GPS技术定位技术原理.ppt

GPS定位原理及其在测量中的应用和现状
目录




、现代的常规(地面)定位方法
采用的仪器设备
尺:铟钢尺
光学仪器:经纬仪,水准仪
激光和红外仪器:测距仪
综合多种技术的仪器:全站仪
无线电、微波仪器:Loran-C,雷达
观测方法
角度或方向观测
距离观测
距离差观测

2. 常规(地面)定位方法的局限性
观测点之间需要保证通视
需要事先布设大量的地面控制点/地面站
无法同时精确确定点的三维坐标
难以确定地心坐标
平面、高程控制网破坏严重、很多点位难以寻找观测受气候、环境条件限制
控制网存在误差积累、精度不高
控制网点位分布不均匀
平面点多在山顶并远离测区
平面与高程控制分离、没有统一的控制系统


技术的广泛应用。
全球定位系统( Global Positioning System GPS)
是全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星
导航与定位系统。
在通信行业,交通、运输部门,地理信息系统,电子商务领域,电脑制造商、通信设备商均有长足的应用
被誉为即通讯、互联网之后的第三个信息技术增长点。
GPS优点:测站间无需通视
数学模型简单,且能同时确定点的三维坐标
易于实现全天候观测
在长距离上仍能获得高精度的定位结果
目前GPS应用现状:
绝大部分的控制测量用GPS实现
RTK测量技术全面普及
高智能亚米级手持GPS应用展开
前景:
高精度、智能化、小巧化、网络化。


什么是全球定位系统
全球定位系统 GPS 的英文全称是 NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Position System(导航星测时与测距全球定位系统),简称 GPS 有时也被称作NAVSTAR GPS。根据Wooden 1985年所给出的定义:NAVSTAR全球定位系统(GPS)是一个空基全天侯导航系统,它由美国国防部开发,用以满足军方在地面或近地空间内获取在一个通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。
1. GPS定位系统的概述


1957年10月4日第一颗人造卫星 Sputnik I (苏)发射成功。
1958年12月开始设计 NNSS(Navy Navigation Satellite System) – TRANSIT,即子午卫星系统。1964年1月该系统正式运行。1967年7月系统解密以供民用。
1973年12月,美国国防部(DOD)批准研制GPS。
1978年2月22日,第1颗GPS试验卫星发射成功。
1989年2月14日,第1颗GPS工作卫星发射成功。
1991年,在海湾战争中,GPS首次大规模用于实战。
1993年,IGS成立。
1995年7月17日,GPS达到FOC –完全运行能力(Full Operational Capability)。
1999年1月25日,美国副总统戈尔宣布,将斥资40亿美圆,进行GPS现代化。
1999年8月21/22日子夜,GPS发生GPS周结束翻转(EOW)问题。
2000年1月1日,Y2K问题。
2000年5月1日,美国总统克林顿宣布,GPS停止实施SA。(实际停止实施SA是5月2日)


由空间部分、地面部分和用户部分等组成

空间部分(Space Segment)
GPS卫星星座
设计星座:21+3
21颗正式的工作卫星+3颗活动的备用卫星
6个轨道面,平均轨道高度20200km,轨道倾角55,周期11h 58min(顾及地球自转,地球-卫星的几何关系每天提前4min重复一次)
保证在24小时,在高度角15°以上,能够同时观测到4至8颗卫星
当前星座:28颗