对于坐标系原点是绝对坐标的定位方法。 所对应的接收器为手持GPS。三.基于GPS定位原理、二. GPS载波相位测量的基本原理、理想情况、实际情况和三. GPS定位原理，载波相位的定位特征：获得高精度(毫米或

10、厘米级)的焦外成像度而不能瞬间进行定位(即不能实时定位) 与定位结果使用的历书相同坐标系的基线向量(坐标差)采用广播星经时属WGS-84， igsinternationalgps服务精密星经时itrfinternationalterrestrialreferenceframes的特点：精度高的缺点：多台协同作业的复杂应用：高精度测量定位、三. GPS定位原理、相对定位原理、相对定位在2台GPS接收机中，分别设置在基线的两端，同步观测相同的GPS卫星，确定基线的端点，确定协定地球坐标系中的相对位置和基线矢量。 在利用两个观测站或多个观测站同步观测同一卫星的情况下，卫星的轨道误差、卫星时钟差、接收

11、机时钟差、电离层和对流层的折射误差等对观测测定的影响有一定的相关，所以，如果利用这些个的观测测定的不同组合进行差分定位，则能够有效地除去或减弱上述误差的影响三. GPS定位原理、载波相位测量差分定位的应用、一. GPS静态测量：静态差分定位，一般以载波相位观测值(或测量伪距)为基本观测测量。 该测位方法是现在的GPS测位中精度最高的方法，在高精度的测定作业中被采用。 在载波相位观测的数据处理中，为了可靠地确定载波相位的全周未知数，静态差分定位一般需要长的观测时间(1小时到3小时)，该方法一般也称为古典静态差分定位法。 2 .使用起始地面线向量来确定初始全圆周未知数或初始化，且在随后一个接收器不

12、移动于参考点(基站)处，而连续地观测所有可见卫星的另一接收器在其周围观测站流动，并且在每一里肌肉站处静止地观测，以便确定里肌肉站与基站之间的相对位置通常被称为准动态相对定位，在一些文献中被称为散步停止(Stop and Go )定位法。 3.GPS定位原理，3.(1)查询密码伪距动态差分定位法可以实现目前执行实时定位的精度水平，可以通过基于差分定位原理的实时差分GPS有效地削弱卫星轨道误差、时差、大气折射误差及SA政策的影响，其定位精度可以查询密码伪距动态绝对(2)测量相动态相对定位法测量相动态相对定位法是基于预先初始化或动态计算载波相位的全周未知数的高精度动态相对定位法。 当前，在小范围(例

13、如，20km )内获得成功的应用，其定位精度达到1.2厘米。 在移动台和基站之间，必须实时传输观测数据和观测测量的校正数据。 三、GPS定位原理、GLONASS全球定位系统、所有者露西亚发展简史是与前苏联从8.0年代初建立的美国GPS系统类似的卫星导航系统，目前由露西亚空间局管理。 GLONASS的总体配置类似于GPS系统，但主要在星座设计、信号载波频率和卫星识别方法的设计上有所不同。 目前，由于经济问题，星座上卫星太多，暂时无法连续实时定位。 系统组成了卫星星座地面监测控制站的用户设备伽利略全球定位系统，所有者EU，中国参与了简单的GALILEO系统的发展，就以欧洲独有的独立全球多模卫星定位

14、导航仪表系统，为云同步提供高精度、可靠的定位服务， 完全实现非军控、管理，与美国GPS和露西亚GLONASS兼容，但比后者安全准确。预计在2008年完成，但从目前的情况来看，整个系统的建构还由遥远的系统组成，GALILEO系统由3.0个卫星组成，其中2.7个作业星，3个应用备份星组成。 卫星分布在3个中地球轨道(MEO )上，轨道高度为23616公里，轨道倾角为5.6。 每个轨道都有9个星空卫视和1个应用备份星空卫视。 中国北斗定位系统由三颗地球同步轨道卫星组成，投资少的只有以地区为中心，没有全球垄断能力。 发射卫星后进行终端机器的开发，并不像GPS那样与军民应用程序一起开发。 北斗系统需要来

15、自接收器的回复信息，并不像GPS那样被动系统。 “二代北斗导航仪表系统”包含四颗静止星、六颗中轨道星和九颗高轨道星。 2006年开始上网，预计2010年实现世界性的精密垄断。 现在的时间虽然晚了，但是真正的实现还没有时间表。采用GPS现代化、GPS现代化规划、一系列措施保护GPS系统免受敌人和黑客的侵害，提高GPS军用信号的抗干扰能力。 其中包括增加GPS军用无线信号的强度。 阻止敌人利用GPS军用信号。 设计了新的GPS卫星模型(f )，设计了新的GPS信号结构，增加了通道，分为民用通道L1、L2、L5(1.17645GHz )和军用通道L3、L4。 GPS现代化计划，GPS使用blockI

16、IIRS卫星，今后更新1.2个卫星，增强信号功率和种类的新型军用信号，增强加密法和抗干扰能力，增加民间信号，提供不同频率的公开信号，在使用位置直接校正电离层干扰作用，使GPS服务更正确、有效、完全、可靠除了IIR卫星，2005年发射波音IIF卫星f的批处理卫星除了增强的L1、L2民间信号和m查询密码外，还以1176.45兆赫增加了第三民间信号(L5 )，以960-1215MHZ L2载波增加的第二民间信号为L2C， 将能够补偿大气传输不稳定性的民用导航仪表精度提高到3-10米的m查询密码采用新的调制方法，简称新一代密码术、军用和民用查询密码分离、PPP技术、精密单点定位技术(3P )、Prec

17、ise Point Positioning、PPP。 在将原理预报的GPS卫星的精密历书和事后的精密历书作为已知坐标计算数据的云同步中，利用通过某种方法得到的精密卫星表差， 取代用户的GPS定位观测值方程的卫星时钟差残奥表的用户利用单个GPS双频段双查询密码接收机的观测数据，在从数千万平方千米到全世界的任何位置，都可以以2-4dm级的精度进行实时动态定位和、 2-4厘米级精度相对快速的静态定位精密单点定位技术是实现全球精密实时动态定位和导航仪表的重要技术，也是GPS定位的最大地面锋研究方向。 优点处理非差分查询密码和相位观测值，只要可用的观测值多、不相关的可估计位置、钟差和对流层延迟等残奥仪支持静态和动态模式工作，就可以应用全球直接获得ITRF信息帧坐标的关键技术和难点精密卫星轨道和精密卫星钟差， 可以估计非差分歧义度并解决该问题的非差分定位误差处理是更加复杂的并且在精密单点定位(3P )、SBAS介绍、SBAS差分模型介绍、SBAS (即基于空间的评估系统)是使用地球静止轨