GPS定位基礎(chǔ)知識介紹GPS定位技術(shù)及應(yīng)用

1、s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 學(xué)習(xí)計(jì)劃及工作任務(wù)學(xué)習(xí)計(jì)劃及工作任務(wù) gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 1：加強(qiáng)測量和：加強(qiáng)測量和gps基礎(chǔ)知識方面的學(xué)習(xí)?；A(chǔ)知識方面的學(xué)習(xí)。 2：注意擴(kuò)大跟公司業(yè)務(wù)相關(guān)的其他知識的學(xué)習(xí)（數(shù)字地球，：注意擴(kuò)大跟公司業(yè)務(wù)相關(guān)的其他知識的學(xué)習(xí)（數(shù)字地球，gis信息信息 gps應(yīng)用領(lǐng)域和臺站的最新發(fā)展等等。）應(yīng)用領(lǐng)域和臺站的最新發(fā)展等等。） 3：掌握常規(guī)：掌握常規(guī)gps，基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品的性能特點(diǎn)和基礎(chǔ)軟件以及常規(guī)的應(yīng)，基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品的性能特點(diǎn)和基礎(chǔ)軟件以及常規(guī)的應(yīng) 用方法，進(jìn)一步加強(qiáng)光學(xué)產(chǎn)品的學(xué)習(xí)。用方法，進(jìn)一步加強(qiáng)光學(xué)產(chǎn)品的學(xué)習(xí)。 4：熟悉的應(yīng)

2、用：熟悉的應(yīng)用vrs臺站網(wǎng)知識并了解其行業(yè)信息和其他臺站網(wǎng)知識并了解其行業(yè)信息和其他cors的比較。的比較。 5：盡全力做好自己的技術(shù)支持本職工作，為前線的兄弟們奉獻(xiàn)自己的：盡全力做好自己的技術(shù)支持本職工作，為前線的兄弟們奉獻(xiàn)自己的 能量，為銷售工作做全方面的支持。能量，為銷售工作做全方面的支持。 6：涉獵廣泛的學(xué)習(xí)其他知識，開闊自己的眼界，拓展自己的知識領(lǐng)域，：涉獵廣泛的學(xué)習(xí)其他知識，開闊自己的眼界，拓展自己的知識領(lǐng)域， 為進(jìn)一步的技術(shù)支持工作和與客戶交往能力的提高而努力學(xué)習(xí)。為進(jìn)一步的技術(shù)支持工作和與客戶交往能力的提高而努力學(xué)習(xí)。 7：學(xué)習(xí)沒有盡頭，努力不會停止，為全面支持公司銷售工作和提

3、高自：學(xué)習(xí)沒有盡頭，努力不會停止，為全面支持公司銷售工作和提高自 己的業(yè)務(wù)技術(shù)能力而奮斗。己的業(yè)務(wù)技術(shù)能力而奮斗。 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 第一章第一章 緒論緒論 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 緒論緒論 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 什么是定位什么是定位 確定點(diǎn)在某一坐標(biāo)系中的位置確定點(diǎn)在某一坐標(biāo)系中的位置 相關(guān)的英語單詞相關(guān)的英語單詞 positioning location orientation navi

4、gation guidance tracking gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 緒論緒論 常規(guī)（地面）定位方法及其局限性常規(guī)（地面）定位方法及其局限性 什么是定位什么是定位 1.1 常規(guī)（地面）定位方法及其局限性常規(guī)（地面）定位方法及其局限性 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 原始的定位方法原始的定位方法 利用天體進(jìn)行定向：日、月、特別的星體利用天體進(jìn)行定向：日、月、特別的星體 利用自然景觀利用自然景觀 利用自然現(xiàn)象：樹木的生長態(tài)勢，植物的生長利用自然現(xiàn)象：樹木的生長態(tài)勢，植物的生長 態(tài)勢（如苔蘚）態(tài)勢（如苔蘚） 采用人造的器械：司南，指南針采用人造的器械：司南，指南

5、針 利用人工建筑：烽火臺利用人工建筑：烽火臺 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 緒論緒論 常規(guī)定位方法及其局限性常規(guī)定位方法及其局限性 原始的定位方法原始的定位方法 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 近、現(xiàn)代的常規(guī)（地面）定位方法近、現(xiàn)代的常規(guī)（地面）定位方法 采用的儀器設(shè)備采用的儀器設(shè)備 尺：銦鋼尺尺：銦鋼尺 光學(xué)儀器：經(jīng)緯儀，水準(zhǔn)儀光學(xué)儀器：經(jīng)緯儀，水準(zhǔn)儀 激光和紅外儀器：測距儀激光和紅外儀器：測距儀 綜合多種技術(shù)的儀器：全站儀綜合多種技術(shù)的儀器：全站儀 無線電、微波儀器：無線電、微波儀器：loran-c，雷達(dá)，雷達(dá) 觀測方法觀測方法 角度或方向觀測角度或方向觀測 距

6、離觀測距離觀測 距離差觀測距離差觀測 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 緒論緒論 常規(guī)定位方法及其局限性常規(guī)定位方法及其局限性 近、現(xiàn)代的常規(guī)（地面）定位方法近、現(xiàn)代的常規(guī)（地面）定位方法 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 觀測點(diǎn)之間需要保證通視觀測點(diǎn)之間需要保證通視 需要修建覘標(biāo)需要修建覘標(biāo)/架設(shè)高大的天線架設(shè)高大的天線 邊長受到限制邊長受到限制 觀測難度大觀測難度大 效率低：無用的中間過渡點(diǎn)效率低：無用的中間過渡點(diǎn) 需要事先布設(shè)大量的地面控制點(diǎn)需要事先布設(shè)大量的地面控制點(diǎn)/地面站地面站 無法同時(shí)精確確定點(diǎn)的三維坐標(biāo)無法同時(shí)精確確定點(diǎn)的三維坐標(biāo) 觀測受氣候、環(huán)境條件限制

7、觀測受氣候、環(huán)境條件限制 受系統(tǒng)誤差影響大，如地球旁折光受系統(tǒng)誤差影響大，如地球旁折光 難以確定地心坐標(biāo)難以確定地心坐標(biāo) gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 緒論緒論 常規(guī)定位方法及其局限性常規(guī)定位方法及其局限性 常規(guī)定位方法的局限性常規(guī)定位方法的局限性 常規(guī)（地面）定位方法的局限性常規(guī)（地面）定位方法的局限性 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 平面、高程控制網(wǎng)破壞嚴(yán)重、很多點(diǎn)位難以尋平面、高程控制網(wǎng)破壞嚴(yán)重、很多點(diǎn)位難以尋 找觀測受氣候、環(huán)境條件限制找觀測受氣候、環(huán)境條件限制 控制網(wǎng)存在誤差積累、精度不高控制網(wǎng)存在誤差積累、精度不高 控制網(wǎng)點(diǎn)位分布不均勻控制網(wǎng)點(diǎn)位分布不均

8、勻 平面點(diǎn)多在山頂并遠(yuǎn)離測區(qū)平面點(diǎn)多在山頂并遠(yuǎn)離測區(qū) 平面與高程控制分離、沒有統(tǒng)一平面與高程控制分離、沒有統(tǒng)一 的控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng) gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 緒論緒論 常規(guī)定位方法及其局限性常規(guī)定位方法及其局限性 常規(guī)定位方法的局限性常規(guī)定位方法的局限性 傳統(tǒng)大地控制網(wǎng)和水準(zhǔn)網(wǎng)的缺陷：傳統(tǒng)大地控制網(wǎng)和水準(zhǔn)網(wǎng)的缺陷： s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 1.2 空間定位技術(shù)空間定位技術(shù) gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 緒論緒論 空間定位技術(shù)空間定位技術(shù) 定義定義 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 什么是空間定位技術(shù)（定義）什么是空間定位技術(shù)（

9、定義） 利用自然天體或人造天體來精確確定地面點(diǎn)的利用自然天體或人造天體來精確確定地面點(diǎn)的 位置及其隨時(shí)間變化狀況的一整套方法、理論位置及其隨時(shí)間變化狀況的一整套方法、理論 和技術(shù)稱為空間定位技術(shù)。和技術(shù)稱為空間定位技術(shù)。 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 緒論緒論 空間定位技術(shù)空間定位技術(shù) 定義定義 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 觀測值觀測值 方向、距距離差方向、距距離差 觀測目標(biāo)觀測目標(biāo) 位置已知的空間目標(biāo)，包括自然天體和人造天體位置已知的空間目標(biāo)，包括自然天體和人造天體 基本原理基本原理 交會交會 方向交會方向交會 距離交會距離交會 距離差交會距離差交會 gps定

10、位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 緒論緒論 空間定位技術(shù)空間定位技術(shù) 空間定位的一般原理空間定位的一般原理 空間定位的一般原理空間定位的一般原理 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 需要提供全球統(tǒng)一的地心坐標(biāo)需要提供全球統(tǒng)一的地心坐標(biāo) 航空、航天技術(shù)的要求航空、航天技術(shù)的要求 需要在長距離上進(jìn)行高精度定位的技術(shù)需要在長距離上進(jìn)行高精度定位的技術(shù) 全球性問題研究的要求全球性問題研究的要求 要求具有全天候的特點(diǎn)，且快速簡便的定位技要求具有全天候的特點(diǎn)，且快速簡便的定位技 術(shù)術(shù) 快速、實(shí)時(shí)定位應(yīng)用的要求快速、實(shí)時(shí)定位應(yīng)用的要求 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 緒論緒論 空間定位技術(shù)空

11、間定位技術(shù) 空間定位技術(shù)的產(chǎn)生空間定位技術(shù)的產(chǎn)生 空間定位技術(shù)的產(chǎn)生空間定位技術(shù)的產(chǎn)生 必要性必要性 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 空間技術(shù)的發(fā)展空間技術(shù)的發(fā)展 計(jì)算能力的加強(qiáng)計(jì)算能力的加強(qiáng) 電子技術(shù)的提高電子技術(shù)的提高 通信技術(shù)的進(jìn)步通信技術(shù)的進(jìn)步 通信設(shè)備和手段的進(jìn)步通信設(shè)備和手段的進(jìn)步 通信技術(shù)通信技術(shù) gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 緒論緒論 空間定位技術(shù)空間定位技術(shù) 空間定位技術(shù)的產(chǎn)生空間定位技術(shù)的產(chǎn)生 空間定位技術(shù)的產(chǎn)生空間定位技術(shù)的產(chǎn)生 可能性可能性 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 測站間無需通視測站間無需通視 數(shù)學(xué)模型簡單，且能

12、同時(shí)確定點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)學(xué)模型簡單，且能同時(shí)確定點(diǎn)的三維坐標(biāo) 易于實(shí)現(xiàn)全天候觀測易于實(shí)現(xiàn)全天候觀測 在長距離上仍能獲得高精度的定位結(jié)果在長距離上仍能獲得高精度的定位結(jié)果 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 緒論緒論 空間定位技術(shù)空間定位技術(shù) 空間定位技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)空間定位技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 空間定位技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)空間定位技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 1.3 常見空間定位技術(shù)常見空間定位技術(shù) 目前的幾種衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)目前的幾種衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) 美國的美國的gps系統(tǒng)系統(tǒng) 俄羅斯的俄羅斯的glonass系統(tǒng)系統(tǒng) 中國的北斗系統(tǒng)中國的北斗系統(tǒng) 歐盟的伽利略系統(tǒng)歐盟的伽利略系統(tǒng) g

13、ps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 緒論緒論 空間定位技術(shù)空間定位技術(shù) 定義定義 空間測量方法和技術(shù)主要有甚長基線干涉測量、激光測月、激空間測量方法和技術(shù)主要有甚長基線干涉測量、激光測月、激 光測衛(wèi)、衛(wèi)星測高衛(wèi)星導(dǎo)航定位等。其中衛(wèi)星導(dǎo)航定位測量方法和光測衛(wèi)、衛(wèi)星測高衛(wèi)星導(dǎo)航定位等。其中衛(wèi)星導(dǎo)航定位測量方法和 技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大地測量和工程測量的各個(gè)領(lǐng)域而前面的幾種方技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大地測量和工程測量的各個(gè)領(lǐng)域而前面的幾種方 法和技術(shù)則用于全球性測量、如建立與維持全球參考框架、測定地法和技術(shù)則用于全球性測量、如建立與維持全球參考框架、測定地 球的形狀、大小外部重力場、地球極移等。球的形狀、大小外部

14、重力場、地球極移等。 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 第二章第二章 gps定位系統(tǒng)的概述定位系統(tǒng)的概述 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 什么是全球定位系統(tǒng)什么是全球定位系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng) gps 的英文全稱是的英文全稱是 navigation satellite timing and ranging global position system（導(dǎo)航星測時(shí)與測距全球定（導(dǎo)航星測時(shí)與測距全球定 位系統(tǒng)），簡稱位系統(tǒng)），簡稱 gps 有時(shí)也被稱作有時(shí)也被稱作navstar gps。根據(jù)。根據(jù) wooden 1985年所給出的定義：年所給出的定

15、義：navstar全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（gps） 是一個(gè)空基全天侯導(dǎo)航系統(tǒng)，它由美國國防部開發(fā)，用以滿足軍是一個(gè)空基全天侯導(dǎo)航系統(tǒng)，它由美國國防部開發(fā)，用以滿足軍 方在地面或近地空間內(nèi)獲取在一個(gè)通用參照系中的位置、速度和方在地面或近地空間內(nèi)獲取在一個(gè)通用參照系中的位置、速度和 時(shí)間信息的要求。時(shí)間信息的要求。 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 gps發(fā)展簡史發(fā)展簡史 1957年年10月月4日日 第一顆人造衛(wèi)星第一顆人造衛(wèi)星 sputnik i （蘇）發(fā)射成功。（蘇）發(fā)射成功。 1958年年12月開始設(shè)計(jì)月開始設(shè)計(jì) nnss(navy

16、 navigation satellite system) transit，即子午衛(wèi)星系統(tǒng)。，即子午衛(wèi)星系統(tǒng)。1964年年1月該系統(tǒng)正式運(yùn)行。月該系統(tǒng)正式運(yùn)行。1967年年7月月 系統(tǒng)解密以供民用。系統(tǒng)解密以供民用。 1973年年12月，美國國防部（月，美國國防部（dod）批準(zhǔn)研制）批準(zhǔn)研制gps。 1978年年2月月22日，第日，第1顆顆gps試驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射成功。試驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射成功。 1989年年2月月14日，第日，第1顆顆gps工作衛(wèi)星發(fā)射成功。工作衛(wèi)星發(fā)射成功。 1991年，在海灣戰(zhàn)爭中，年，在海灣戰(zhàn)爭中，gps首次大規(guī)模用于實(shí)戰(zhàn)。首次大規(guī)模用于實(shí)戰(zhàn)。 1993年，年，igs成立。成立。 1

17、995年年7月月17日，日，gps達(dá)到達(dá)到foc 完全運(yùn)行能力（完全運(yùn)行能力（full operational capability）。）。 1999年年1月月25日，美國副總統(tǒng)戈?duì)栃迹瑢⒊赓Y日，美國副總統(tǒng)戈?duì)栃?，將斥資40億美元，進(jìn)行億美元，進(jìn)行g(shù)ps現(xiàn)現(xiàn) 代化。代化。 1999年年8月月21/22日子夜，日子夜，gps發(fā)生發(fā)生gps周結(jié)束翻轉(zhuǎn)周結(jié)束翻轉(zhuǎn)(eow)問題。問題。 2000年年1月月1日，日，y2k問題。問題。 2000年年5月月1日，美國總統(tǒng)克林頓宣布，日，美國總統(tǒng)克林頓宣布，gps停止實(shí)施停止實(shí)施sa。（實(shí)際停止實(shí)。（實(shí)際停止實(shí) 施施sa是是5月月2日）日） gps定位技

18、術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 全球定位系統(tǒng)概述全球定位系統(tǒng)概述 全球定位系統(tǒng)的發(fā)展史全球定位系統(tǒng)的發(fā)展史 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 gps的系統(tǒng)組成的系統(tǒng)組成 由空間部分、地面部分和用戶部分等組成由空間部分、地面部分和用戶部分等組成 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 全球定位系統(tǒng)的組成全球定位系統(tǒng)的組成 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 空間部分空間部分 （space segment） gps衛(wèi)星星座衛(wèi)星星座 設(shè)計(jì)星座：設(shè)計(jì)星座：21+3 21顆正式的工作衛(wèi)星顆正式的工作衛(wèi)星+3 顆活動的備用衛(wèi)星顆活動的備用衛(wèi)星 6個(gè)軌道面，平均軌道高個(gè)軌道面，平均

19、軌道高 度度20200km，軌道傾角，軌道傾角 55 ，周期，周期11h 58min（顧（顧 及地球自轉(zhuǎn)，地球及地球自轉(zhuǎn)，地球-衛(wèi)星衛(wèi)星 的幾何關(guān)系每天提前的幾何關(guān)系每天提前 4min重復(fù)一次）重復(fù)一次） 保證在保證在24小時(shí)，在高度小時(shí)，在高度 角角15以上，能夠同時(shí)以上，能夠同時(shí) 觀測到觀測到4至至9顆衛(wèi)星顆衛(wèi)星 當(dāng)前星座：當(dāng)前星座：28顆顆 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 全球定位系統(tǒng)的組成全球定位系統(tǒng)的組成 空間部分空間部分 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 gps衛(wèi)星衛(wèi)星 作用：作用： 接收、存儲導(dǎo)航電文接收、存儲導(dǎo)航電文 生成用于導(dǎo)航定位的信號（測距碼、載波

20、）生成用于導(dǎo)航定位的信號（測距碼、載波） 發(fā)送用于導(dǎo)航定位的信號（采用雙向調(diào)制法調(diào)制在載波上的發(fā)送用于導(dǎo)航定位的信號（采用雙向調(diào)制法調(diào)制在載波上的 測距碼和導(dǎo)航電文）測距碼和導(dǎo)航電文） 接受地面指令，進(jìn)行相應(yīng)操作接受地面指令，進(jìn)行相應(yīng)操作 其他特殊用途，如通訊、監(jiān)測核暴等。其他特殊用途，如通訊、監(jiān)測核暴等。 主要設(shè)備主要設(shè)備 太陽能電池板太陽能電池板 原子鐘（原子鐘（2臺銫鐘、臺銫鐘、2臺銣鐘）臺銣鐘） 信號生成與發(fā)射裝置信號生成與發(fā)射裝置 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 全球定位系統(tǒng)的組成全球定位系統(tǒng)的組成 空間部分空間部分 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 gps衛(wèi)

21、星衛(wèi)星 類型類型 試驗(yàn)衛(wèi)星：試驗(yàn)衛(wèi)星：block 工作衛(wèi)星：工作衛(wèi)星：block block ：存儲星歷能力為：存儲星歷能力為14天，具有天，具有sa和和as地能力地能力 block a （advanced）：衛(wèi)星間可相互通訊，存儲星歷）：衛(wèi)星間可相互通訊，存儲星歷 能力為能力為180天，天，sv35和和sv36帶有激光反射棱鏡帶有激光反射棱鏡 block r （replacement/replenishment）：衛(wèi)星間可相）：衛(wèi)星間可相 互跟蹤相互通訊互跟蹤相互通訊 block f（follow on）：新一代的）：新一代的gps衛(wèi)星衛(wèi)星,增設(shè)第三民增設(shè)第三民 用頻率用頻率 gps定位技術(shù)

22、及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 全球定位系統(tǒng)的組成全球定位系統(tǒng)的組成 空間部分空間部分 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 全球定位系統(tǒng)的組成全球定位系統(tǒng)的組成 空間部分空間部分 block iirblock iiablock iia block iir block iif block iir s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 地面監(jiān)控部分地面監(jiān)控部分 （ground segment） 主控站：主控站：1個(gè)個(gè) 監(jiān)測站：監(jiān)測站：5個(gè)個(gè) 注入站：注入站：3個(gè)個(gè) 通訊與輔助系統(tǒng)通訊與輔助系統(tǒng) gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 全球定位

23、系統(tǒng)的組成全球定位系統(tǒng)的組成 地面監(jiān)控部分地面監(jiān)控部分 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 全球定位系統(tǒng)的組成全球定位系統(tǒng)的組成 地面監(jiān)控部分地面監(jiān)控部分 gps的地面監(jiān)控部分的地面監(jiān)控部分 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 主控站：主控站： 除協(xié)調(diào)和管理地面監(jiān)控系統(tǒng)外，主要任務(wù)：除協(xié)調(diào)和管理地面監(jiān)控系統(tǒng)外，主要任務(wù)： 1）根據(jù)本站和其它監(jiān)測站的觀測資料，推算編制各衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星鐘差）根據(jù)本站和其它監(jiān)測站的觀測資料，推算編制各衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星鐘差 和大氣修正參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳送到注入站。和大氣修正參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳送到注入

24、站。 2）提供全球定位系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)。各監(jiān)測站和）提供全球定位系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)。各監(jiān)測站和gps衛(wèi)星的原子鐘，均應(yīng)與衛(wèi)星的原子鐘，均應(yīng)與 主控站的原子鐘同步，測出其間的鐘差，將鐘差信息編入導(dǎo)航電文，送入主控站的原子鐘同步，測出其間的鐘差，將鐘差信息編入導(dǎo)航電文，送入 注入站。注入站。 3）調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星，使之沿預(yù)定軌道運(yùn)行。）調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星，使之沿預(yù)定軌道運(yùn)行。 4）啟用備用衛(wèi)星代替失效工作衛(wèi)星）啟用備用衛(wèi)星代替失效工作衛(wèi)星 管理、協(xié)調(diào)地面監(jiān)控系統(tǒng)各部分的工作管理、協(xié)調(diào)地面監(jiān)控系統(tǒng)各部分的工作 編算廣播星歷編算廣播星歷 軌道參數(shù)、衛(wèi)星鐘改正數(shù)等軌道參數(shù)、衛(wèi)星鐘改正數(shù)等 調(diào)整衛(wèi)星狀態(tài)調(diào)整衛(wèi)

25、星狀態(tài) 調(diào)度衛(wèi)星調(diào)度衛(wèi)星 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 全球定位系統(tǒng)的組成全球定位系統(tǒng)的組成 地面監(jiān)控部分地面監(jiān)控部分 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 監(jiān)測站：監(jiān)測站：是主控站直接控制下的數(shù)據(jù)自動采集中心。站內(nèi)設(shè)有雙頻是主控站直接控制下的數(shù)據(jù)自動采集中心。站內(nèi)設(shè)有雙頻 gps接收機(jī)、高精度原子鐘、計(jì)算機(jī)接收機(jī)、高精度原子鐘、計(jì)算機(jī)1臺和若干臺環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器。觀臺和若干臺環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器。觀 測資料由計(jì)算機(jī)進(jìn)行初步處理，存儲并傳輸?shù)街骺卣?，以確定衛(wèi)星軌道。測資料由計(jì)算機(jī)進(jìn)行初步處理，存儲并傳輸?shù)街骺卣?，以確定衛(wèi)星軌道。 對衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤觀測對衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤觀測 記錄氣象數(shù)據(jù)

26、記錄氣象數(shù)據(jù) 將數(shù)據(jù)傳送到主控站將數(shù)據(jù)傳送到主控站 注入站注入站 主要設(shè)備為主要設(shè)備為1臺直徑臺直徑3.6m的天線、的天線、1臺臺c波段發(fā)射機(jī)和波段發(fā)射機(jī)和1臺計(jì)算機(jī)。主臺計(jì)算機(jī)。主 要任務(wù)是在主控站的控制下，將主控站推算和編制的衛(wèi)星星歷、鐘要任務(wù)是在主控站的控制下，將主控站推算和編制的衛(wèi)星星歷、鐘 差、導(dǎo)航電文和其它控制指令等，注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲系統(tǒng)，并差、導(dǎo)航電文和其它控制指令等，注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲系統(tǒng)，并 監(jiān)測注入信息的正確性。監(jiān)測注入信息的正確性。 整個(gè)整個(gè)gps系統(tǒng)的地面監(jiān)控部分，除主控站外均無人值守。各站系統(tǒng)的地面監(jiān)控部分，除主控站外均無人值守。各站 間用現(xiàn)代化通訊網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，在

27、原子鐘和計(jì)算機(jī)的驅(qū)動和控制下，實(shí)間用現(xiàn)代化通訊網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，在原子鐘和計(jì)算機(jī)的驅(qū)動和控制下，實(shí) 現(xiàn)高度的自動化標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)高度的自動化標(biāo)準(zhǔn)化。 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 全球定位系統(tǒng)的組成全球定位系統(tǒng)的組成 地面監(jiān)控部分地面監(jiān)控部分 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 全球定位系統(tǒng)的組成全球定位系統(tǒng)的組成 地面監(jiān)控部分地面監(jiān)控部分 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 用戶部分用戶部分 （user segment） 組成組成 用戶接收設(shè)備用戶接收設(shè)備 接收接收gps發(fā)射的無線電信號，獲得必要的定位發(fā)射的無線電信號，獲得必要

28、的定位i信息和觀測量，信息和觀測量， 經(jīng)數(shù)據(jù)處理完成定位工作。經(jīng)數(shù)據(jù)處理完成定位工作。 gps接收機(jī)和數(shù)據(jù)處理軟件、微處理機(jī)和終端設(shè)備組成。接收機(jī)和數(shù)據(jù)處理軟件、微處理機(jī)和終端設(shè)備組成。 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 全球定位系統(tǒng)的組成全球定位系統(tǒng)的組成 用戶部分用戶部分 。 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 1. 美國對美國對gps用戶的主要限制性政策用戶的主要限制性政策 為保障美國的利益和安全，該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)采取了一些措施來為保障美國的利益和安全，該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)采取了一些措施來 限定非特許用戶獲取限定非特許用戶獲取gps觀測量的精度。觀測量的精度。 （1） 對不同

29、的用戶提供不同的服務(wù)方式對不同的用戶提供不同的服務(wù)方式 gps衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號含有兩種不同精度的測距碼，即衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號含有兩種不同精度的測距碼，即p 碼（精碼）和碼（精碼）和c/a碼（粗碼）。相應(yīng)兩種碼提供兩種定位服務(wù)方式，碼（粗碼）。相應(yīng)兩種碼提供兩種定位服務(wù)方式， 即精密定位服務(wù)（即精密定位服務(wù)（precise positioning servicepps）和標(biāo)準(zhǔn)定位服）和標(biāo)準(zhǔn)定位服 務(wù)（務(wù)（standard positioning servicesps）。）。 pps可提供可提供l1、l2載波載波 上的上的p碼（不公開的保密碼），碼（不公開的保密碼），l1載波上的載波上的c/

30、a碼、導(dǎo)航電文和消碼、導(dǎo)航電文和消 除除sa影響的密匙，服務(wù)對象是美國軍事部門和其它特許用戶。利影響的密匙，服務(wù)對象是美國軍事部門和其它特許用戶。利 用用p碼能獲得較高精度的觀測量，且通過兩種頻率測距可消除電離碼能獲得較高精度的觀測量，且通過兩種頻率測距可消除電離 層折射的影響，單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位精度層折射的影響，單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位精度5-10m。 sps只能利用只能利用l1載波上的載波上的c/a碼和導(dǎo)航電文，獲得精度較低的碼和導(dǎo)航電文，獲得精度較低的 觀測量，無法利用雙頻技術(shù)消除電離層的影響，單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位精度觀測量，無法利用雙頻技術(shù)消除電離層的影響，單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位精度 20-40m。 gps定位技術(shù)及應(yīng)用

31、定位技術(shù)及應(yīng)用 全球定位系統(tǒng)的組成全球定位系統(tǒng)的組成 美國政策美國政策 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 （2） 精密測距碼的加密措施（精密測距碼的加密措施（as） p碼的加密措施也稱反電子欺騙措施。當(dāng)碼的加密措施也稱反電子欺騙措施。當(dāng)p碼被解密，或在戰(zhàn)碼被解密，或在戰(zhàn) 時(shí)，對方如果知道了特許用戶接收機(jī)所接收的衛(wèi)星信號的頻率和相時(shí)，對方如果知道了特許用戶接收機(jī)所接收的衛(wèi)星信號的頻率和相 位，便可以發(fā)射適當(dāng)頻率的干擾信號，誘使特許用戶的接收機(jī)鎖錯(cuò)位，便可以發(fā)射適當(dāng)頻率的干擾信號，誘使特許用戶的接收機(jī)鎖錯(cuò) 信號，產(chǎn)生錯(cuò)誤的導(dǎo)航信息。為防止這種電子欺騙，進(jìn)一步加密信號，產(chǎn)生錯(cuò)誤的

32、導(dǎo)航信息。為防止這種電子欺騙，進(jìn)一步加密p 碼，美國將在必要時(shí)引入機(jī)密碼碼，美國將在必要時(shí)引入機(jī)密碼w，通過，通過p碼和碼和w碼的模碼的模2相加，將相加，將 p碼轉(zhuǎn)換成碼轉(zhuǎn)換成y碼。碼。 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 全球定位系統(tǒng)的組成全球定位系統(tǒng)的組成 用戶部分用戶部分 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識 第三章第三章 gps定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識 gps系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識包括幾方面的內(nèi)容：系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識包括幾方面的內(nèi)容： 1.gps定位的坐標(biāo)系統(tǒng)合和時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)合和時(shí)

33、間系統(tǒng) 2.gps的衛(wèi)星星歷的衛(wèi)星星歷 3.電池波介紹電池波介紹 4.gps衛(wèi)星信號及信號的傳播衛(wèi)星信號及信號的傳播 5.gps衛(wèi)星的導(dǎo)航電文衛(wèi)星的導(dǎo)航電文 6.gps定位的觀測量及誤差分析定位的觀測量及誤差分析 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 3.1 gps定位的坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)是描述衛(wèi)星運(yùn)動、處理觀測數(shù)據(jù)和衛(wèi)星觀測位置 的數(shù)學(xué)與物力基礎(chǔ)。 1.坐標(biāo)系統(tǒng) 各國建立和保持各自獨(dú)立的地區(qū)性大地坐標(biāo)系統(tǒng) 1）.我國慣用的北京54經(jīng)典大地測量基準(zhǔn) a=6378245（m） f=1/298.3 常規(guī)的全站儀測量很少接觸和使用到，很多測量人員都忽略或沒有注 意

34、此概念。 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 2）.衛(wèi)星大地測量基準(zhǔn) 在全球定位系統(tǒng)中，衛(wèi)星主 要被視為位置已知的高空觀測目 標(biāo)。所以，為了確定用戶接收機(jī) 的位置，gps衛(wèi)星的瞬時(shí)位置，通 常應(yīng)劃算到同一的地球坐標(biāo)系統(tǒng) 中。 目前gps衛(wèi)星瞬時(shí)位置的計(jì)算 采用大地坐標(biāo)系統(tǒng)wgs-84： a=6378137（m） f=1/298.25 p p p p gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)

35、 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 2.時(shí)間系統(tǒng) gps衛(wèi)星作為一個(gè)高空觀測 目標(biāo)，其位置是不斷變化的，因 此在給出衛(wèi)星位置的同時(shí)，必須 給出相應(yīng)的瞬時(shí)時(shí)刻。 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 2.5時(shí)間系統(tǒng) 1.有關(guān)時(shí)間的基本概念 在天文學(xué)和空間科學(xué)技術(shù)中，時(shí)間系統(tǒng)是精確描述天體和衛(wèi)星 運(yùn)行位置及其相互關(guān)系的重要基準(zhǔn)，也是利用衛(wèi)星進(jìn)行定位的重要 基準(zhǔn)。 在gps衛(wèi)星定位中，時(shí)間系統(tǒng)的重要性表現(xiàn)在： gps衛(wèi)星作為高空觀測目標(biāo)，位置不斷變化

36、，在給出衛(wèi)星運(yùn)行 位置同時(shí)，必須給出相應(yīng)的瞬間時(shí)刻。例如當(dāng)要求gps衛(wèi)星的位置 誤差小于1cm，則相應(yīng)的時(shí)刻誤差應(yīng)小于2.6 10-6s。 準(zhǔn)確地測定觀測站至衛(wèi)星的距離，必須精密地測定信號的傳播 時(shí)間。若要距離誤差小于1cm，則信號傳播時(shí)間的測定誤差應(yīng)小于3 10-11s gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 基本概念基本概念 時(shí)間間隔、時(shí)刻和歷元時(shí)間間隔、時(shí)刻和歷元 相對時(shí)間測量與絕對時(shí)間測量相對時(shí)間測量與絕對時(shí)間測量 時(shí)間基準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn) 時(shí)間量測通常采用一個(gè)可觀

37、測到的周期性運(yùn)動作為時(shí)間基準(zhǔn)。時(shí)間量測通常采用一個(gè)可觀測到的周期性運(yùn)動作為時(shí)間基準(zhǔn)。 作為時(shí)間基準(zhǔn)所要滿足的條件：作為時(shí)間基準(zhǔn)所要滿足的條件： 運(yùn)動是連續(xù)的、周期性的運(yùn)動是連續(xù)的、周期性的 運(yùn)動周期必須充分穩(wěn)定運(yùn)動周期必須充分穩(wěn)定 運(yùn)動周期具有復(fù)現(xiàn)性運(yùn)動周期具有復(fù)現(xiàn)性 常用建立時(shí)間基準(zhǔn)的基礎(chǔ)常用建立時(shí)間基準(zhǔn)的基礎(chǔ) 地球自轉(zhuǎn)：世界時(shí)時(shí)間基準(zhǔn)的基礎(chǔ)，穩(wěn)定度地球自轉(zhuǎn)：世界時(shí)時(shí)間基準(zhǔn)的基礎(chǔ)，穩(wěn)定度10-8； ； 行星繞太陽的公轉(zhuǎn)：力學(xué)時(shí)時(shí)間基準(zhǔn)的基礎(chǔ)；行星繞太陽的公轉(zhuǎn)：力學(xué)時(shí)時(shí)間基準(zhǔn)的基礎(chǔ)； 電子、原子的諧波振蕩：原子時(shí)時(shí)間基準(zhǔn)的基礎(chǔ)，穩(wěn)定度電子、原子的諧波振蕩：原子時(shí)時(shí)間基準(zhǔn)的基礎(chǔ)，穩(wěn)定度10-13

38、。 單位：國際標(biāo)準(zhǔn)單位單位：國際標(biāo)準(zhǔn)單位 - 秒；派生出的單位秒；派生出的單位 毫秒（毫秒（10-3秒）、微秒）、微 秒（秒（10-6秒）、納秒（秒）、納秒（10-9秒）秒） gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識基本概念基本概念 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 3.2 gps衛(wèi)星星歷 衛(wèi)星在空間進(jìn)行的軌跡稱為軌道，而描述衛(wèi)星軌道位置和狀 態(tài)的參數(shù)稱為軌道參數(shù)。衛(wèi)星的軌道誤差直接影響絕定位時(shí)用戶接 收機(jī)位置的精度。因此，衛(wèi)星的軌道必須滿足足夠的精度。對于用 戶來說，理解和運(yùn)用gps衛(wèi)星的軌道信息是非常必要的，而衛(wèi)星的 軌道信息都包含

39、在gps衛(wèi)星的星歷中。 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識 gps衛(wèi)星星歷衛(wèi)星星歷 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 1.預(yù)報(bào)星歷 預(yù)報(bào)星歷是通過衛(wèi)星發(fā)射的還有軌道信息的導(dǎo)航電文傳遞給用 戶的，經(jīng)過解碼便可以獲得所需要的星歷。衛(wèi)星的預(yù)報(bào)星歷是用跟 蹤站以往時(shí)間的觀測資料推求的參考軌道參數(shù)為基礎(chǔ)，并加入軌道 攝動項(xiàng)改正而外推的星歷。用戶在觀測時(shí)可以通過導(dǎo)航電文實(shí)時(shí)得 到，對導(dǎo)航和實(shí)時(shí)定位十分重要。但對精密定位服務(wù)則難以滿足精 度要求。 2.精密星歷 是一些國家的某些部門根據(jù)各自建立的跟蹤站所獲得的精密觀 測資料，應(yīng)用與確定預(yù)報(bào)星歷相

40、似的方法，計(jì)算的衛(wèi)星星歷。這種 星歷通常是在事后向用戶提供的在用戶觀測時(shí)的衛(wèi)星精密軌道信息， 因此稱后處理星歷或精密星歷。該星歷的精度目前可達(dá)分米。 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識gps衛(wèi)星星歷衛(wèi)星星歷 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 3.3 電磁波的傳播 gps定位的基本觀測量是觀測站（用戶接收天線）至gps衛(wèi)星（信號 發(fā)射天線）的距離（或稱信號傳播路徑），它是通過測定衛(wèi)星信號在 該路徑上的傳播時(shí)間（時(shí)間延遲）或測定衛(wèi)星載波信號相位在該路徑 上的變化周數(shù)（相位延遲）來導(dǎo)出的。 1.電磁波及其參數(shù) 電磁波是一種隨時(shí)間t變化的

41、正弦或余弦波。如果設(shè)電磁波初相角為 0，角頻率，振幅為ae，則電磁波的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 y=aesin(t+ 0) 0 t+0 t0 t1 y=aesin(t+ 0) ae gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識 電磁波的傳播電磁波的傳播 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 設(shè)電磁波的頻率為f，周期為t，相位為，且當(dāng)t=0時(shí)有初相位 0，則它們與相位角及角頻率有如下關(guān)系：=2f；f=1/t， =t/t+ 0， 0=20。由此可得y=aesin2 (t/t+ 0)。 利用電磁波測距除了精確測定電磁波的傳播時(shí)間或相位變化外， 還應(yīng)準(zhǔn)確地測定電磁

42、波的傳播速度v。若設(shè)電磁波的波長為，相位常 數(shù)為k，則有k= 2/ = /v，v= f= /t= /k。 2.電磁波的傳播速度與大氣折射 假設(shè)電磁波在真空中的傳播速度為cvac，則有cvac= vacf= vac/t= /kvac。在衛(wèi)星大地測量中，國際上當(dāng)前采用的真空光速為 c=2.99782458108(m/s)。 對gps而言，衛(wèi)星發(fā)射信號傳播到接收機(jī)天線的時(shí)間約0.1秒， 當(dāng)光速值的最后一位含有一個(gè)單位的誤差，將會引起0.1m的距離誤差。 表明準(zhǔn)確確定電磁波傳播速度的重要意義。實(shí)際的電磁波傳播是在大 氣介質(zhì)中，在到達(dá)地面接收機(jī)前要穿過性質(zhì)、狀態(tài)各異且不穩(wěn)定的若 干大氣層，這些因素可能改

43、變電磁波傳播的方向、速度和強(qiáng)度，這種 現(xiàn)象稱為大氣折射。 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識 電磁波的傳播電磁波的傳播 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 大氣折射對gps觀測結(jié)果的影響，往往超過了gps精密定位所 容許的精度范圍。 如何在數(shù)據(jù)處理過程中通過模型加以改正，或在觀測中通過適 當(dāng)?shù)姆椒▉頊p弱，以提高定位精度，已經(jīng)成為廣大用戶普遍關(guān)注的 重要問題。 電磁波在大氣中的傳播速度可以用折射率n來表示，n=c/v。折 射率與大氣的組成和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，其實(shí)際值接近于1，故常用折 射數(shù)n0來表示，n0=(n-1)106。 3.4 大氣

44、折射對電磁波的影響 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識 電磁波的傳播電磁波的傳播 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 大氣層的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 地球表面被一層很厚的大氣所包圍，大氣的總質(zhì)量約為3.9 1018（kg），約為地球總質(zhì)量的百萬分之一。由于地球引力的作用， 大氣質(zhì)量在垂直方向上分布極不均勻，主要集中在大氣底部，其中 75%的質(zhì)量分布在10km以下， 90%的以上質(zhì)量分布在30km以下。 同時(shí)大氣在垂直方向上的物理性質(zhì)差異也很大，根據(jù)溫度、成分和 荷電等物理性質(zhì)的不同，大氣可分為性質(zhì)各異的若干大氣層。按不 同標(biāo)準(zhǔn)有不同的分層方法，

45、根據(jù)對電磁波傳播的不同影響，一般分 為對流層和電離層。 對流層是指從地面向上約40km范圍內(nèi)的大氣底層，占整個(gè)大 氣質(zhì)量的99%。對流層與地面接觸，從地面得到輻射熱能，溫度隨 高度的上升而降低，平均每升高1km降低6.50c，而在水平方向（南 北方向）上，溫差每100km 一般不超過10c。對流層雖僅有少量帶 電離子，但卻具有很強(qiáng)的對流作用，云、霧、雨、雪、風(fēng)等主要天 氣現(xiàn)象均出現(xiàn)其中。該層大氣中除了含有各種氣體元素外，還含水 滴、冰晶和塵埃等雜質(zhì)，對電磁波的傳播有很大影響。 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識 電磁波的傳播電磁波的傳播 s 上海歐亞

46、測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 電離層分布于地球大氣層的頂部，約在地面向上70km以上范 圍。由于原子氧吸收了太陽紫外線的能量，該大氣層的溫度隨高度 上升而迅速升高，同時(shí)由于太陽和其它天體的各種射線作用，使大 部分大氣分子發(fā)生電離，具有密度較高的帶電粒子。電離層中電子 的密度決定于太陽輻射強(qiáng)度和大氣密度，因而導(dǎo)致電離層的電子密 度不僅隨高度而異，而且與太陽黑子的活動密切相關(guān)。電磁波在電 離層中的傳播速度與頻率相關(guān)，電離層屬于彌散性介質(zhì)。 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識 電磁波的傳播電磁波的傳播 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位

47、技術(shù)及應(yīng)用 由于影響電離層電子密度的因素復(fù)雜（時(shí)間、高度、太陽輻射 及黑子活動、季節(jié)和地區(qū)等），難以可靠地確定觀測時(shí)刻沿電磁波 傳播路線的電子總量。對gps單頻接收用戶，一般均利用電離層模 型來近似計(jì)算改正量，但目前有效性不會優(yōu)于75%。即當(dāng)電離層的 延遲為50m，經(jīng)過模型改正后，仍含有約12.5m的殘差。 為減弱電離層的影響，比較有效的措施為： （1）利用兩種不 同的頻率進(jìn)行觀測; (2)兩觀測站同步觀測量求差 用兩臺接收機(jī)在基線的兩端進(jìn)行同步觀測，取其觀測量之差。 因?yàn)楫?dāng)兩觀測站相距不太遠(yuǎn)時(shí)，衛(wèi)星至兩觀測站電磁波傳播路徑上 的大氣狀況相似，大氣狀況的系統(tǒng)影響可通過同步觀測量的差分而 減弱。

48、 該方法對小于20km的短基線效果尤為明顯，經(jīng)過電離層折射 改正后，基線長度的相對殘差約為10-6。故在短基線相對定位中， 即使使用單頻接收機(jī)也能達(dá)到相當(dāng)高精度。但隨著基線長度的增加， 精度將明顯降低。 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識 電磁波的傳播電磁波的傳播 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 1.關(guān)于gps衛(wèi)星信號 gps衛(wèi)星所發(fā)射的信號包括載波信號、p碼（或y碼）、c/a碼和數(shù) 據(jù)碼（或d碼）等多種信號分量，其中p碼和c/a碼統(tǒng)稱為測距碼。 gps衛(wèi)星信號的產(chǎn)生與構(gòu)成主要考慮了如下因素； （1）適應(yīng)多用戶系統(tǒng)要求。 （2）

49、滿足實(shí)時(shí)定位要求。 （3）滿足高精度定位需要。 （4）滿足軍事保密要求。 3.5 gps衛(wèi)星的測距碼信號衛(wèi)星的測距碼信號 gps定位技術(shù)及應(yīng)用定位技術(shù)及應(yīng)用 gps定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識 電磁波的傳播電磁波的傳播 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 2.碼與碼的產(chǎn)生 （1）碼的概念 在現(xiàn)代數(shù)字通信中，廣泛使用二進(jìn)制數(shù)（0和1）及其組合，來 表示各種信息。表達(dá)不同信息的二進(jìn)制數(shù)及其組合，稱為碼。一位 二進(jìn)制數(shù)叫一個(gè)碼元或一比特。比特為碼和信息量的度量單位。 如果將各種信息例如聲音、圖象和文字等通過量化，并按某種 預(yù)定規(guī)則，表示成二進(jìn)制數(shù)的組合形式，則這一過程稱為編碼。 在二進(jìn)制數(shù)字化信息的傳輸中，每秒傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)稱為數(shù)碼率， 表示數(shù)字化信息的傳輸速度，單位為bit/s。 通過一個(gè)時(shí)間延遲器來調(diào)整使碼元相互完全對齊，則可以從接 收機(jī)的時(shí)間延遲器中測出衛(wèi)星信號到達(dá)用戶接收機(jī)的準(zhǔn)確傳播時(shí)間， 從而準(zhǔn)確測定站星距離。 s 上海歐亞測量系統(tǒng)設(shè)備有限公司gps定位技術(shù)及應(yīng)用 3.gps的測距碼 gps衛(wèi)星所采用的兩種測距碼，即c/a碼和p碼（或y碼），均屬于偽 隨機(jī)碼。 （1）c/a碼：是由兩個(gè)10