GPS原理与应用.ppt

Chapter 1 绪 论 二、全球定位系统（GPS） Chapter 2 卫星大地测量基础 二、卫星大地测量中的时间系统 三、卫星运动 Chapter 3 GPS定位系统信号和接收机 的基本工作原理 一、伪随机码（PRNC） 三、GPS接收机 Chapter 4 GPS定位的基本观测量 及误差分析 三、GPS测量误差来源 3 观测误差和接收设备误差： Chapter 5 GPS定位的基本原理和方法 二、载波相位测量 四、差分观测值 五、GPS基线向量解算 六、GPS测量的周跳 七、整周模糊度确定方法 Chapter 6 GPS控制网建立 三、GPS外业观测 Chapter 7 GPS控制网的平差计算 四、国家坐标系 五、不同坐标系的坐标转换模型 六、转换参数求解方法 七、GPS网平差 八、GPS水准 Chapter 8 GPS定位技术的应用 * * 一、基本概念 1 卫星定位: 通过空间卫星的瞬时位置确定空间点位置的方法 2 卫星定位基本观测量：距离差、距离 （1）距离差定位方式： 双曲面定位系统（NNSS、TSICACA） （2）距离定位方式： 球面定位系统（GPS、GLONASS、 Galileo、 CNSS 、 GNSS ） 1 功能特点： 三大功能：导航、定位、授时 2 应用范围： 测量学、导航学及其相关学科领域 3 GPS组成： （1）GPS卫星网及主要功能： 21+3颗卫星 （2）地面监控系统及主要功能： 主控站：1个、 注入站：3个、 监控站：5个 （3）GPS信号接收机及定位方式： 一、坐标系统 1 天球坐标系： （1）章动、岁差 （2）三种天球坐标系：瞬时真天球坐标系、瞬时平天球坐标系、协议天球坐标系 2 地球坐标系： （1）极移 （2）两种地球坐标系：瞬时地球坐标系、协议地球坐标系 3 协议地球坐标系 （1）CTS-84坐标系 （2）WGS-84坐标系 1 世界时（UT） 2 原子时（AT） 3 协调世界时（UTC） 4 力学时（TD） 5 GPS时间（GPST） 卫星运动状态：受地球、太阳、月球对卫星的引力，太阳光压、地球潮汐力等影响。 卫星受到的作用力： 1 地球质心引力（中心力）------无摄运动、无摄轨道 2 摄动力（非中心力）------有摄运动、有摄轨道 GPS卫星信号采用组合码调制技术（伪随机码扩频技术） 组合码调制技术：将卫星导航电文（基带信号）经伪随机码扩频技术成为组合码，再对L频段的载波进行BPSK调制（正交调制）。 伪距：pseudo distance，接收机到GPS卫星之间的距离。 1 C/A码：粗码 P码：精码 GPS卫星信号构成 GPS卫星信号 测距码 数据码(导航电文，D码） 载波 P码（Y码）C/A码 L1载波 L2载波 伪随机码 L波段 二、导航电文（D码） 1 导航电文：组成、格式 2 导航电文内容 （1）遥测码（TLM） （2）转换码（HOW） （3）第一数据块（DATA1） （4）第二数据块（DATA2） （5）第三数据块（DATA3） 1 GPS接收机分类： （1）按通道工作原理分 （2）按用途分 （3）按载波频率分 （4）按通道数分 2 基本结构 （1）天线 （2）主机 （3）电源 一、 GPS定位基本原理：ρ= c.Δt 二、GPS定位观测量 1 码伪距：C/A 、P码 2 载波相位：L1、L2 3 多普勒频移 码相位观测伪距 载波相位观测伪距 C/A码：码元宽293m，精度2.9m P码：码元宽29 . 3m，精度0. 29m L1载波：波长19cm，精度0. 19cm L2载波：波长24cm，精度0. 24cm 原始观测量 1 与卫星有关的误差： （1）卫星钟差 （2）卫星星历误差 （3）地球自转影响 （4）相对论效应影响 2 信号传播误差： （1）电离层折射影响 （2）对流层折射影响 （3）多路径效应 （1）观测误差 （2）接收机钟差 （3）天线相位中心偏差 静态定位、动态定位 绝对定位、相对定位 测距码定位、载波相位定位 一、测距码伪距单点定位 1 原理：由卫星发射的测距码到观测站的传播时间（时间延迟）乘以光速所得到的量测距离。 ρ= c.Δt 2 瞬时绝对定位精度 3 精度因子 DOP：PDOP、VDOP、HDOP、TDOP、GDOP 1 瞬时载波相位差 2 初始历元整周模糊度 3 瞬时载波相位定位 三、GPS相对定位 1 GPS静态