第六章第次GS控制測量

§6.1GPS概述第六章GPS控制測量全球定位系統(tǒng)(GPS--GlobalPositioningSystem)是利用人造衛(wèi)星進行地面定位的定位系統(tǒng)，是美國軍方于1994年建立的第二代全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

速度快、精度高；(110-6~110-8)全天候作業(yè)：不需要點間通視；能同時獲得點的三維坐標；觀測時間短，儀器操作簡單。

其它全球定位系統(tǒng)：俄羅斯的GLONASS、歐空局的Galileo、我國的“北斗”雙星定位系統(tǒng)等。GPS測量的優(yōu)點：第六章GPS控制測量一、GPS的系統(tǒng)組成

GPS由空間部分、監(jiān)控部分和用戶接收機三部分組成。

1．空間部分

21+3顆（現(xiàn)有27顆）衛(wèi)星組成；六個軌道面，高度約2萬km；運行周期11h58m；任意時刻、任意地點均可觀測4顆以上衛(wèi)星。

第六章GPS控制測量衛(wèi)星上裝有原子鐘（銣鐘和銫鐘）提供GPST時間系統(tǒng)；發(fā)送兩個頻率載波信號，即：L1=1575.42MHz，其上帶有1.023MHz的偽隨機躁聲碼，稱C\A碼（粗碼，CoarseCode），10.23MHz的偽隨機躁聲碼，稱P碼（精碼，PrecisionCode）及每秒50bit的導航電文；L2=1227.6MHz載波,其上只調制精碼和導航電文。作用：接收和儲存由地面監(jiān)控站發(fā)來的導航信息；接收并執(zhí)行地面監(jiān)控站的控制指令，并經(jīng)處理后控制自身軌道和工作狀態(tài)；連續(xù)不斷地發(fā)送導航定位的GPS信號。第六章GPS控制測量2．監(jiān)控部分第六章GPS控制測量監(jiān)控站監(jiān)測衛(wèi)星取得觀測資料，算出每顆衛(wèi)星的有關數(shù)據(jù)，傳送給主控站。

主控站根據(jù)監(jiān)控站觀測資料，計算每顆衛(wèi)星的軌道參數(shù)和衛(wèi)星鐘改正數(shù)，推算一天以上的衛(wèi)星星歷和鐘差，并轉化為導航電文發(fā)給注入站。注入站在每顆衛(wèi)星運行到上空時，把衛(wèi)星星歷、控制參數(shù)和指令注入到衛(wèi)星存貯器。第六章GPS控制測量3．用戶接收機雙頻GPS用戶接收機基準站移動站第六章GPS控制測量組成：天線、控制顯示器、電纜、電源等部分組成。天線安放在整置于控制點的腳架上，接收衛(wèi)星信號，在控制顯示器上獲得的是天線相位中心的三維坐標。

功能：是接受衛(wèi)星發(fā)射的信號和導航電文，根據(jù)導航電文提供的衛(wèi)星位置和鐘差信息計算接收機的位置。種類：有單頻和雙頻，導航型和定位型、低動態(tài)和高動態(tài)、偽距型和相位測量型等。第六章GPS控制測量三部分關系第六章GPS控制測量二、GPS坐標系統(tǒng)

GPS所用的坐標系統(tǒng)是WGS-84（GeodeticSystem1984）坐標系。WGS-84坐標系與我國采用的坐標系定義不同。為了使用方便，一般要將GPS的WGS-84坐標系測量成果轉換到54年北京坐標系或1980年國家大地坐標系。三、GPS時間系統(tǒng)

由于GPS衛(wèi)星的位置是隨時間變化的。時間是GPS的一個重要觀測量。為了精密導航和測量的需要，GPS建立了專用的時間系統(tǒng)，該系統(tǒng)可簡寫為GPST，由GPS主控站的原子鐘控制。1、隨機噪聲碼：為一二進制序列，每位1、0機率相等。特點：具有良好的自相關性。相關系數(shù)：2、偽隨機噪聲碼：具有一定規(guī)則的二進制序列。特點：接近隨機噪聲碼特性?？梢詮椭啤?、C/A碼：屬偽隨機噪聲碼。碼長：1023bit,碼元寬0.97752us(293.1m)，碼率1.023Mbit/sGPS的測距碼信號：4、P碼：屬偽隨機噪聲碼。碼長：2.35*1014bit,碼元寬0.097752us(29.31m)，碼率10.23Mbit/s,周期267天。四、GPS測距碼信號五、導航電文包括衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時間系統(tǒng)、軌道攝動參數(shù)、大氣改正參數(shù)、P碼捕獲信息等。傳輸一次完整的導航電文約需12.5分。第六章GPS控制測量按測定偽距的觀測量有測碼偽距法和測相偽距法。1、測碼偽距法6.2GPS絕對定位的基本原理：亦稱偽距法定位，單點定位。2、測相偽距法原理：6.3GPS相對定位亦稱差分定位，是通過測定兩臺接收機間的空間向量（即基線向量）實現(xiàn)的。兩臺（多臺）接收機同時觀測（相位法測量）相同的衛(wèi)星，通過在觀測量間求差，以消除衛(wèi)星鐘鐘差、接收機鐘差、整周整周未知數(shù)、氣象誤差等。單差：兩臺接收機對同一衛(wèi)星的觀測量之差。雙差：兩個單差之差。三差：兩個雙差之差。第六傭章GP依S控制農(nóng)測量§6.4GP南S控制汁網(wǎng)的巡壽布設瞧要求用GP擱S布網(wǎng)咬具有顧速度迫快、攔精度鍬高，冠不要昂求控棋制點網(wǎng)間通終視，鈔對邊寒長和厘圖形譯結構蜜沒有浪限制寬，所斬獲得分點位瓦的精亭度是問均勻干的等渠優(yōu)點形。所濕以GP狼S網(wǎng)的碗布設出與常孔規(guī)控累制網(wǎng)歷的布顛設有饞較大并區(qū)別全，布漸設中避應注些意下炒列問澡題。一．印有足距夠的吹檢核大條件GP驢S網(wǎng)的商檢核膚是通煩過同澡步環(huán)厭、重雄復基鍛線和可異步替環(huán)的笛閉合飼差來鍬實現(xiàn)淹的。第六衰章GP羨S控制卸測量例：濤有6個控丟制點作，用3臺接股收機觀測謝一個乞時段絮，則案可以某構成矮三個靜同步稼環(huán)和另多個綿異步向環(huán)。若在掛某一寶邊上渠，進速行多朵個時翼段的牌觀測充還可交以構志成重梅復邊溫。第六蟲章GP烏S控制薄測量二．鋒幾何各精度杰衰減握因子兩要小GP隊S定位瓶精度堤與衛(wèi)扶星的言分布馬有關仍，即紫與幾談何精姥度衰騰減因胃子GD證OP(G籃eo度me正tr酒ic脾D棋il玩ut架io蹲n花of馳P害re紐奉ci挑si濟on質)有關季。GD猴OP是個載綜合牢精度筐衰減喪因子碧，包夢括以雪下參篩數(shù)：HD它OP──水平陡位置惜幾何巴精度蘇衰減睜因子輕；VD跟OP──高程狠位置玻幾何枝精度鎖衰減炊因子現(xiàn)；PD匹OP──三維趁位置候幾何籍精度刑衰減模因子升；TD秘OP──時鐘中幾何韻精度感衰減屯因子攻。關系榨：GD從OP2=PD辮OP2+TD丟OP2PD低OP2=HD嚇OP2+VD蹄OP2第六株章GP擔S控制采測量GD器OP與接商收機帶和衛(wèi)油星組寶成的紀多面頭錐體賭的體義積V有關楊，V愈大寨則PD懼OP越小遍，定羅位精迎度就桑越高須。GD嗽OP值可黑根據(jù)產(chǎn)觀測拋地點訪和時刻間進喘行預中報。作業(yè)種時接臂收機姥也可凈實時些計算瘋顯示GD原OP突，一般褲要求GD擱OP悉<8觀。第六泰章GP脊S控制承測量三．GP改S網(wǎng)與江地面滔網(wǎng)應柴有一棍定數(shù)付量的紅重合讀點為把GP頃S測得吵的坐含標換特算到姻當?shù)叵痰淖繕讼瞪Ｖ?，閉在GP寒S網(wǎng)中鑄至少忠要有罰三個棄控制威點與斜地面預網(wǎng)點利重合昌，重情合點趙最好貝均勻懼地分噴布在耍網(wǎng)的芬邊緣斤。GP澤S可同寒時測橡定點壯的三拜維坐泉標，梢其所論得高龜程為斤大地施高，竭而我棍國采母用的醋是正肅常高芳，為凈了統(tǒng)忠一到拾正常鼓高高喘程系藏統(tǒng)，GP嶼S網(wǎng)中稅要有游一定秧數(shù)量癥的水絡準聯(lián)可測高堅程點宵。第六柄章GP竹S控制嶼測量四．置點位樓要避淚開產(chǎn)右生多哲路徑討效應漏的地典區(qū)避開渠有反擱射作列用的漠地形熱和物逆體，飾如光服滑的分墻壁抖和水漁面，牌以免浴產(chǎn)生薪多路藍徑效遠應。（能裙夠抑忘制多陷路徑離效應掃的天桑線）第六童章GP逆S控制距測量五．凍防止眠信號曬受電撫磁波節(jié)干擾弓和減件弱大啦氣折框射的攀影響任何臨強電濃磁場檢變化功和強羊無線樸電信摟號，謹都會堂對衛(wèi)填星信熱號產(chǎn)墾生干沾擾，膚致使蜻觀測早值信閘噪比討降低卷和接收拖信號腸失鎖，影歲響測暴量精遭度。巧由于動環(huán)路棋失鎖氣而引崖起的性信號臺周數(shù)貴丟失濟現(xiàn)象添，叫加做整漂周跳卷變，免簡稱周跳。測立站應撐離開熱高壓伏電線20銀0米以昨上，軋離大個功率鈔變電喇站、汪電視現(xiàn)塔等志在40仙0米以灘上。衛(wèi)星迎信號惕穿過掉電離承層和濁對流歲層時歸，會閉產(chǎn)生佛時間特延遲危。對侮于較浩長的津基線博，最縣好采肺用雙申頻接各收機咐，對辨于短階基線察用單押頻接短收機條測量疼，也仗能達搏到一掘定的舊精度岡。高度鐘太低綱的衛(wèi)奔星信偵號受產(chǎn)大氣樣層折燥射影拘響很迎大，新為了衰選擇咸有利西的星肝座位聾置，淹測站倡周圍欣垂直橋角大勾于15圣°的障蛇礙物祥應該宗避開縱。第六況章GP漏S控制癥測量六．惑其它肢要求GP冶S網(wǎng)的揮邊長鑼視控科制網(wǎng)尼要求像而定天，通匯常按睜國家E級網(wǎng)曬布設騰，邊桐長變翅通范勇圍為1～例10km鞏。相鄰薦點間旗不要充求通胞視，芒但為屈了用技常規(guī)托測量淡方法貿(mào)進行倆加密獄的需欄要，襯每點求一般曲應與1～神2個方脅向通掏視，要通視保的方傻向不效一定頭是同往步網(wǎng)屆的方亂向。餃有條該件時舍，可驚用電匯磁波棄測距族儀測撓定幾抵條邊亦，以緞資檢昏核。第六反章GP喘S控制襲測量§6.6GP還S控制網(wǎng)的吐作業(yè)技術賠設計選點埋石儀器渣的檢鼻驗和習維護觀測摔實施收集盈資料上交酬資料圖上票設計一般吧檢視儀器炮檢驗通電悲檢驗儀器蓬維護第六綠章GP莊S控制站測量觀測飾實施１．峰觀測攤準備連接接收恩機電宋纜，享開機烘，初少始化屠。填寫馳手簿貢項目兇，量每取天庭線高。天線遲定向陪標志疲線應慕指向便正北藝，圓盲水準卡器氣軟泡居備中。第六滾章GP搖S控制老測量２．筒觀測糟作業(yè)（1）按種操作容說明紋設置獅接收稅機，粘于預魂定時旨刻開男始觀藏測。（2）觀漢測期立間，姨操作君員注友意查健看并抖記錄席儀器械工作進狀態(tài)步、測散站信要息、所接收辭衛(wèi)星畫數(shù)量慕等情腿況。（3猛）觀區(qū)測時揉在測聚站附夏近不工要發(fā)底動汽蕩車、桿發(fā)電喘機、萄使用餅電臺填，避繞免人洪員、略牲畜海在天文線附眼近走礎動。（4）雄觀測丘結束窩后認蔽真檢霞查所脹有規(guī)院定作予業(yè)項捎目，虧合限隊方可袋遷站供。第六案章GP更S控制卵測量３．陳上交嘩資料（1）儀妄器檢融驗資瓣料、督觀測天計劃危等。（2）觀測悉記錄眉。主只要有制觀測疑記錄馳文件表等。（3）測忙量手蹄簿。（4）平濤差計隔算報擁表1、數(shù)務據(jù)下窄載：將接朋收機新的觀儉測數(shù)毫據(jù)傳淚輸?shù)桨嬎銗u機中粉；2、基積線向我量的磁解算課：利用寫載波興相位照觀測干量求癥解基將線邊訊的三狀維坐客標增申量。側軟嬸件通悶常由捕廠家祖提供孕。3、三扁維自昌由網(wǎng)評平差看：取網(wǎng)赴中一矩點的燒單點驢定位無結果伶作為漲網(wǎng)的帳必要鑼起算軟數(shù)敬據(jù)，例以基嘗線向企量解取算結鍬果為免觀測耐量，鋼進行適平差閥計算涉，可談得到后點的W8轟4坐標舌和基波線向見量。搏其主襲要目宣的是背檢驗捆網(wǎng)的但內部橫符合趨精度閣。4、坐勁標轉餐換或煙約束溪平差泛：經(jīng)過品自由態(tài)網(wǎng)平套差后雞，可湯到了管點的W8男4三維截坐標吧。為轉了得絮到地毫方坐等標，諒必須勢求定鄭兩個惰坐標細系間私的轉合換參旬數(shù)，紹參數(shù)罪有三吊個平逢移量粗、三次個旋回轉量晶和一盾個尺摩度因歇子。酒轉換射模型遮常用債布爾蛛沙－休沃爾煮夫模曲型：§6.7GP應S網(wǎng)平訓差計變算參數(shù)確的求紡定方信法：利攝用網(wǎng)蹈中一漲定數(shù)儉量的驅已知主地方倆坐標順點，粘按布銹爾沙蘆－沃沸爾夫屑模型伴建立碑誤差運方程信式，帽按最武小二折乘法瓜求解罰。轉換悲參數(shù)貴求定乖后，隨再將告網(wǎng)中澆的其倒它點便轉換答到地兇方坐味標系討中。也可病直接套