GPS实验.ppt

GPS教学实习
主讲:魏二虎副教授
4/3/2018
主要内容
GPS 定位技术基础
测量的概念和任务
传统测量技术
GPS定位技术概述
实习1:GPS静态测量及数据处理
GPS静态测量基础
GPS静态测量及数据处理
实习2: GPS RTK地形测量
GPS RTK定位技术基础
GPS RTK测量流程及原理
实习3:工程设计和放样
工程设计
GPS RTK工程放样
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第一部分、GPS定位技术基础第一节、测量的概念和任务
一、测绘的任务
为研究和描述全球或区域地形而获得数字信息和图形信息,并指导工程放样。
一)、测绘工作可以分为两个方面
1、获得数字信息和图形信息:测量地物点的有关信息,通过计算而求出其坐标或演变量(如速度、轨迹等)、并绘制成相关的图形。如:全球地形图、平面地形图、交通旅游图、立体地形图等。
2、放样测量:将从图纸设计的工程理论坐标放样在地物点上,指导工程施工工作。如铁路、公路、桥梁、隧道、水库、大坝等工程设计和放样。
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二)测绘工作的过程
1、测量地物点的有关信息:又称数据信息采集。
2、数据处理:确定坐标系统,使用多于未知参数的观测值通过最小二乘平差数据处理求出未知参数(如三维坐标或平面坐标和高程)的最佳估值。
    3、绘图:按照测量目的和任务需要可以将计算的坐标和有关属性绘制成全球地形图、平面地形图、交通旅游图、立体地形图等。
    4、工程设计:工程设计人员可以在有关地形图上规划设计工程图:铁路、公路、桥梁、隧道、水库、大坝等,并计算放样点参数(一般为工程特征点坐标)。
    5、放样测量:将从图纸设计的工程特征点按理论坐标放样在地物点上,指导工程施工工作。
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第二节、传统的导航和测量技术
一、传统技术和工具:
一)测量工具:光电仪器测量技术
1、测量原理:
通过测边、测角、三角高差、水准高差来测量未知点坐标
2、缺陷:
1). 因光学分辨率、地面障碍物等影响测站与前后尺的光线通视,同步测量距离短,搬站频繁、积累误差大。.
2) 观测条件高,效率低,人力耗用高。
HC2
HC0
h2=h0+(HC2-HC0)

(X0,Y0,h0)
(X1,Y1,h1)
(X2,Y2,h2)
Y2=Y1+D*SIN(AZM+ )
X2=X1+D*COS(AZM+ )
D
AZM
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二)导航工具
1、罗兰C导航仪:使用岸台上(2-3个)信标台作为基准,纯粹测边,前方交会船只、近海的陆地载体等的坐标位置:要求载体距离海岸线距离近;导航精度低(300米之内)。
2、陀螺仪:由密度很高的物质做成,可以高速运转来保持姿态和按设定定向、导航;随着载体运行距离将长,误差积累性大,价格昂贵。很难普遍使用。
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二、空间定位技术的发展:一)、空间定位技术的问世及背景:
1、全球和平的环境提供了基础:
测绘科学的发展已经有了四千多年的历史,但发展最快的时期是从20世纪50年代末期开始;因为二战结束了,世界进入了没有大型战争的和平时期,各国将注意力从战争转移到了地区、国家的建设和科技的发展。
2、军事防御的需要:
科学技术在二战中发挥了很大的作用,尤其是航空航天等空间科学技术。航空战斗机的战斗力在二战中发挥得淋漓尽致;美国用火箭发送到日本广岛、长奇两地的原子弹为结束二战乎起到了决定性的作用。战争的最后就是尖端科学的较量;居安思危,人们开始意识到核武器和空间科学技术成为将来战争武器和技术的发展方向之一。
到20世纪50年代末期,已经有了大量航天器围绕地球成功的运行着:如气象卫星等科学实验卫星。根据北美防空司令部(NAADC)的报告,截至1990年9月30日为止,围绕地球运行的航天器已达6681个。航空航天事业的发展成果对于使用卫星进行军事导航提供了基础。
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二)第一代卫星导航系统: 子午卫星系统(TRANSIT )
1、测量原理:
将测站用6颗子午卫星代替,运行在10100公里高的天空中,测量卫星到卫星接收机的距离,后方交会地面点坐标。扩大测站与测尺通视范围和距离。
使用穿透能力更强的电子信号大大提高通视能力和作业条件。
使用电子信号的多普勒频移来测量距离。卫星测量属于纯测边网。
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2、缺陷
1)6颗卫星,太少,不能全天候测量。
2)地面监控站不能实时的提供卫星星历,所以不能实时定位。
3)轨道高度10100公里,太低,因为地球引力、摄动影响,卫星难以精密定轨。
4)频率低,难以补偿电离层折射的影响。
5)定位精度低。
3、应用
导航、远程测量
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第三节、GPS定位技术基础
一、技术特点:
1、地面控制部分:
美国提供的5个监控站、一个主控站、3个注入站,实时提供卫星广播星历、卫星钟改正