南方GPS用户培训教材必威体育精装版版解说.ppt

南方测绘仪器有限公司 一、原理 1 为什么要了解 GPS 1 为什么要了解 GPS （1） GPS测量速度比传统方法有极为显著的提高 （2）无论作大面积控制和局部测量都是理想的工具 （3）从价格上说，她具有更强的市场竞争能力 （4）任何条件下都有充分把握提供足够的精度 所有这一切优越性南方 GPS 测量系统都得到了显著证实！ 2 历史和背景 GPS是美国军方研制的第二代卫星导航系统 （1）全球通用 （2）24小时可以定位，测速和授时 （3）用户设备成本低廉 （4）确保美国军事安全，服务于全球战略 （5）导航精度可达10—20m （6）取代现存各种导航系统 这种设备可以用来武装战车，舰船和飞机，提高其作战能力，并可广泛用于地面部队。其作用在海湾战争中已得到相当充分的显示。 2 历史和背景 2 历史和背景 技术背景（信号组成）： C/A 码 L1 P码和Y码 L2 防电子欺骗技术（AS） 选择性服务政策（SA）* SA技术已经于2000年5月取消 3 GPS 系统的组成 全球定位系统（GPS）由三个主要部分组成 4 GPS卫星 24颗卫星（21+3） 6个轨道平面 55o轨道倾角 2万km轨道高度（地面高度） 12小时（恒星时）轨道周期 5个多小时出现在地平线以上（每颗星） 5 地面控制站 一个主控站：科罗拉多?斯必灵司 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=1个主控站+3个注入站+夏威夷（Hawaii) 6 用户设备 通用接收机（定位型）： 7 GPS 定位原理 对卫星进行测距 7 GPS 定位原理 7 GPS 定位原理 7 GPS 定位原理 7 GPS 定位原理 －－单点定位结果的获取 7 GPS 定位原理 7 GPS 定位原理 7 GPS 定位原理 7 GPS 定位原理 7 GPS 定位原理 －－距离观测值的计算 7 GPS 定位原理 －－采用载波相位观测值 8 GPS 定位原理 －－GPS定位的误差源 9 GPS 测量 －－组成星际站际两次差分观测值 伪距差分 这是应用最广的一种差分。在基准站上，观测所有卫星，根据基准站已知坐标和各卫星的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传输至用户接收机，提高定位精度。 这种差分，能得到米级定位精度，如沿海广泛使用的“信标差分” 9 GPS 测量 测 距 伪 随 机 码 每 一 卫 星 播 发 一 个 伪 随 机 测 距 码 信 号，该 信 号 大 约 每 1 毫 秒 播 发 一 次 接 收 仪 同 时 复 制 出 一 个 同 样 结 构的 信 号 并 与 接 收 到 的 卫 星 信 号 进行 比 较 由 信 号 的 延 迟 时 间 (dT) 推 算 出 卫 星 至 接 收 仪 的 距 离 接 收 仪 时 钟 应 与 卫 星 钟 校 时 载波相位差分 载波相位差分技术又称RTK（Real Time Kinematic）技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。即是将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。 载波相位差分可使定位精度达到厘米级。大量应用于动态需要高精度位置的领域。 9 GPS 测量 载 波 相 位 观 测 载 波 L1 的 波 长 为 19 cm ，L2 的 波 长为 24 cm 接 收 仪 将 接 收 到 的 卫 星 载 波 信 号的 相 位 与 其 自 身 产 生 的 参 考 载 波信 号 的 相 位 进 行 比 较 接 收 仪 开 机 后，相 位 整 周 数 未 知 (带 有 整 周 模 糊 度 ) 跟 踪 卫 星 时 间 较 长 时 距 离 的 变 化可 以 测 定 ( 整 周 数 保 持 不 变 ) 9 GPS 测量 10 四个常见GPS术语 历元：观测时间点 整周模糊度和周跳：在理想条件下，接收机在锁住卫星后可保持跟踪，从而测出包括整数 部分的相位变化量，因此每个历元的相位观测量与接收机到卫星的距离相差载波波长的一个 整数倍，它是一个固定不变的值，该整数被称为整周模糊度，在解算时与其他参数一起求出 。在实际观测条件下，接收机往往会由于某种原因(如卫星信号被挡住)对卫星短时间失去跟 踪，在失去跟踪时间内相位的变化就不能被测出，称为失周或失锁，也称为周跳。 多路径效应：多路径误差是指GPS信号射至其他的物体上又反射到GPS接收天线