gps测量技术课件.pptx

GPS是上世纪70年代发展起来的一项新技术,其应用领域十分广泛。在测量领域将逐渐取代天文测量、三角测量、导线测量等传统测量方法,多用于控制测量、施工测量、地形测量、海洋测绘等方面。
本课程所需要的基础知识有:地形测量、测量平差、控制测量、天文学、电工电子技术、电子通信技术等。
本课程重点介绍GPS在测量领域的应用,原理介绍以“必须、够用”为原则。
学****情境一: GPS测量概论
子情境1 GPS的组成概况
子情境2 美国政府的限制性政策
子情境3 GPS的重大发展
子情境4 其它***系统
子情境1 GPS测量的基本原理
1、GPS的建立
2、GPS组成概况
3、GPS定位的基本原理
4、GPS测量的特点与问题
1、GPS的建立
GPS是1973年由美国国防部(DOD)开始建立,称为全球定位系统 global positioning system ,目的是用于美国军队的定位、导航、武器制导等。拟定由21+3颗卫星组成。到今天为止经历了4个阶段,1973年12月~1978年2月22日为理论研究阶段(3颗原理可行性试验卫星),1978~1989年2月14日为建设阶段(11组网试验),1990~1999为建成运行阶段(工作卫星), 1993年满24颗,1995年达预定工作能力, 2000年5月2日~2030为改进更新阶段。
(经费,挑战者号)
2、GPS组成概况
GPS由空间段、控制段和用户段三部分组成。
1)空间段
24颗(24-18-24-目前32颗)卫星分布在6个轨道面上,轨道面与地球赤道面的夹角为55°,轨道面间隔为60°,在地面上任何一点,最少可见到4颗卫星,最多可见到11颗卫星。如图
卫星上有四台高精度原子钟,卫星的主要作用是向用户发送定位信息和提供时间标准。
GPS卫星的主要特征
卫星平均高度/km
20200
卫星轨道面倾角/°
55
卫星数目/颗
32
卫星运行周期/min
718
载波频率/GHz
,
2)控制段
监测站:5个,用双频接收机接收卫星信号,高精度原子钟提供时间标准,环境数据传感器采集环境数据。
主控站:1个,计算星历、钟差、大气折射并控制卫星轨道与姿态。
注入站:3个,向卫星发送数据与命令。
三者连网,除主控站外均无人值守。
3)用户段
接收机和数据处理软件。
3、GPS定位的基本原理
卫星发射信号的时间为t1,接收机收到信号的时间为t2,则
Δt=t2-t1 ρ=cΔt
其中ρ为星站距离,由接收机测得。因卫星钟很精确,而接收机钟有误差δt,故
ρ=cΔt+c δt
在地面任一点最少可观测4颗卫星,得4个距离,解4个未知数x , y , z , δt。(原理图)
定位原理
观测四颗卫星,列出四个方程式如下:
4、GPS测量的特点与问题
1)特点
精度高; 速度快; 无需通视;
操作简便; 全球布网; 全天候作业;
三维坐标; 应用广泛。
2)问题
军民两用;
无安全承诺。
三维精度不一致。