GPS基本理论.ppt

GPS 卫星测量基础理论欧亚测量系统 GPS 中心 NAVSTAR GPS GPS 是英文词组全球定位系统的首字母缩写词她是美国国防部 1974 年前后开发的一个军用卫星导航系统,提供: 全球覆盖能力每天 24 小时服务成本低廉的最终用户设备确保军方安全 10-20 m 导航点位精度 m/s 速度测定精度<100 ns 精密授时能力从 1995 年 6 月投入全面运转 GPS 系统的组成——三个主要部分空间部分地面控制部分用户部分?宣称由 24 颗卫星组成 (21 + 3) ?目前有 27 颗卫星处于工作状态?分布在 6 个轨道平面上?轨道平面的倾角为 55 °?轨道矢径大约为 km ?轨道曲线的形状几乎为圆形?轨道周期为 12 小时?每天提前 4 分钟可以看到相同的星座分布?提前量 4 分/天, 2 小时/月, 24 小时/ 年?卫星的设计寿命为 年 GPS 卫星星座 GPS 定位技术的优越性?与天气状况无关?不要求点与点之间的彼此通视?高度均匀的定位精度?日夜均可作业?定位速度之快无与伦比?大大节省人力资源?测线长度不受限制?统一的坐标系统?生产成本低于常规测量技术 GPS 定位技术的缺点 GPS 需要良好的对天通视接收天线的观测视野中不应该存在障碍物目前可见卫星状况<=3 45 ?? 6 卫星信号结构每颗 GPS 卫星发射一组无线电信号每组信号包括两个载波 (L1 与 L2) 及两种码, L1 上调制的 C/A 码 L1 和 L2 上的 P 码或 Y 码, 还有卫星轨道信息所有信号均由同一个震荡器产生基准频率 MHz L1 MHz C/A 码 MHz P 或 Y- 码 MHz L2 P 或 Y 码 MHz 信息码 50 Hz x 120 x154 ÷10 伪距定位原理基本的导航点位能够按后方交会的方式计算出来。卫星相当于处在运动“轨道上的控制点”。采用与时间相关的至每颗卫星的码观测向量。至少观测 4 颗卫星,我们就可以解算出 4 个未知参数: 测站的纬度、经度、高程及接收机的时钟偏差差分 GPS S 1 S 4 AB 差分 GPS 是 2 个或更多个测站之间的相对定位。如果 A 和 B 两点在同一时间区间内观测了相同的一组卫星, 而且 A 是一个已知点,那么 B 点的位置就可以加以确定。采用差分测量技术,可以:消除观测值中的卫星与接收机时钟误差消除观测值中的卫星星历误差将大气折射的影响削弱到最低程度