《大地形变测量仪器》PPT课件

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1、第三章大地形变测量仪器目前主要使用的仪器有：一、水准测量和数字水准仪二、GPS定位技术和GPS接收机第一节GPS接收机一、工作原理与结构任一时刻t，在地面上的某个观测站同时观测到四颗卫星，这些卫星在t时刻的空间位置为已知，观测站的GPS接收机卫星发出的信号，根据电磁波信号在空间传播的时间测得卫星至GPS接收机的距离，就可以确定GPS接收机的空间位置和钟差。这种方法类似于经典测量中的“后方距离交会法”。GPS接收机主要由GPS接收机天线单元、GPS接收机主机单元和电源三部组成。天线单元的主要功能是将GPS卫星信号非常微弱的电磁波转化为电流，并对这种信号电流进行放大和变频处

2、理。而接收机单元的主要功能是对经过放大和变频处理的信号电源进行跟踪、处理和测量，描述了GPS信号接收机的基本结构。GPS接收机的基本结构如果把GPS接收机作为用户测量系统，那么按其构成部分的性质和功能，可分为硬件部分和软件部分。硬件部分，主要系指上述天线单元、接收单元的硬件设备。而软件部分是支持接收机硬件实现其功能，并完成各种导航与定位任务的重要条件。所谓内软件是指诸如控制接收机信号通道按时序对各卫星信号进行量测的软件以及内存或固化在中央处理器中的自动操作程序等。天线单元由接收天线和前置放大器两个部件组成，如图所示。其基本功能，是接收GPS卫星信号，并把卫星信号的能量转

3、化为相应的电流量，经过前置放大器，将微弱的GPS信号电流予以放大，送入频率变换器进行频率变换，以便接收机对信号进行跟踪和量测。对天线的要求(1)天线与前置放大器一般应密封为一体。以保障其在恶劣的气象环境中能正常工作，并减少信号损失。(2)天线均应成全圆极化。使天线的作用范围为整个上半球，在天顶处不产生死角，以保证能接收来自天空任何方向的卫星信号。(3)天线必须采取适当的防护和屏蔽措施。以最大限度地减弱信号的多路径效应，防止信号被干扰。(4)天线的相位中心与几何中心之间的偏差应尽量小，且保持稳定。由于GPS测量的观测量，是以天线的相位中心为准的，而在作业过程中，应尽可能

4、保持两个中心的一致性和相位中心的稳定。目前，GPS接收机的天线有多种类型，其基本类型如下图所示。(1)单极天线。这种天线属单频天线，具有结构简单，体积小的优点。需要安装在一块基板上，以利于减弱多路径的影响。(2)螺旋形天线。这种天线频带宽，全圆极化性能好，可接收来自任何方向的卫星信号。常用作导航型接收机天线。(3)微带天线。微带天线是在一块介质板的两面贴以金属片，其结构简单且坚固，重量轻，高度低。既可用于单频机，也可用于双频机。这种天线更适用于飞机、火箭等高速飞行物上。(4)锥形天线。这种天线是在介质锥体上，利用印刷电路技术在其上制成导电圆锥螺旋表面，也称盘旋螺线型

5、天线。这种天线可同时在两个频道上工作，主要优点是增益性好。但由于天线较高，而且螺旋线在水平方向上不完全对称，因此天线的相位中心与几何中心不完全一致。(5)带扼流圈的振子天线，也称扼流圈天线。这种天线的主要优点是，可以有效地抑制多路径误差的影响。接收单元GPS信号接收机的接收单元主要由信号通道单元、存储单元、计算和显示控制单元、电源等4个部分组成。信号通道信号通道是接收单元的核心部件，它不是一种简单的信号通道，而是一种由硬件和相应的控制软件相结合的有机体。若根据通道的工作原理，即对信号处理和量测的不同方式，则可分为码相关型通道、平方型通道和码相位型通道，它们分别采用不同

6、的解调技术，三者的基本特点如下：(1)相关型波道：用伪噪声码互相关电路，实现对扩频信号的解扩，解译出卫星导航电文。(2)平方型波道：用GPS信号自乘电路，仅能获取二倍于原载频的重建载波，抑制了数据码，无法获取卫星导航电文。(3)码相位波道：用GPS信号时延电路和自乘电路相结合的方法，获取P码或C/A码的码率正弦波，仅能测量码相位，而无法获取卫星导航电文。若根据跟踪卫星信号的不同方式，则可分为序贯通道、多路复用通道和多通道。存储器接收机内设有存储器，以存储一小时一次的卫星星历、卫星历书，接收机采集到的码相位伪距观测值、载波相位观测值及人工测量数据。计算与显控图7-1中的显

7、控器，通常包括一个视屏显示窗和一组控制键盘，它们有的安设在接收单元的面板上，有的作为一个独立的终端设备。它是人机对话的窗口，通过它，可对接收机进行配置，让接收设备按照配置的要求去工作。电源GPS接收机的电源有两种：一种是内电源，一般采用锂电池，主要用于为RAM存储器供电，以防止数据丢失；另一种为外接电源，这种电源常采用可充电的12V直流镉镍电池组或锂电池，有的也可采用汽车电瓶。技术要求与参数设定GPS连续站GPS接收机主要技术要求接收机天线的技术要求辅助设施技术要求GPS连续观测站技术参数设定要求GPS连续站GPS接收机主要技术要求：1、