《GPS控制测量》PPT课件

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1、§6.1GPS概述第六章GPS控制测量全球定位系统(GPS--GlobalPositioningSystem)是利用人造卫星进行地面定位的定位系统，是美国军方于1994年建立的第二代全球卫星导航系统。速度快、精度高；(110-6~110-8)全天候作业：不需要点间通视；能同时获得点的三维坐标；观测时间短，仪器操作简单。其它全球定位系统：俄罗斯的GLONASS、欧空局的Galileo、我国的“北斗”双星定位系统等。GPS测量的优点：第六章GPS控制测量一、GPS的系统组成GPS由空间部分、监控部分和用户接收机三部分组成。1．空间部分21+3颗（现有27颗）

2、卫星组成；六个轨道面，高度约2万km；运行周期11h58m；任意时刻、任意地点均可观测4颗以上卫星。第六章GPS控制测量卫星上装有原子钟（铷钟和铯钟）提供GPST时间系统；发送两个频率载波信号，即：L1=1575.42MHz，其上带有1.023MHz的伪随机躁声码，称CA码（粗码，CoarseCode），10.23MHz的伪随机躁声码，称P码（精码，PrecisionCode）及每秒50bit的导航电文；L2=1227.6MHz载波,其上只调制精码和导航电文。作用：接收和储存由地面监控站发来的导航信息；接收并执行地面监控站的控制指令，并经处理后控制自身轨道

3、和工作状态；连续不断地发送导航定位的GPS信号。第六章GPS控制测量2．监控部分第六章GPS控制测量监控站监测卫星取得观测资料，算出每颗卫星的有关数据，传送给主控站。主控站根据监控站观测资料，计算每颗卫星的轨道参数和卫星钟改正数，推算一天以上的卫星星历和钟差，并转化为导航电文发给注入站。注入站在每颗卫星运行到上空时，把卫星星历、控制参数和指令注入到卫星存贮器。第六章GPS控制测量3．用户接收机双频GPS用户接收机基准站移动站第六章GPS控制测量组成：天线、控制显示器、电缆、电源等部分组成。天线安放在整置于控制点的脚架上，接收卫星信号，在控制显示器上获得的是天

4、线相位中心的三维坐标。功能：是接受卫星发射的信号和导航电文，根据导航电文提供的卫星位置和钟差信息计算接收机的位置。种类：有单频和双频，导航型和定位型、低动态和高动态、伪距型和相位测量型等。第六章GPS控制测量三部分关系第六章GPS控制测量二、GPS坐标系统GPS所用的坐标系统是WGS-84（GeodeticSystem1984）坐标系。WGS-84坐标系与我国采用的坐标系定义不同。为了使用方便，一般要将GPS的WGS-84坐标系测量成果转换到54年北京坐标系或1980年国家大地坐标系。三、GPS时间系统由于GPS卫星的位置是随时间变化的。时间是GPS的一个重

5、要观测量。为了精密导航和测量的需要，GPS建立了专用的时间系统，该系统可简写为GPST，由GPS主控站的原子钟控制。1、随机噪声码：为一二进制序列，每位1、0机率相等。特点：具有良好的自相关性。相关系数：2、伪随机噪声码：具有一定规则的二进制序列。特点：接近随机噪声码特性。可以复制。3、C/A码：属伪随机噪声码。码长：1023bit,码元宽0.97752us(293.1m)，码率1.023Mbit/sGPS的测距码信号：4、P码：属伪随机噪声码。码长：2.35*1014bit,码元宽0.097752us(29.31m)，码率10.23Mbit/s,周期267

6、天。四、GPS测距码信号五、导航电文包括卫星星历、卫星工作状态、时间系统、轨道摄动参数、大气改正参数、P码捕获信息等。传输一次完整的导航电文约需12.5分。第六章GPS控制测量按测定伪距的观测量有测码伪距法和测相伪距法。1、测码伪距法6.2GPS绝对定位的基本原理：亦称伪距法定位，单点定位。2、测相伪距法原理：6.3GPS相对定位亦称差分定位，是通过测定两台接收机间的空间向量（即基线向量）实现的。两台（多台）接收机同时观测（相位法测量）相同的卫星，通过在观测量间求差，以消除卫星钟钟差、接收机钟差、整周整周未知数、气象误差等。单差：两台接收机对同一卫星的观测量

7、之差。双差：两个单差之差。三差：两个双差之差。第六章GPS控制测量§6.4GPS控制网的布设要求用GPS布网具有速度快、精度高，不要求控制点间通视，对边长和图形结构没有限制，所获得点位的精度是均匀的等优点。所以GPS网的布设与常规控制网的布设有较大区别，布设中应注意下列问题。一．有足够的检核条件GPS网的检核是通过同步环、重复基线和异步环的闭合差来实现的。第六章GPS控制测量例：有6个控制点，用3台接收机观测一个时段，则可以构成三个同步环和多个异步环。若在某一边上，进行多个时段的观测还可以构成重复边。第六章GPS控制测量二．几何精度衰减因子要小GPS定位精度

8、与卫星的分布有关，即与几何精度衰减因子GDOP(Ge