工程测量GPS测量的原理与应用

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1、GPS测量的原理与应用基本原理GPS基础教程GPS基础教程传统测量技术的缺陷GPS优势GPS的主要特性GPS系统的组成距离测定的基本原理点位测定的基本原理GPS的信号结构测距码伪距测量载波相位测量选择可用性技术SelectiveAvailability(SA)误差来源差分GPS(初始)整周未知数整周未知数的解算精度因子要点小结索引——第一部分与传统的陆上测量技术相比GPS具有许多优势传统大地测量技术依赖于测站点至目标点的通视情况如果视线方向有障碍物，则必须绕道测量一般来说传统方式的距离测量被限制在5Km左右气候因素限制着传统测量的运作。如雾，

2、雨等传统测量技术的缺陷GPS基础教程不受气候条件的限制无须通视要求可进行高精度大地测量能实现全天候测量运作省时省力经济效益明显坐标系统通用应用领域广泛具有竞争力的价格GPS优势GPS基础教程GPS系统的完善受控于美国国防部GPS系统可提供精确导航导航精度约为10-20m全球信号覆盖24小时工作服务普通座标系统中的测量工作计划用GPS系统取代现有的导航系统GPS系统可应用于民用及军事领域GPS的主要特性GPS基础教程控制部分1个主控站5个监控站空间部分导航卫星:导航信息卫星时和卫星钟24颗卫星20200Km用户设备部分接受卫星信号GPS系统的组成`

3、GPS基础教程空间部分24颗卫星分布在互为55度交角的6个轨道平面上，每个轨道面上布有4颗卫星卫星高约20200Km12小时绕轨道一周可见时间为4-5小时设计寿命为7.5年卫星种类区分Block1(一代),Block2,2A(二代),Block2R，2F(三代)赤道55GPS基础教程24颗卫星(21+3)6个轨道平面55º轨道倾角20200km轨道高度(地面高度)12小时(恒星时)轨道周期5个多小时出现在地平线以上(每颗星)目前在轨实际运行的卫星个数已经超过32颗4GPS卫星控制部分主控站负责收集由监控站传来的卫星跟踪数据并计算卫星星历和时间参数

4、5个监控站负责对卫星伪距数据的观测，这一卫星跟踪监测网用于确定卫星广播星历及卫星钟模式地面控制站负责向卫星注入信号GPS基础教程5地面控制站一个主控站：科罗拉多•斯必灵司三个注入站：阿松森(Ascencion)迭哥•伽西亚(DiegoGarcia)卡瓦加兰(kwajalein)五个监测站=1个主控站+3个注入站+夏威夷(Hawaii)55HawaiiAscencionDiegoGarciakwajaleinColoradosprings距离测定原理XllVlXllllGPS基础教程XllVlXllllllllVVVllVlllXlX距离测定原理G

5、PS基础教程XllVlXllllVll距离测定原理GPS基础教程XllVlXllllllllVVVllVlllXlX距离=传播时间x光速距离测定原理GPS基础教程我们必定在以R1为半径的球面的某个点上R1点位测定原理GPS基础教程2个球面相交成一个圆弧点位被限制在一曲线上R1R2点位测定原理GPS基础教程3个球面相交成一个点3个距离段可以确定纬度，经度，和高程点的空间位置被确定R1R2R3点位测定原理GPS基础教程卫星可被看作是在固定的轨道上运动空中观测目标每颗卫星播发独立的时间码进行距离测量常规GPS接收仪内置较为廉价的钟，这些钟的计时精度比卫

6、星上内置钟的精度低得多无线电电波以光速传播(距离=光速x时间)设想一下接收仪上钟的误差对距离测定的影响1/10秒的测时误差将引起30,000Km的距离误差1/1,000,000秒的测时误差将引起300m的距离误差点位测定原理GPS基础教程4段距离解决了纬度，经度，高程和时间四个未知数这就类似于测边交会问题的解决原理点位确定GPS基础教程GPS的信号结构每个GPS卫星播发一组信号每组信号包括两个不同频率的载波信号(L1和L2)、两个不同的测距码信号(C/A码调制在L1载波上，P码或Y码同时调制在L1及L2载波上)以及卫星的轨道信息基准频率10.23

7、MHzx154x120L11575.42MHzL21227.60MHzC/A码1.023MHzP(Y)码10.23MHzP(Y)-Code10.23MHz/1050bit/s卫星信悉(状态信悉和星历)GPS基础教程测距码伪距测定D=V(dT)测距伪随机码每一卫星播发一个伪随机测距码信号，该信号大约每1毫秒播发一次接收仪同时复制出一个同样结构的信号并与接收到的卫星信号进行比较由信号的延迟时间(dT)推算出卫星至接收仪的距离接收仪时钟应与卫星钟校时dT接收到的卫星测距码接收仪复制出的测距码GPS基础教程D=cTN载波相位测距载波相

8、位观测载波L1的波长为19cm，L2的波长为24cm接收仪将接收到的卫星载波信号的相位与其自身产生的参考载波信号的相位进行比较接收仪开机