全球定位系統(tǒng) - GPS簡介

1、 授時與測距導(dǎo)航系統(tǒng)/全球定位系統(tǒng) (Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System-GPS)：是以人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，可提供高精度、全天候、實(shí)時動態(tài)定位、定時及導(dǎo)航服務(wù)。 GPS定位系統(tǒng)包括三大部分：（定位系統(tǒng)包括三大部分：（1）地）地面監(jiān)控部分；（面監(jiān)控部分；（2）空間衛(wèi)星部分；（）空間衛(wèi)星部分；（3）用）用戶接收部分。戶接收部分。 空間部分空間部分：21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星（白色）。它們在高度20 200km的近圓形軌道上運(yùn)行，分布在六個軌道面上，軌道傾角55，兩個軌道面之間在經(jīng)度上相隔6

2、0，每個軌道面上布放四顆衛(wèi)星。衛(wèi)星在空間的這種配置，保障了在地球上任意地點(diǎn)，任意時刻，至少同時可見到四顆衛(wèi)星。 地面監(jiān)控系統(tǒng)地面監(jiān)控系統(tǒng)：1個主控站，3個注入站，5個監(jiān)測站。它向GPS導(dǎo)航衛(wèi)星提供一系列描述衛(wèi)星運(yùn)動及其軌道的參數(shù)；監(jiān)控衛(wèi)星沿著預(yù)定軌道運(yùn)行；保持各顆衛(wèi)星處于GPS時間系統(tǒng)及監(jiān)控衛(wèi)星上各種設(shè)備是否正常工作等。用戶設(shè)備部分用戶設(shè)備部分：GPS接收機(jī)接收衛(wèi)星信號，經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到接收機(jī)所在點(diǎn)位的導(dǎo)航和定位信息。通常會顯示出用戶的位置、速度和時間。注入站注入站空間星座部分： 提供星歷和時間信息 發(fā)射偽距和載波信號 提供其它輔助信息接收衛(wèi)星信號 記錄處理數(shù)據(jù) 提供導(dǎo)航定位信息 其它全球衛(wèi)星定

3、位系統(tǒng)vGLONASS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)由前蘇聯(lián)和俄羅斯從1982年開始至1996年建成vNAVSAT系統(tǒng)由歐洲空間局聯(lián)合中國籌建v我國北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)是一個雙星系統(tǒng)2. GPS系統(tǒng)定位原理數(shù)據(jù)，組成3個方程式，就可以解出觀測點(diǎn)的位置（X,Y,Z）?？紤]到衛(wèi)星的時鐘與接收機(jī)時鐘之間的誤差，實(shí)際上有4個未知數(shù)，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛(wèi)星，形成4個方程式以求解，從而得到觀測點(diǎn)經(jīng)緯度和高程。 通過測量衛(wèi)星信號到達(dá)接收機(jī)的時間延遲，即可算出用戶到衛(wèi)星的距離。再根據(jù)三維坐標(biāo)中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星的距離交匯法定位距離交匯法定位首先我們可以得到GPS衛(wèi)星的位置；其次，我們又能準(zhǔn)確測定我們所在

4、地點(diǎn)A至衛(wèi)星之間的距離，那么A點(diǎn)一定是位于以衛(wèi)星為中心、所測得距離為半徑的圓球上。進(jìn)一步，我們又測得點(diǎn)A至另一衛(wèi)星的距離，則A點(diǎn)一定處在前后兩個圓球相交的圓環(huán)上。我們還可測得與第三個衛(wèi)星的距離，就可以確定A點(diǎn)只能是在三個圓球相交的兩個點(diǎn)上。根據(jù)一些地理知識，可以很容易排除其中一個不合理的位置。衛(wèi)星信號L1-Frequenz (1575.42 MHz) = 19.05 cmC/A-CodeP-Code衛(wèi)星星歷L2-Frequenz (1227.60 MHz) = 24.45 cmP-Code衛(wèi)星星歷常規(guī)常規(guī)GPS的測量方法，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、動的測量方法，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量都需要事后進(jìn)行

5、解算才能獲得厘米級的精度，態(tài)測量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級的精度，而而RTK是能夠在野外實(shí)時得到厘米級定位精度的測是能夠在野外實(shí)時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態(tài)實(shí)時差分量方法，它采用了載波相位動態(tài)實(shí)時差分(Real - Time Kinematic)方法，是方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。 RTK定位時要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時地把觀測數(shù)定位時要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時地把觀測數(shù)據(jù)據(jù)(偽距觀測值，相位觀測值偽距觀測值，相位觀測值)及已知數(shù)據(jù)傳輸給流