GPS定位原理定位模式培訓(xùn)講義PPT（內(nèi)容全面）

1、GPS定位模式3GPS定位原理2GPS測(cè)量技術(shù)GPS接收機(jī)的分類(lèi)11 GPS接收機(jī)的分類(lèi)（1）按接收機(jī)用途劃分：導(dǎo)航型：用于確定船舶、車(chē)輛、飛機(jī)等運(yùn)載體的實(shí)時(shí)位置和速度，保障按預(yù)定路線航行或選擇最佳路線。采用測(cè)碼偽距為觀測(cè)量的單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位或差分GPS定位，精度低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛。測(cè)量型接收機(jī)：采用載波相位觀測(cè)量進(jìn)行相對(duì)定位，精度高。觀測(cè)數(shù)據(jù)可測(cè)后處理或?qū)崟r(shí)處理（RTK），需配備功能完善的數(shù)據(jù)處理軟件。與導(dǎo)航型相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。授時(shí)型接收機(jī)：主要用于天文臺(tái)或地面監(jiān)控站，進(jìn)行時(shí)頻同步測(cè)定。1 GPS接收機(jī)的分類(lèi)（2）根據(jù)所接收的衛(wèi)星信號(hào)頻率劃分：碼相位接收機(jī)（C/A碼、P碼）

2、：采用C/A碼、P碼作為測(cè)距信號(hào)，由于C/A碼、P碼測(cè)距精度較低，因此，碼相位接收機(jī)主要用于導(dǎo)航型和手持型低精度接收機(jī)。單頻接收機(jī)（L1）：只接收調(diào)制的L1信號(hào)，雖然可利用導(dǎo)航電文提供的參數(shù)，對(duì)觀測(cè)量進(jìn)行電離層影響修正，但由于修正模型尚不完善，精度較差，主要用于小于20km的短基線精密定位。雙頻接收機(jī)（L1+L2）：同時(shí)接受L1、L2兩種信號(hào)，利用雙頻技術(shù)，可消除或減弱電離層折射對(duì)觀測(cè)量的影響，定位精度較高。1 GPS接收機(jī)的分類(lèi)（3）根據(jù)接收機(jī)信號(hào)通道類(lèi)型劃分：多通道接收機(jī)：具有多個(gè)衛(wèi)星信號(hào)通道，每個(gè)通道只連續(xù)跟蹤一個(gè)衛(wèi)星信號(hào)。也稱(chēng)連續(xù)跟蹤型接收機(jī)。序貫通道接收機(jī)：只有1-2個(gè)信號(hào)通道，為了

3、跟蹤多個(gè)衛(wèi)星，在相應(yīng)軟件控制下按時(shí)序依次對(duì)各衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行跟蹤量測(cè)。依次量測(cè)一個(gè)循環(huán)所需時(shí)間較長(zhǎng)（大于20ms），對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤是不連續(xù)的。多路復(fù)用通道接收機(jī)：與序貫通道接收機(jī)相似，也只有1-2個(gè)信號(hào)通道，在相應(yīng)軟件控制下按時(shí)序依次對(duì)各衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行跟蹤量測(cè)。依次量測(cè)一個(gè)循環(huán)所需時(shí)間較短（小于20ms），可保持對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的連續(xù)跟蹤。1 GPS接收機(jī)的分類(lèi)（4）按工作原理劃分：碼相關(guān)型接收機(jī)：能夠產(chǎn)生與所測(cè)衛(wèi)星測(cè)距碼結(jié)構(gòu)完全相同的復(fù)制碼。利用的是C/A碼或P碼，條件是掌握測(cè)距碼結(jié)構(gòu)，也稱(chēng)有碼接收機(jī)。平方型接收機(jī)：利用載波信號(hào)的平方技術(shù)去掉調(diào)制碼，獲得載波相位測(cè)量所必需的載波信號(hào)。該機(jī)只利用衛(wèi)星信號(hào)

4、，無(wú)需解碼，不必掌握測(cè)距碼結(jié)構(gòu)，稱(chēng)無(wú)碼接收機(jī)?；旌闲徒邮諜C(jī)：綜合利用了碼相關(guān)技術(shù)和平方技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)獲得碼相位和精密載波相位觀測(cè)量。目前廣泛使用。干涉型接收機(jī)：將GPS衛(wèi)星作為射電源，采用干涉測(cè)量的方法測(cè)定兩個(gè)測(cè)站之間的距離1 GPS接收機(jī)的分類(lèi)（5）按接收衛(wèi)星系統(tǒng)劃分：?jiǎn)涡切盘?hào)接收機(jī)：通常至具有跟蹤1個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能力的衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)。主要有GPS接收機(jī)、GLONASS接收機(jī)、北斗接收機(jī)等。比如我院的華測(cè)X90接收機(jī)、南方靈銳S82接收機(jī)。多星信號(hào)集成接收機(jī)：一臺(tái)接收機(jī)同時(shí)接收和測(cè)量?jī)煞N或兩種以上衛(wèi)星信號(hào)的接收機(jī)。比如我院的華測(cè)X900接收機(jī)、南方靈銳S82-V接收機(jī)。1 GPS接收機(jī)的分

5、類(lèi)（6）按接收機(jī)的結(jié)構(gòu)劃分：分體式接收機(jī)：將組成接收機(jī)的接收機(jī)主機(jī)、天線、控制器、電臺(tái)、電源單元全部或部分設(shè)計(jì)為獨(dú)立的整體，它們之間利用電纜或藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。整體式接收機(jī)：將組成接收機(jī)的接收機(jī)主機(jī)、天線、控制器、電臺(tái)、電源單元在制造過(guò)程中全部或部分集成為一個(gè)整體或各單元之間模塊化集成，無(wú)電纜連接。手持式接收機(jī)：整體式結(jié)構(gòu)，功耗小、重量輕、價(jià)格低廉，應(yīng)用廣泛。1 GPS接收機(jī)的分類(lèi)我院GPS接收機(jī)型號(hào)：進(jìn)口：天寶R8 6臺(tái) 徠卡 9臺(tái) 索佳 3臺(tái)國(guó)產(chǎn)：南方 靈銳S82 3臺(tái) 靈銳S82-V 20臺(tái) （三年制使用） 華測(cè) X90 10臺(tái) X900 20臺(tái) （五年制使用）2 GPS定位原理GP

6、S定位就是通過(guò)四顆已知位置的衛(wèi)星來(lái)確定GPS接收器的位置 2 GPS定位原理Position1、Position2、Position3、Position4為四顆衛(wèi)星的當(dāng)前位置d1、d2、d3、d4分別為四顆衛(wèi)星到要定位的GPS接收器的距離 Location 為要定位的衛(wèi)星接收器的位置已知待求3 問(wèn)題分析問(wèn)題1：Position1、Position2、Position3、Position4這些位置信息從哪里來(lái)？ 運(yùn)行于宇宙空間的GPS衛(wèi)星，每一個(gè)都在時(shí)刻不停地通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)向全世界廣播自己的當(dāng)前位置坐標(biāo)信息。任何一個(gè)GPS接收器都可以通過(guò)天線很輕松地接收到這些信息，并且能夠讀懂這些信息 。問(wèn)題2：

7、d1、d2、d3、d4這些距離信息從哪里來(lái)？ 我們已經(jīng)知道每一個(gè)GPS衛(wèi)星都在不辭辛勞地廣播自己的位置，那么在發(fā)送位置信息的同時(shí)，也會(huì)附加上該數(shù)據(jù)包發(fā)出時(shí)的時(shí)間戳。GPS接收器收到數(shù)據(jù)包后，用當(dāng)前時(shí)間（當(dāng)前時(shí)間當(dāng)然只能由GPS接收器自己來(lái)確定了）減去時(shí)間戳上的時(shí)間，就是數(shù)據(jù)包在空中傳輸所用的時(shí)間了。乘上他的傳輸速度，就是數(shù)據(jù)包在空中傳輸?shù)木嚯x，也就是該衛(wèi)星到GPS接收器的距離了。數(shù)據(jù)包是通過(guò)無(wú)線電波傳送的，那么理想速度就是光速c，把傳播時(shí)間記為T(mén)i的話，用公式表示就是： di=c*Ti(i=1,2,3,4)3 問(wèn)題分析問(wèn)題3：為什么要必須要四顆衛(wèi)星才能確定接收機(jī)的位置？ 根據(jù)立體幾何知識(shí)，三維空間中，理想情況下，三個(gè)衛(wèi)星到接收機(jī)的距離就可以確定一個(gè)接收機(jī)的位置了。但是事實(shí)上，必須要四顆，原因如下：1.鐘差：衛(wèi)星鐘與GPS接收機(jī)計(jì)時(shí)鐘時(shí)間差；2.電離層對(duì)信號(hào)傳播速度的影響；3. GPS衛(wèi)星廣播的自己的位置也可能會(huì)有誤差。 以上都會(huì)影響衛(wèi)星至接收機(jī)的距離，因此必須增加一顆衛(wèi)星才能定位，相當(dāng)于增加解算條件。3 問(wèn)題分析4 GPS定位模式（1）按接收機(jī)天線的狀態(tài)分類(lèi)靜態(tài)模式：主要用于控