GPS测量原理及应用-Read.PPT

GPS测量原理及应用 第一部分 GPS原理概要 发展简史 系统组成 工作原理 信号结构 误差来源 定位类型 第一章 GPS发展简史 “哪儿？”与“怎么去？” 现代卫星导航定位系统 TRANSIT 与CICADA 多普勒导航定位系统 GPS与GLONASS NAVSTAR-GPS: NAVigation System with Time And Ranging - Global Positioning System. （美国） GLONASS: GLObal NAvigation Satellite System. （俄罗斯） 第二章 GPS的系统及其信号 第一节 GPS的系统构成 空间部分 控制部分 用户部分 （地面部分） 一、GPS的空间部分 GPS的空间部分是由由GPS卫星所组成的卫星星座所构成。 GPS卫星的类型： Block Ⅰ（实验卫星） Block Ⅱ（正式工作卫星） Block ⅡA（正式工作卫星） Block ⅡR（正式工作卫星） Block ⅡF（正式工作卫星） 一、GPS的空间部分（续） GPS卫星的组成： 原子钟 无线电发射器 计算机 一、GPS的空间部分（续） 一、GPS的空间部分（续） 一、GPS的空间部分（续） 一、GPS的空间部分（续） GPS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15?高度角以上，能够同时观测到4至8颗卫星 当前星座：26颗 一、GPS的空间部分（续） 一、GPS的空间部分（续） 作用 发送导航定位信息 其他特殊用途（如通讯、检测核暴等） 二、GPS的控制部分 组成：主控站、注入站和监测站。 主控站 作用： 收集各检测站的数据，编制导航电文，监控卫星状态 通过注入站将卫星星历注入卫星，向卫星发送控制指令 卫星维护与异常情况的处理 二、 GPS的控制部分（续） 数量：1 分布：美国克罗拉多州法尔孔空军基地 注入站 作用：将导航电文注入GPS卫星 数量：3 分布：阿松森群岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度洋）和卡瓦加兰（太平洋） 二、 GPS的控制部分（续） 监测站 作用：接收卫星数据，采集气象信息，并将所收集到的数据传送给主控站 数量：5 分布：夏威夷、主控站及三个注入站 二、 GPS的控制部分（续） 二、 GPS的控制部分（续） 三、GPS的用户部分 GPS信号接收机 采用石英钟 GPS信号接收机的类型 依用途：大地型（测地型）、导航型与授（守）时型 依能否接收测距码（伪距码）：有码与无码 依接收伪距码的种类：P码与C/A码 依接收不同频率载波的数量：单频与双频 第二节 GPS的位置基准与时间基准 一、位置基准 概述 坐标系统 原点、坐标轴指向、长度基准 惯性系与非惯性系 地心系与参心系 一、位置基准（续） 类型 习/惯用天体参照系（Conventional Celestial Reference System） 例：ICRF，IERS (International Earth Rotation Service)制定，由500颗河外星系的天体所构成 习/惯用地面参照系（Conventional Terrestrial Reference System） 例：ITRF， IERS (International Earth Rotation Service)制定，由全球数百个SLR、VLBI和GPS站所构成 一、位置基准（续） GPS应用中所采用的位置基准 WGS84（World Geodetic System 1984） 广播星历 由美国国防部研制确定，其原点在地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（CTP），X轴指向BIH1984.0的零子午面与CTP赤道的交点，Y轴与Z、X轴构成右手系。椭球采用IUGG在第17届大会给出的推荐值：长半轴为6378137，扁率为1/298.257223563。大地水准面模型采用EGM。 ITRFyy IGS精密星历 Z轴指向CIO ，利用SLR、VLBI和GPS等技术维持。 提供站坐标及速度场信息 一、位置基准（续） GPS应用中所采用的位置基准（续） WGS84与ITRF的关系 WGS84地面站坐标精度为1m到2m的精度，ITRF则为厘米级精度 引力常数不同 一、位置基准（续） GPS应用中所采用的位置基准（续） WGS84与ITRF的关系（续） 转换关系 二、时间基准（系统） 时间的起点和时间的长度 时间系统 太阳时与恒星时 力学时 原子时 GPS时 为原子时 1980年1月6日0时与UTC一致 GPS时用GPS周+一周内的秒数来表示 三、GPS信