【正文】 2m?？墒?，實(shí)際上天線的相位中心位置隨著信號(hào)輸入的強(qiáng)度和方向不同而有所變化，即觀測(cè)時(shí)相位中心的瞬時(shí)位置（稱為視相 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 位中心）與理論上的本單位中心位置將有所不同，天線相位中心的偏差對(duì)相對(duì)定位結(jié)果的影響，根據(jù)天線性能的優(yōu)劣，可達(dá)數(shù)毫米至數(shù)厘米。而在高反射環(huán)境下，不僅其影響將顯著增大，而且常常導(dǎo)致接收的衛(wèi)星信號(hào)失鎖和使載波相位觀測(cè)量產(chǎn)生周跳。 為了減弱電離層的影響，在 GPS 定位中通常采用下面措施 ： 利用雙頻觀測(cè) 由于電離層的影響是信號(hào)頻率的函數(shù)，所以利用不同頻率的電磁波信號(hào)進(jìn)行觀測(cè)。這種偏差的總量約在 1ms 以內(nèi)。 在 GPS 信號(hào)中由于已用相位調(diào)整的方法在調(diào)制了測(cè)距碼和導(dǎo)航電文，因而接收到的載波的相位已不再連續(xù)，所以在進(jìn)行載波相位測(cè)量以前，首先要進(jìn)行解調(diào)工作，設(shè)法將調(diào)制在載波上的測(cè)距碼和衛(wèi)星電文去掉，重新獲取載波，這一工作稱為重建載波。而動(dòng)態(tài)定位則至少有一臺(tái)接收機(jī)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，測(cè)定的是各觀測(cè)時(shí)刻（觀測(cè)歷元）運(yùn)動(dòng)中的接收機(jī)的點(diǎn)位（絕對(duì)點(diǎn)位或相對(duì)點(diǎn)位）。如此，可以確定三顆以上衛(wèi)星的空間位置。 接收用戶輸入信號(hào)。 二、 GPS信號(hào)接收機(jī)的組成及原理 天線單元 它由接收天線和前置放大器兩個(gè)部件組成。 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 圖 23 GPS 組成部分示意圖 第二節(jié) GPS 衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號(hào) 一、概述 GPS 衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)由載波、測(cè)距碼和導(dǎo)航電文組成。 注入站是向 GPS 衛(wèi)星輸入導(dǎo)航電文和其他命令的地面設(shè)施。后因美國(guó)財(cái)政赤子過大而做了較大的變動(dòng)。還有專家預(yù)測(cè)，不久的將來人們將生產(chǎn)出電子手表式的 GPS 接收機(jī)而價(jià)格將降至普通人都能接受的水平。 GPS 應(yīng)用于農(nóng)業(yè) 當(dāng)前，發(fā)達(dá)國(guó)家已開始把 GPS 技術(shù)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，即所謂的 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作 。目前，幾乎全世界所有需要導(dǎo)航，定位的用戶，都被 GPS 的高精度，全天候，全球覆蓋，方便靈活和優(yōu)質(zhì)價(jià)廉所吸引。 觀測(cè)時(shí)間短 隨著 GPS 系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，目前， 20KM 以內(nèi)相對(duì)靜態(tài)定位，僅需 1520 分鐘；快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量時(shí)，當(dāng)每個(gè)流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相距在 15KM以內(nèi)時(shí)，流動(dòng)站觀測(cè)時(shí)間只需 12 分鐘，然后可隨時(shí)定位，每站觀測(cè)只需幾秒鐘 . 測(cè)站間無須通視 GPS 測(cè)量不要求測(cè)站之間互相通視，只需測(cè)站上空開闊即可，因此可節(jié)省大量的造標(biāo)費(fèi)用。 關(guān)鍵詞： GPS； 307 國(guó) 道工程；控制測(cè)量； 視距測(cè)量 ； ii Abstract GPS is global positioning system from the United States in the 1970s started to develop, which lasted 20 years, the cost of 20 billion . dollars in the second generation of satellite navigation systems, the current, GPS technology has been widely used in geodesy, resource exploration, crustal movement, Cadastral, and other fields, particularly in the areas of measurement. In this paper, the GPS feature of the development and application, GPS and the position of principle, field measurement, workflow, GPS baseline solution, such as the basic principle. GPS measurements in accordance with the technical characteristics, on the GPS in 307 countries, the actual measurement of work. The second part mainly on the principle of measuring the lineofsight, and then thehorizon measured in accordance with the principles prepared by thehorizon measured in the threehorizon calculated as follows: tilthorizon, the height difference, levelhorizon. Key words: GPS。于 1994 年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。 操作簡(jiǎn)便 隨著 GPS 接收機(jī)不斷改進(jìn)，自動(dòng)化程度越來越高，有的已達(dá) “ 傻瓜化 ” 的程度；接收機(jī)的體積越來越小，重量越來越輕，極大地減輕測(cè)量工作者的工作緊張程度和勞動(dòng)強(qiáng)度。 全天候操作 。 二、 我國(guó)的 GPS 定位技術(shù)應(yīng)用情況 20xx 年 2 月，國(guó)家計(jì)委提出“衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)”，其目標(biāo)是在“十五”末期，形成一個(gè)市場(chǎng)規(guī)模超過百億元的新產(chǎn)業(yè) 。太陽能電池為衛(wèi)星提供工作用電。為解決上述問題，經(jīng)反復(fù)研究和修改后，最終又將衛(wèi)星總數(shù)恢復(fù)為 24 顆。 三、 用戶部分 GPS 的用戶部分由 GPS 接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備如計(jì)算機(jī)、氣象儀器等組成， GPS 信號(hào)接收機(jī)，是 GPS 導(dǎo)航衛(wèi)星的用戶設(shè)備，是實(shí)現(xiàn) GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航定位的終端儀器。在全球定位系統(tǒng)中，載波除了能更好地傳送測(cè)距碼和導(dǎo)航電文這些有用意信 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 息外，在載波相位測(cè)量中它又被當(dāng)做一種測(cè)距信號(hào)來使用。 GPS 信號(hào) 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 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(duì)廣播電文數(shù)據(jù)信號(hào)實(shí)行解擴(kuò)，解調(diào)出廣播電文；三是進(jìn)行偽距測(cè)量、載波相位測(cè)量及多普勒頻移測(cè)量。 電源 GPS 接收機(jī)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(chǔ)器供電，以防止數(shù)據(jù)丟失。用戶用GPS 接收機(jī)在某一時(shí)刻同時(shí)接收三顆以上的衛(wèi)星信號(hào)，測(cè)量出測(cè)站點(diǎn)（接收機(jī)天線中心） P至三顆以上衛(wèi)星的距離并解算出該時(shí)刻 GPS 衛(wèi)星的空間坐標(biāo)，據(jù)此利用距 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 離交會(huì)法解算出測(cè)站 P 的位置。由于衛(wèi)星鐘、接收機(jī)鐘的誤差以及無線電信號(hào)經(jīng)過電離層和對(duì)流層中的延遲，實(shí)際測(cè)出的距離ρ /與衛(wèi)星到接收機(jī)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。利用求差后的觀測(cè)值解算兩觀測(cè)站之間的基線向量，這種差分技術(shù)已經(jīng)用于靜態(tài)相對(duì)定位。 應(yīng)該說，衛(wèi)星軌道誤差是當(dāng)前 GPS 測(cè)量的主要誤差來源之一。 利用電離層模型加以修正 對(duì)于單頻 GPS 接收機(jī)，為了減弱電 離層 的影響，一般是采用導(dǎo)航電文提供的電離層模型，或其它適合的電離層模型對(duì)觀測(cè)量加以修正，但是這種模型至今仍在完善之中，目前模型改正的有效率約為 75％。 改善 GPS 接收機(jī)的電路設(shè)計(jì)， 為 減弱多路徑效應(yīng)的影 三、 接收設(shè)備有關(guān)的誤差 太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 與 GPS 接收機(jī)設(shè)備有關(guān)的誤差主要包括觀測(cè)誤差，接收機(jī)鐘差，天線相位中心誤差和載波相位觀測(cè)的整周不定性影響。 (3)同儀器有關(guān)的因素：接收機(jī)，用于精密相對(duì)定位時(shí)至少為兩臺(tái)；天線，若天線設(shè)計(jì)質(zhì)量和穩(wěn)定性欠佳，會(huì)帶來一系列的誤差；記錄設(shè)備，可以是盒式數(shù)據(jù)磁帶或軟磁盤。其中高程異常是以前蘇聯(lián) 1955 年大地水準(zhǔn)面差距重新平差結(jié)果為依據(jù)，按我國(guó)的天文水準(zhǔn)路線傳算過來的。 （ 4）考慮將測(cè)區(qū)內(nèi)原有的國(guó)家或地方測(cè)設(shè)的三角點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，有利于兩系統(tǒng)成果的變換，聯(lián)測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡量均勻分布在整個(gè)測(cè)區(qū)的里面和外圍。 處理接收機(jī)鐘差較為有效的方法是將各觀測(cè)時(shí)刻的接收機(jī)鐘差 之 間看成是相關(guān)的，由此建立一個(gè)鐘差模型，并表示為一個(gè)時(shí)間多項(xiàng)式的形式，然后在觀測(cè)量的平差計(jì)算中統(tǒng)一求解，得到多項(xiàng)式的系數(shù)，因而也得到接收機(jī)的鐘差改 正。對(duì)于輸送短的基線 (50km)，濕分量的影響較小 關(guān)于對(duì)流層折射的影響，一般有以下幾種處理方法： 定位精度要求不高時(shí)，可不考慮其影響。由于同一衛(wèi)星的位置誤差對(duì)不同觀測(cè)站同步觀測(cè)量的影響，具有系統(tǒng)誤差性質(zhì)，所以通過上述求差的方法，可以明顯的減弱衛(wèi)星軌道誤差的影響，尤其當(dāng)基線較短時(shí)，其效用更不明顯。 差分可分為單基準(zhǔn)站差分、具有多個(gè)基準(zhǔn)站的局部區(qū)域差分和廣域差分三種。然而由于測(cè)距碼的碼元長(zhǎng)度較大，對(duì)于一些高精度應(yīng)用來講其測(cè)距精度還顯的過低無法滿足需要。需要實(shí)時(shí)地由 GPS 衛(wèi)星信號(hào)測(cè)量出測(cè)站至衛(wèi)星之間的距離，實(shí)時(shí)地由衛(wèi)星的導(dǎo)航電文解算出衛(wèi)星的坐標(biāo)值，并進(jìn)行測(cè)站點(diǎn)的定位。只需以三個(gè)發(fā)射臺(tái)為球心，以 d1,d2,d3為半徑作三個(gè)定位球面，即可交會(huì)出用戶接收機(jī)的空間位置。 接收機(jī)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行搜索，捕捉衛(wèi)星。目前， /A 碼只調(diào)制在 L1 載波上，故無法精確地消除電離層延遲。 按測(cè)量站星距離所用測(cè)距信號(hào)之異， GPS 信號(hào)接收機(jī)可以分為下列幾種類 （ 1） 碼接收機(jī)：用偽噪聲碼和 載波作測(cè)距信號(hào)； （ 2） 無碼接收機(jī)：僅用載波作測(cè)距信號(hào)； （ 3） 集成接收機(jī)：既用 GPS 信號(hào)，又用 GLONASS 信號(hào)測(cè)量站星距離。 圖 21 GPS 衛(wèi)星軌道圖 二、 GPS地面監(jiān)控部分 支持整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的地面設(shè)施稱為 地面 監(jiān)控部分。這些衛(wèi)星分布在三個(gè)傾角為 63176。通過衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用示范工程和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，推動(dòng)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用設(shè)備及其擴(kuò)展系統(tǒng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)諸多部門和人們的日常生活中得到廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 民航運(yùn)輸通過 GPS 接收設(shè)備，使駕駛員著陸時(shí)能準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)跑道，同時(shí)還能使飛機(jī)緊湊排列 ，提高機(jī)場(chǎng)利用率，引導(dǎo)飛機(jī)安全進(jìn)離場(chǎng)。當(dāng)初，設(shè)計(jì) GPS 系統(tǒng)的主要目的是用于導(dǎo)航，收集情報(bào)等軍事目的。其應(yīng)用技術(shù)已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。 I 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 GPS 定位系統(tǒng)在公路工程控制測(cè)量中的應(yīng)用 畢業(yè)生姓名 ： 專業(yè) ： 測(cè)繪工程 學(xué)號(hào) ： 指導(dǎo)教師 所屬系（部） ： 資源系 二〇〇八年五月 II 畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱書 題目： GPS 定位系統(tǒng)在公路工程控制測(cè)量中的應(yīng)用 /視距測(cè)量程序 資源 系 測(cè)繪工程 專業(yè) 姓名 設(shè)計(jì)時(shí)間： 20xx 年 3 月 24日 ~20xx年 6月 2日 評(píng)閱意見： 成績(jī)： 指導(dǎo)教師： （簽字） 職 務(wù)： 200 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯記錄卡 III 資源 系 測(cè)繪工程 專業(yè) 姓名 答 辯 內(nèi) 容 問 題 摘 要 評(píng) 議 情 況 記錄員： （簽名） 成 績(jī) 評(píng) 定 指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī) 答辯組評(píng)定成績(jī) 綜合成績(jī) 注：評(píng)定成績(jī)?yōu)?100 分制，指導(dǎo)教師為 30%，答辯組為 70%。這就提供了在時(shí)間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰?。其?yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。 GPS 在車輛導(dǎo)航方面發(fā)揮了重要的角色，在城市中建立數(shù)字化交通電臺(tái)，實(shí)時(shí)發(fā) 播城市交通信息，車載設(shè)備通過 GPS 進(jìn)行精確定位，結(jié)合電子地圖以及實(shí)時(shí)的交通狀況，自動(dòng)匹配最優(yōu)路徑，并實(shí)行車輛的自主導(dǎo)航。產(chǎn)品出口將占國(guó)產(chǎn)總量的 10%，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片組、嵌入式軟件及專用數(shù)據(jù)將批量投放市場(chǎng)。 最初的 GPS 衛(wèi)星星座由 24顆 GPS 衛(wèi)星組成。在一般情況下，用戶能同時(shí)觀測(cè)到 68棵衛(wèi)星。 以下是 GPS 信號(hào)接收機(jī)的類型 按工作原理分類