GPS测量的原理剖析.pptx

第第6章章 GPS测量的原理与方法测量的原理与方法主讲：阙瑜南充职业技术学院导航实时得到点的位置（x、y、z)第第6章章 GPS测量的原理与方法测量的原理与方法一、GNSS的概念 GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)即即卫星定位的概念是美国提出的卫星定位的概念是美国提出的,由于美国研制的定位由于美国研制的定位系统叫系统叫GPS,故目前大家都默认故目前大家都默认GPS即为卫星定位系即为卫星定位系统的简称统的简称,但卫星定位的精确说法还是但卫星定位的精确说法还是GNSS第第6章章 GPS测量的原理与方法测量的原理与方法 北斗卫星导航系统成都卫星导航工作图世界上世界上GNSSGNSS种类种类GPS（美国）GLONASS（俄罗斯格鲁纳斯）Galileo（欧盟伽利略）BD（中国北斗）二、二、不需要相互通视观测作业不受天气条件的影响网的质量与点位的分布情况无关能达到测量所需要的精度水平白天和夜间均可作业经济效益显著2024/8/10 周六土木工程测量同济大学出版社7三、三、GPSGPS定位系统介绍定位系统介绍全球定位系统全球定位系统(GPS)由三个主要部分组成由三个主要部分组成空间部分：空间部分：空间部分：提供星历和时间信息提供星历和时间信息提供星历和时间信息 发射伪距和载波信号发射伪距和载波信号发射伪距和载波信号 提供其它辅助信息提供其它辅助信息提供其它辅助信息地面控制部分：地面控制部分：地面控制部分：中心控制系统中心控制系统中心控制系统 实现时间同步实现时间同步实现时间同步 跟踪卫星进行定轨跟踪卫星进行定轨跟踪卫星进行定轨用户部分用户部分用户部分：接收并测卫星信号接收并测卫星信号接收并测卫星信号 记录处理数据记录处理数据记录处理数据 提供导航定位信息提供导航定位信息提供导航定位信息2024/8/10 周六土木工程测量同济大学出版社8 GPSGPS卫星卫星2024/8/10 周六土木工程测量同济大学出版社9 GSPGSP地面控制站地面控制站一个主控站一个主控站：科罗拉多斯必灵司三个注入站：三个注入站：阿松森(Ascencion)迭哥伽西亚(Diego Garcia)卡瓦加兰(kwajalein)五个监测站五个监测站=1个主控站+3个注入站+夏威夷(Hawaii)5555HawaiiAscencionDiego GarciakwajaleinColorado springs2024/8/10 周六土木工程测量同济大学出版社10 GPSGPS用户设备用户设备测地型GPS接收机导航型GSP接收机一般情况下无数据输出的记录存储设备(手持机)天线天线天线天线前置放大器前置放大器前置放大器前置放大器电源部分电源部分电源部分电源部分射电部分射电部分射电部分射电部分微处理器微处理器微处理器微处理器数据存器数据存器数据存器数据存器显示控制器显示控制器显示控制器显示控制器供电信号信息命令数据供电，控制供电数据控制 四、四、GPS定位原理定位原理 距距距距 离离离离 测测测测 定定定定 原原原原 理理理理 XllVl Xl lllXllVlXllllllllVVVllVlllXlX距距距距 离离离离 测测测测 定定定定 原原原原 理理理理 XllVlXllllVll距距距距 离离离离 测测测测 定定定定 原原原原 理理理理 XllVlXllllllllVVVllVlllXlX距离=传播时间 x 光速距距距距 离离离离 测测测测 定定定定 原原原原 理理理理 我我 们们 必必 定定 在在 以以 R1 为为 半半 径径 的的 球球 面面 的的 某某 个个 点点 上上R1 点点点点 位位位位 测测测测 定定定定 原原原原 理理理理 2 个个 球球 面面 相相 交交 成成 一一 个个 圆圆 弧弧点点 位位 被被 限限 制制 在在 一一 曲曲 线线 上上R1R2点点点点 位位位位 测测测测 定定定定 原原原原 理理理理 GPSGPS伪距定位原理伪距定位原理基本的导航点位能够按后方交会的方式计算出基本的导航点位能够按后方交会的方式计算出来。来。卫星相当于处在运动卫星相当于处在运动“轨道上的控制点轨道上的控制点”。采用与时间相关的至每颗卫星的码观测向量采用与时间相关的至每颗卫星的码观测向量。至少观测至少观测 4 4 颗卫星，我颗卫星，我们就可以解算出们就可以解算出 4 4 个未个未知参数：知参数：测站的测站的纬度纬度、经度经度、高高程程及接收机的及接收机的时钟偏差时钟偏差GPSGPS差分定位原理差分定位原理差分差分 GPS GPS 是是 2 2 个或更多个测站之间的相对定位。个或更多个测站之间的相对定位。如果如果 A A 和和 B B 两点在同一时间区间内观测了相同的一组卫星，两点在同一时间区间内观测了相同的一组卫星，而且而且 A A 是一个已知点，那么是一个已知点，那么 B B 点的位置就可以加以确定。点的位置就可以加以确定。S 4ABS 1采用差分测量技术，可以采用差分测量技术，可以:消除观测值中的卫星与接收机时钟误差消除观测值中的卫星与接收机时钟误差消除观测值中的卫星星历误差消除观测值中的卫星星历误差将大气折射的影响削弱到最低程度将大气折射的影响削弱到最低程度2024/8/10 周六土木工程测量同济大学出版社20五、GPS定位的误差源v与GPS卫星有关的因素SA技术：人为的降低广播星历精度(技术，2000年5月取消)卫星星历误差卫星钟差卫星信号发射天线相位中心偏差v与传播途径有关的因素电离层延迟对流层延迟多路径效应v与接收机有关的因素接收机钟差接收机天线相位中心误差接收机软件和硬件造成的误差它既然相当于一个探测器，那可不可以作为反探器？