【正文】 導 航 信 息 還 可 用 一 段 時 間 ,但 導 航 精 度 會 逐 漸 降 低 。 黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文2用 戶 設(shè) 備 部 分 即 GPS 信 號 接 收 機 。 其 主 要 功 能 是 能 夠 捕 獲 到 按 一 定 衛(wèi) 星 截止 角 所 選 擇 的 待 測 衛(wèi) 星 ， 并 跟 蹤 這 些 衛(wèi) 星 的 運 行 。 當 接 收 機 捕 獲 到 跟 蹤 的 衛(wèi) 星信 號 后 ， 即 可 測 量 出 接 收 天 線 至 衛(wèi) 星 的 偽 距 離 和 距 離 的 變 化 率 ,解 調(diào) 出 衛(wèi) 星 軌道 參 數(shù) 等 數(shù) 據(jù) 。 根 據(jù) 這 些 數(shù) 據(jù) ， 接 收 機 中 的 微 處 理 計 算 機 就 可 按 定 位 解 算 方 法進 行 定 位 計 算 ， 計 算 出 用 戶 所 在 地 理 位 置 的 經(jīng) 緯 度 、 高 度 、 速 度 、 時 間 等 信 息 。接 收 機 硬 件 和 機 內(nèi) 軟 件 以 及 GPS 數(shù) 據(jù) 的 后 處 理 軟 件 包 構(gòu) 成 完 整 的 GPS 用 戶設(shè) 備 。 GPS 接 收 機 的 結(jié) 構(gòu) 分 為 天 線 單 元 和 接 收 單 元 兩 部 分 。 接 收 機 一 般 采 用 機內(nèi) 和 機 外 兩 種 直 流 電 源 。 設(shè) 置 機 內(nèi) 電 源 的 目 的 在 于 更 換 外 電 源 時 不 中 斷 連 續(xù) 觀測 。 在 用 機 外 電 源 時 機 內(nèi) 電 池 自 動 充 電 。 關(guān) 機 后 ， 機 內(nèi) 電 池 為 RAM 存 儲 器 供電 ， 以 防 止 數(shù) 據(jù) 丟 失 。 目 前 各 種 類 型 的 接 受 機 體 積 越 來 越 小 ， 重 量 越 來 越 輕 ，便 于 野 外 觀 測 使 用 。GPS 導航系統(tǒng)的基本原理是測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時鐘所記錄的時間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過紀錄衛(wèi)星信號傳播到用戶所經(jīng)歷的時間，再將其乘以光速得到(由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶與衛(wèi)星之間的真實距離，而是偽距（PR）：當 GPS衛(wèi)星正常工作時，會不斷地用 1 和 0 二進制碼元組成的偽隨機碼（簡稱偽碼）發(fā)射導航電文。GPS 系統(tǒng)使用的偽碼一共有兩種，分別是民用的 C/A 碼和軍用的 P(Y)碼。C/A 碼頻率 ,重復周期一毫秒，碼間距 1 微秒，相當于 300m；P 碼頻率，重復周期 天，碼間距 微秒，相當于 30m。而 Y 碼是在 P 碼的基礎(chǔ)上形成的，保密性能更佳。導航電文包括衛(wèi)星星歷、工作狀況、時鐘改正、電離層時延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛(wèi)星信號中解調(diào)制出來，以 50b/s 調(diào)制在載頻上發(fā)射的。導航電文每個主幀中包含 5 個子幀每幀長 6s。前三幀各 10 個字碼；每三十秒重復一次，每小時更新一次。后兩幀共 15000b。 導航電文中的內(nèi)容主要有遙測碼、轉(zhuǎn)換碼、第 3 數(shù)據(jù)塊，其中最重要的則為星歷數(shù)據(jù)。當用戶接受到導航電文時，提取出衛(wèi)星時間并將其與自己的時鐘做對比便可得知衛(wèi)星與用戶的距離，再利用導航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā)射電文時所處位置，用戶在 WGS84 大地坐標系中的位置速度等信息便可得知。其應用領(lǐng)域廣泛，主要有以下幾點 [1]：⑴在大地測量、工程測量中的應用： 由于 GPS 系統(tǒng)具有精度高、速度快、費用省、操作簡便，現(xiàn)今建立大地及工程控制網(wǎng)基本上是采取 GPS 定位技術(shù)，取代了常規(guī)手段。國家 A 級和 B 級 GPS 大黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文3地控制網(wǎng)分別于 1996 年和 1997 年建成并交付使用，A 級網(wǎng)，30 個點組成，其水平方向的重復精度達 210－8，垂直方向不低于 710－8。B 級網(wǎng)由 800 個點組成，其精度也分別好于 410－7 和 810－7。國家 A、B 級網(wǎng)以其特有的高精度把我國傳統(tǒng)大地網(wǎng)進行了全面改善和加強，從而克服了傳統(tǒng)大地網(wǎng)的精度不均勻，系統(tǒng)誤差較大等傳統(tǒng)測量手段不可避免缺點，這一高精度三維空間大地坐標系的建成將為我國 21 世紀前 10 年的經(jīng)濟和社會持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)測繪保障。據(jù)報道在三峽二期工程施工中采用 GPS 定位技術(shù)建立施工控制網(wǎng)，取得很好的效果，可以滿足其相應的精度要求；在青藏鐵路的建設(shè)中，從勘測到施工均采用了 GPS 定位技術(shù)，都取得了很好的效果。為了在測繪領(lǐng)域充分利用這一新技術(shù)，國家測繪局專門頒布了《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》。⑵在地籍和房產(chǎn)測繪中的應用： 地籍及房地產(chǎn)測量是精確測定土地權(quán)屬界址點位置，同時測繪大比例尺地籍平面圖和房產(chǎn)圖并量算土地和房屋面積，供土地和房產(chǎn)管理部門使用。常規(guī)方法通常是先布設(shè)或加密控制點，然后依據(jù)這些點，測定地物點和地形點在圖上的位置并按照一定的規(guī)律和符號繪制成平面圖。而利用 GPS 定位技術(shù)，特別是采用 RTK 技術(shù)替代常規(guī)方法測繪地籍及房產(chǎn)成為可能。由于它不需要逐級布網(wǎng)加密，在測區(qū)只需少量的控制點即可。因此，它具有速度快，精度高且分布均勻等特點。⑶在工程變形監(jiān)測中的應用： 我國正處在全面基礎(chǔ)建設(shè)中，尤其是西部大開發(fā)，大型、特大型工程不斷涌現(xiàn)，為了這些工程的正常、安全地運行，必須對它進行變形監(jiān)測和安全預報，工程變形監(jiān)測通常要達到毫米或亞毫米級的精度，武漢測繪科技大學做了這方面的試驗，試驗結(jié)果證明 GPS 定位技術(shù)用于各種工程變形監(jiān)測是可行的。隔河巖水電站大壩外觀變形 GPS 自動化監(jiān)測系統(tǒng)，整個系統(tǒng)全自動，應用廣播星歷 1~2 小時 GPS 觀測資料解算的監(jiān)測點位，水平精度優(yōu)于 ，垂直精度優(yōu)于 ，6 小時的 GPS 觀測資料解算，水平精度、垂直精度均優(yōu)于 1mm。⑷在資源勘察方面的應用： 礦產(chǎn)資源勘查、礦區(qū)范圍的劃定、礦體規(guī)模的測定等都需要進行定點測量。以往的地質(zhì)測量工作主利用傳統(tǒng)手段如經(jīng)緯儀、全站儀等測量儀器進行人工測量，然后在室內(nèi)整理計算得到最終結(jié)果。這樣做不但工作量大，浪費大量的人力、物力，且測量結(jié)果精度還較低。時間周期也長，不能及時反映礦產(chǎn)資源的實際現(xiàn)狀。黑龍江省國土資源廳在哈爾濱市、大慶市、佳木斯市進行了試驗性工作，建立和使用GPS2022 系統(tǒng)，開展各市的礦產(chǎn)資源勘察動態(tài)管理工作，減少礦區(qū)范圍界限定位誤黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文4差，提高對地礦資源的有效管理，取得了較好的成果。⑸航海、航空方面： 歐洲的 Galileo 便是新建的全球?qū)Ш叫亲?，它與 GPS 配合起來，可以大大提高導航衛(wèi)星的可用性，使單一的 GPS 市區(qū)可用性從 55%提高到 GPS/Galileo 共用時的95%。GPS 技術(shù)建立廣域增強系統(tǒng)(WAAS )逐步代替原先的微波著陸 /儀表著陸系統(tǒng)，美國的 WAAS 系統(tǒng)計劃在 2022 年下半年運營，地面改正數(shù)據(jù)可以通過靜地衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)給飛機。衛(wèi)星導航接收機廣泛地用于海上行駛的各類船只，DGPS 則廣泛地用于沿岸與進港，以及內(nèi)河行駛的船只，精度可達到 23m。在衛(wèi)星導航接收機與無線通信手段集成后，該系統(tǒng)便成為一個位置報告系統(tǒng)和緊急救援系統(tǒng)。許多漁船將 GPS與雷達和魚探器結(jié)合在一起，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益。⑹其他方面： 衛(wèi)星導航接收機可與無線電通信機結(jié)合，這種融合產(chǎn)生的意義是非常深遠的。實際上，這是移動計算機(PDA)、蜂窩電話和 GPS 接收機的系統(tǒng)集成和完美整合。消費娛樂 徒步旅行者、獵人、越野滑雪者，野外工作人員和戶外活動者現(xiàn)在常應用袋式 GPS 定位器，配上電子地圖，可以在草原、大漠、鄉(xiāng)間、山野或無人區(qū)內(nèi)找到自己的目的地。還有在車輛監(jiān)控管理、汽車導航與信息服務(wù)等也有廣泛的應用。GPS 系 統(tǒng) 的 前 身 為 美 軍 研 制 的 一 種 子 午 儀 衛(wèi) 星 定 位 系 統(tǒng) (Transit） ， 1958 年研 制 ， 64 年 正 式 投 入 使 用 。 該 系 統(tǒng) 用 5 到 6 顆 衛(wèi) 星 組 成 的 星 網(wǎng) 工 作 ， 每 天 最 多繞 過 地 球 13 次 ， 并 且 無 法 給 出 高 度 信 息 ， 在 定 位 精 度 方 面 也 不 盡 如 人 意 。 然 而 ，子 午 儀 系 統(tǒng) 使 得 研 發(fā) 部 門 對 衛(wèi) 星 定 位 取 得 了 初 步 的 經(jīng) 驗 ， 并 驗 證 了 由 衛(wèi) 星 系 統(tǒng)進 行 定 位 的 可 行 性 ， 為 GPS 系 統(tǒng) 的 研 制 埋 下 了 鋪 墊 。 由 于 衛(wèi) 星 定 位 顯 示 出 在 導航 方 面 的 巨 大 優(yōu) 越 性 及 子 午 儀 系 統(tǒng) 存 在 對 潛 艇 和 艦 船 導 航 方 面 的 巨 大 缺 陷 。 美國 海 陸 空 三 軍 及 民 用 部 門 都 感 到 迫 切 需 要 一 種 新 的 衛(wèi) 星 導 航 系 統(tǒng) 。全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System 簡稱 GPS）是美國從上世紀 70 年代開始研制的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用導航衛(wèi)星進行測時和測距，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力。它是當今世界上最實用，也是應用最廣泛的全球精密導航、指揮和調(diào)度系統(tǒng)。自 1992 年起，國際 GPS 大地測量和地球動力學服務(wù) IGS，已在全球建立了多個數(shù)據(jù)存儲及處理中心和百余個常年觀測的臺站。我國也于 1995 年開始分步建設(shè)北京、上海、武漢、拉薩、烏魯木齊、西安、西寧、昆明、?？?、哈爾濱等 GPS 永久性跟蹤站，這些跟蹤站的觀測數(shù)據(jù)黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文5每天通過國際互聯(lián)網(wǎng)傳向美國的數(shù)據(jù)處理中心。用戶可以免費從 INTERNET 網(wǎng)上取得 IGS 發(fā)布的觀測數(shù)據(jù)和精密星歷等產(chǎn)品。目前，GPS 技術(shù)已普遍應用于大地測量、工程測量、地殼形變監(jiān)測、航空攝影測量以及海洋測繪等諸多測量領(lǐng)域?？梢姡珿PS 定位技術(shù)已經(jīng)使測量技術(shù)經(jīng)歷了一場深刻的變革，從而進入了一個嶄新的時代。由 于 GPS 技 術(shù) 所 具 有 的 全 天 候 、 高 精 度 和 自 動 測 量 的 特 點 ， 作 為 先 進 的 測量 手 段 和 新 的 生 產(chǎn) 力 ， 已 經(jīng) 融 入 了 國 民 經(jīng) 濟 建 設(shè) 、 國 防 建 設(shè) 和 社 會 發(fā) 展 的 各 個應 用 領(lǐng) 域隨 著 冷 戰(zhàn) 結(jié) 束 和 全 球 經(jīng) 濟 的 蓬 勃 發(fā) 展 ， 美 國 政 府 宣 布 2022 年 至 2022 年 期間 ， 在 保 證 美 國 國 家 安 全 不 受 威 脅 的 前 提 下 ， 取 消 SA 政 策 ， GPS 民 用 信 號 精度 在 全 球 范 圍 內(nèi) 得 到 改 善 ， 利 用 C/A 碼 進 行 單 點 定 位 的 精 度 由 100 米 提 高 到20 米 ， 這 將 進 一 步 推 動 GPS 技 術(shù) 的 應 用 ， 提 高 生 產(chǎn) 力 、 作 業(yè) 效 率 、 科 學 水 平 以及 人 們 的 生 活 質(zhì) 量 ， 刺 激 GPS 市 場 的 增 長 。 據(jù) 有 關(guān) 專 家 預 測 ， 在 美 國 ， 單 單 是汽 車 GPS 導 航 系 統(tǒng) ， 2022 年 后 的 市 場 將 達 到 30 億 美 元 ， 而 在 我 國 ， 汽 車 導 航的 市 場 也 將 達 到 50 億 元 人 民 幣 。 可 見 ， GPS 技 術(shù) 市 場 的 應 用 前 景 非 常 可 觀 。 RTK技術(shù)在道路測量中的應用及優(yōu)缺點 RTK 技術(shù)在道路測量中的應用⑴繪制大比例地形圖：高等級公路選線多是在大比例尺（通常是 1:2022 或 1:1000)帶狀地形圖上進行，用傳統(tǒng)方法測圖, 先要建立控制網(wǎng), 然后進行碎部測量, 繪制成大比例尺地形圖,其工作量大速度慢, 花費時間長。用實時 GPS 動態(tài)測量, 構(gòu)成碎部點的數(shù)據(jù)。在室內(nèi)即可由繪圖軟件成圖, 由于只需要采集碎部點的坐標和輸入其屬性信息, 而且采集速度快, 大大降低了測圖的難度, 既省時又省力。 ⑵控制測量：用 GPS 建立控制網(wǎng)，最精密的方法當屬靜態(tài)測量。對大型建筑物，如特大橋、隧道、互通式立交等進行控制，宜用靜態(tài)測量。而一般公路工程的控制測量，則可采用 RTK 動態(tài)測量。這種方法在測量過程中能實時獲得定位精度。當達到要求的點位精度，即可停止觀測，大大提高了作業(yè)效率。由于點與點之間不要求通視，使得測量更簡便易行。⑶線路勘測：在公路選線過程中，我們往往要按照勘測設(shè)計規(guī)范，本著盡量減少占用農(nóng)田、少拆遷房屋并盡量利用舊路路基這樣一個原則，為了準確設(shè)計好道路中線路使其符黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文6合設(shè)計要求, 我們可以利用 GPSRTK 技術(shù), 用車載 GPSRTK 接收機做流動站，沿原路中線按一定間隔采集數(shù)據(jù)，選擇另一已知點為參考站，遇到重要地物，準確定位，最后將數(shù)據(jù)傳入計算機，利用 AutoCAD 軟件可以方便在計算機上選線。設(shè)計人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后，需將公路中線在地面上標定出來，并得到中樁點坐標及坐標文件。采用實時 GPS 測量，只需將中樁點坐標或坐標文件輸入到 GPS 電子手簿中，系統(tǒng)軟件就會自動定出放樣點的點位由于每個點的測量都是獨立完成的，所以不會產(chǎn)生累計誤差, 各點放樣精度趨于一致。⑷道路的中線測設(shè)：設(shè)計人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后，需將公路在地面標定出來。采用動態(tài) GPS 測量，只需將中線主點的坐標輸入 GPS 接收機中，系統(tǒng)就會定出放樣的點位。由于每個點位的測量都是獨立完成的，不會產(chǎn)生累積誤差，各點放樣精度趨于一致。⑸公路縱、橫斷面放樣：公路中線確定，利用中線樁點坐標，通過繪圖軟件，即可給出路線縱斷面和各樁點的橫斷面。由于所用數(shù)據(jù)都是測繪地形圖時采集來的，