【正文】 目前減弱多路徑效應影響的措施有： 安置接收機天線的環(huán)境，應避開較強的反射面，如水面、平坦光滑的地面以及平整的建筑物表面等。對于干分量的影響，可通過地面的大氣資料計算；濕分量目前尚無法準確測定。因此，具有雙頻的 GPS接收機，在精密定位中測量中得到廣泛的應用。 應該說，衛(wèi)星軌道誤差是當前 GPS測量的主要誤差來源之一。 1 、衛(wèi)星鐘差 由于衛(wèi)星的位置是時間的函數(shù)，因此， GPS的觀測量均發(fā)精密測時為依據(jù)， 而與衛(wèi)星位置相對應的信息，是通過衛(wèi)星信號的編碼信息傳送給接收機的。利用求差后的觀測值解算兩觀測站之間的基線向量，這種差分技術已經(jīng)用于靜態(tài)相對定位。而如果把載波作為量測信號，由于載波的波長短 19cm； 24cm，所以就可達到很高的精度。由于衛(wèi)星鐘、接收機鐘的誤差以及無線電信號經(jīng)過電離層和對流層中的延遲，實際測出的距離 ρ/與衛(wèi)星到接收機的幾何距離 ρ有一定的差值，因此一般稱量出的距離為偽距。對于待 15 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 定點來說，根據(jù)運動狀態(tài)可以將 GPS 定位分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位。用戶用GPS接收機在某一時刻同時接收三顆以上的衛(wèi)星信號，測量出測站點（接收機天線中心） P 至三顆以上衛(wèi)星的距離并解算出該時刻 GPS 衛(wèi)星的空間坐標，據(jù)此利 用距 14 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 離交會法解算出測站 P的位置。這種 無線電導航定位是迄今為止仍在使用的飛機、輪船的一種導航定位方法。 電源 GPS接收機電源有兩種，一種為內(nèi)電源，一般采用鋰電池，主要用于 RAM存儲器供電，以防止數(shù)據(jù)丟失。當同時鎖定 4顆衛(wèi)星時，將 C/A碼偽距觀測值連同星歷一起計算測站的三維坐標，并按預置位置更新率計算新的位置。 GPS信號 12 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 通道的作用有三：一是搜索衛(wèi)星，牽引并跟蹤衛(wèi)星；二是對廣播電文數(shù)據(jù)信號實行解擴 ，解調(diào)出廣播電文；三是進行偽距測量、載波相位測量及多普勒頻移測量。由于 P 碼的碼 元寬度僅為 C/A 碼的1/10，而且該測距碼又同時調(diào)制在 L1 和 L2 兩個載波上，可較完善地消除電離層延遲，故用它來測距可獲得較精確的結果。在全球定位系統(tǒng)中，載波除了能更好地傳送測距碼和導航電文這些有用意信 10 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 息外，在載波相位測量中它又被當做一種測距信號來使用。 按所用載波頻率多少分類 用于衛(wèi)星導航定位的載波是 L1 和 L2，它們的頻率分別為： f1=154 =。 三、 用戶部分 GPS 的用戶部分由 GPS 接 收機、數(shù)據(jù)處理軟件及相應的用戶設備如計算機、氣象儀器等組成， GPS信號接收機，是 GPS導航衛(wèi)星的用戶設備，是實現(xiàn) GPS衛(wèi)星導航定位的終端儀器。主控站擁有以大型計算機為主體的數(shù)據(jù)收集、計算、傳輸、診斷等設備。為解決上述問題，經(jīng)反復研究和修改后，最終又將衛(wèi)星總數(shù)恢復為 24顆。相鄰軌道的升交點赤經(jīng)之差為 120176。太陽能電池為衛(wèi)星提供工作用電。近年來，日本、歐盟、美國采取謹慎而積極的進軍姿態(tài)，爭先恐后進入中國市場。 二、 我國的 GPS定位技術應用情況 2020年 2月，國家計委提出 “衛(wèi)星導航應用產(chǎn)業(yè)化專項 ”，其目標是在 “十五 ”末期，形成一個市場規(guī)模超過百億元的新產(chǎn)業(yè)。特種車輛（如運鈔車）等，可對突發(fā)事件進行報警 、定位，將損失降到最低。 全天候操作 。因此， GPS系統(tǒng)展現(xiàn)了極其廣闊的應用前景 2 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 第二節(jié) GPS定位技術的應用現(xiàn)狀 如人們所說： GPS 的應用，僅受人們的想象力制約。 操作簡便 隨著 GPS接收機不斷改進，自動化程度越來越高，有的已達 “傻瓜化 ”的程度；接收機的體積越來越小，重量越來越輕，極大地減輕測量工作者的工作緊張程度和勞動強度。 二、 GPS系統(tǒng)的特點 GPS系統(tǒng)的特點：高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應用廣泛等。于 1994 年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng) 。GPS即全球定位系統(tǒng)是美國從上世紀 70年代開始研制，歷時 20年，耗資 200億美元的美國第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)，當前， GPS技術已廣泛應 用于大地測量、資源勘查、地殼運動、地籍測量等領域，特別是在測量領域。和子午儀系統(tǒng)一樣，全球定位系統(tǒng)由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機三大部分組成。 定位精度高 應用實踐已經(jīng)證明， GPS 相對定位精度在 50KM 以內(nèi)可達 106， 100500KM可達 107， 1000KM可達 109。使野外工作變得輕松愉快。 GPS 問世以來，已充分顯示了其在導航，定位領域的霸主地位。觀測點之間無須通視 。 有了 GPS的幫助，救援人員就可在人跡罕至、條件惡劣的大海、山野、沙漠，對失蹤人員 3 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 實施有效的搜索、拯救。要在生產(chǎn)制造衛(wèi)星導航應用基礎產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和數(shù)量上進入世界前列。它們對我國的汽車導航市場抱有厚望，無疑源于對我國衛(wèi)星導航市場的看好。每顆衛(wèi)星配備有 4臺原子鐘，可為衛(wèi)星提供高精度的時間標準。每個軌道上將均勻地分布 5 顆衛(wèi)星。這 24顆衛(wèi)星分布宰個軌道面上，每個軌道均勻地分布 4 顆衛(wèi)星（見圖 21）當截止高度角取 15176。它的主要功能是：收集各監(jiān)測站測得的距離和距離差、氣象要素、衛(wèi)星時鐘和工作狀況的數(shù)據(jù)，監(jiān)測 站自身的狀態(tài)數(shù)據(jù)等；根據(jù)收集的數(shù)據(jù)及時計算每顆 GPS 衛(wèi)星的星歷，時鐘改正，狀態(tài)數(shù)據(jù)以及信號的大氣傳播改正，并按一定格式編制成導航電文，傳送到注入站；監(jiān)控整個地面監(jiān)控系統(tǒng)是否工作正常，檢驗注入衛(wèi)星的導航電文是否正確，監(jiān)測衛(wèi)星是否將導航電文發(fā)出；調(diào)度備用衛(wèi)星替代失效的工作衛(wèi)星，將偏離軌道的衛(wèi)星 “拉回 ”到正常軌道位置。它是一種能夠接收、跟蹤、變換和測量 GPS 衛(wèi)星導航定位信號的無線電設備，既具有常用無線電設備的共性，又具有捕獲、跟蹤和處理衛(wèi)星微弱信號的特性。f2=120=. 按所用載波頻率多少， GPS信號接收 機可以分成下列類型： （ 1）單頻接收機：僅使用第一載波（ L1）及其調(diào)制波進行導航定位測量； （ 2）雙頻接收機：同時使用多個載波及其調(diào)制波進行導航定位測量。其測距精度比偽距測量的精度高 23個數(shù)量級。 導航電文 導航電文是由 GPS 衛(wèi)星向用戶播發(fā)的一組反映衛(wèi)星在空間位置、衛(wèi)星的工作狀態(tài)、衛(wèi)星鐘的修正參數(shù)、電離層延遲修正參數(shù)等重要數(shù)據(jù)的二進制代碼，也稱數(shù)據(jù)碼（ D碼）。 （ 3） 存儲器 接收機內(nèi)沒有存儲器或存儲卡以存儲衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星歷書、接收機采集到的碼相位偽距觀測值、載波相位觀測值及多普勒頻移。 根據(jù)機內(nèi)存儲的衛(wèi)星歷書和測站近似位置，計算所有在軌衛(wèi)星升降時間、方位和高度角。另一種為外接電源，這種電源常用于可充電的 12V直 13 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 流鎘鎳電池組，或采用汽車電瓶。 近代衛(wèi)星大地測量中的衛(wèi)星激光測距定位也是應用了測距交會定位的原理和方法。如下圖 27，在需要的位置 P點架設 GPS接收機，在某一時刻 ti同時接收了 3顆（ A， B， C）以上的 GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導航電文，通 過一系列數(shù)據(jù)處理和計算可求得該時刻 GPS接收機至 GPS衛(wèi)星的距離 SAP，SBP， SCP，同樣通過接收衛(wèi)星星歷可獲得該時刻這些衛(wèi)星在空間的位置（三維坐標），從而用距離交會的方法求得Ｐ點的三維坐標（ Xｐ， Yｐ， Zｐ），其數(shù)學式為： 圖 27 GPS 衛(wèi)星定位示意圖 式中：（ XA， YA， ZA），（ XB， YB， ZB），（ XC， YC， ZC）分別為衛(wèi)星 A，B， C 在時刻 ti的空間直角坐標。靜態(tài)定位指的是對于固定不動的待定點，將 GPS 接收機置于其上，觀測數(shù)分鐘乃至更長的時間，以確定該點的三維坐標，又叫絕對定位。用 C/A 碼進行測量的偽距為 C/A 碼偽距。目前的大地型接收機的載波相位測量精 16 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 度一般為 1～ 2mm，有的精度更高。 該部分所講述的差分 GPS定位技術是將一臺接收機安置在基準站上進行觀測。在GPS 定位中，無論是碼相位觀測或是載波相 位觀測，均要求衛(wèi)星鐘與接收機時鐘保持 嚴格的同步。測量的基線長 度越長，此項誤差的影響就越大。不過應當明確指出，在太陽輻射的正午或在太陽黑子活動的異常期，應盡量避免觀測。對于輸送短的基線 (50km)，濕分量的影響較小 關于對流層折射的影響，一般有以下幾種處理方法： ，可不考慮其影響。 。因此，在精密 GPS 導航和測量中，多路徑效應的影響是不可忽視的。干分量主要與大氣的濕度與壓力有關，而濕分量主要與信號傳播路徑上的大氣濕度有關。便能多確定其影響，而對觀測量加以修正。 衛(wèi)星軌道偏差 估計與處理衛(wèi)星的軌道偏差較為困難 ，其主要原因是，衛(wèi)星在運行中要受到 多種攝動力的復雜影響，而通過地面監(jiān)測站，以難以充分可靠的測定這作用力， 并掌握它們的作用規(guī)律，目前，衛(wèi)星軌道信息是通過導航電文等到的。 17 太原理工大 學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 第四節(jié) GPS導航定位誤差 一、 與 GPS衛(wèi)星有關的誤差 與 GPS衛(wèi)星有關的誤差主要包括衛(wèi)星的軌道誤差和衛(wèi)星鐘的誤差。其目的是消除公共誤差，提高定位精度。如果觀測精度均取至測距碼波長的百分之一，則偽距測量對 P碼而言量測精度為 30cm，對 C/A 碼而言為 3m左右。所測偽距就是由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號到達 GPS 接收機 的傳播時間乘以光速得到的量測距離。依據(jù)測距的原理，其定位原理與計算方法主要有偽距法定位，載波相位測 量定位以及差分 GPS 定位等。 GPS衛(wèi)星發(fā)射測距信號和導航電文，導航電文中含有衛(wèi)星的位置信息。如果只有兩個無線電發(fā)射臺，則可根據(jù)用戶接收機的概略位置交會出接收機的平面位置。對于導航接收機，有的還配有大顯示屏，在屏幕上直接顯示導航的信息甚至顯示數(shù)字地圖。當捕捉到衛(wèi)星即對信號進行牽引和跟蹤，并將基準信號譯碼得到 GPS衛(wèi)星星歷。 （ 2） 信號通道 信號通道是接收機的核心部分， GPS信號通道是硬軟件結合的電路。 Y碼的結構是完全保密的，只有美國及其盟國的軍方用戶以及少數(shù)經(jīng)美國政府授權的用戶才能使用 P 碼。采用兩個不同頻率載波的主要目的是為了較完善地消除電離層延