【文章內(nèi)容簡介】 GPS構(gòu)成 （ 2/3） 2. 地面控制系統(tǒng) 地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測站 (Monitor Station)、主控制站 (Master Monitor Station)、地面天線 (Ground Antenna)所組成 ,主控制站位于美國科羅拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站負(fù)責(zé)收集由衛(wèi)星傳回之訊息 ,并計(jì)算衛(wèi)星星歷、相對(duì)距離 ,大氣校正等數(shù)據(jù)。 GPS構(gòu)成 （ 3/3） 用戶設(shè)備部分即 GPS 信號(hào)接收機(jī)。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(yùn)行。當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)后，就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(jī)中的微處理計(jì)算機(jī)就可按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。接收機(jī)硬件和機(jī)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(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩部分。 GPS原理 1/3 GPS導(dǎo)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(jī)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(jī)的具體位置。要達(dá)到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時(shí)鐘所記錄的時(shí)間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過紀(jì)錄衛(wèi)星信號(hào)傳播到用戶所經(jīng)歷的時(shí)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(shí)距離，而是偽距（ PR）：當(dāng) GPS衛(wèi)星正常工作時(shí)，會(huì)不斷地用 1和 0二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)碼（簡稱偽碼）發(fā)射導(dǎo)航電文。 GPS原理 2/3 可見 GPS導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星部分的作用就是不斷地發(fā)射導(dǎo)航電文。然而，由于用戶接受機(jī)使用的時(shí)鐘與衛(wèi)星星載時(shí)鐘不可能總是同步，所以除了用戶的三維坐標(biāo) x、 y、 z外，還要引進(jìn)一個(gè) Δt 即衛(wèi)星與接收機(jī)之間的時(shí)間差作為未知數(shù)，然后用 4個(gè)方程將這 4個(gè)未知數(shù)解出來。所以如果想知道接收機(jī)所處的位置，至少要能接收到 4個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)。 GPS原理 3/3 GPS 種類 ——按接受機(jī)用途分 1/4 1. 導(dǎo)航型接收機(jī) 此類型主要用于運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航，它可以實(shí)時(shí)給出載體的位置和速度。一般采用 C/A碼偽距測量，單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位精度較低 (177。 10m)，有 SA影響時(shí)為 177。 100m。 價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不同，還可以進(jìn)一步分為： 車載型 —— 用于車輛導(dǎo)航定位； 航海型 —— 用于船舶導(dǎo)航定位； 航空型 —— 用于飛機(jī)導(dǎo)航定位。要求適應(yīng)高速運(yùn)動(dòng) 星載型 —— 用于衛(wèi)星的導(dǎo)航定位。要求更高。 GPS 種類 ——按接受機(jī)用途分 2/4 2. 測地型接收機(jī) 測地型接收機(jī)主要用于精密大地測量和工程測量。這類儀器主要采用載波相位觀測值進(jìn)行相對(duì)定位，定位精度高。儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。 GPS 種類 ——按接受機(jī)用途分 3/4 這類接收機(jī)主要利用 GPS衛(wèi)星提供的高精度時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行授時(shí)，常用于天文臺(tái)及無線電通訊中時(shí)間同步。 GPS 種類 ——按接受機(jī)用途分 4/4 GPS 當(dāng)通過硬件和軟件做成 GPS定位終端用于車輛定位的時(shí)候，稱為車載 GPS,但光有定位還不行，還要把這個(gè)定位信息傳到報(bào)警中心或者車載 GPS持有人那里，我們稱為第三方。所以 GPS定位系統(tǒng)中還包含了 GSM網(wǎng)絡(luò)通訊（手機(jī)通訊），通過 GSM網(wǎng)絡(luò)用短信的方式把衛(wèi)星定位信息發(fā)送到第三方。通過微機(jī)解讀短信電文，在電子地圖上顯示車輛位置。這樣就實(shí)現(xiàn)了車載 GPS定位。 GPS 種類 ——按接收機(jī)的載波頻率分類 單頻接收機(jī) 單頻接收機(jī)只能接收 L1載波信號(hào)，測定載波相位觀測進(jìn)行定位。由于不能有效消除電離層延遲影響，單頻接收機(jī)只適用于短基線（ 15km）的精密定位。 雙頻接收機(jī) 雙頻接收機(jī)可以同時(shí)接收 L1， L2載波信號(hào)。利用雙頻對(duì)電離層延遲的不一樣，可以消除電離層對(duì)電磁波信號(hào)的延遲的影響，因此雙頻接收機(jī)可用于長達(dá)幾千公里的精密定位。 GPS 種類 ——按接收機(jī)通道數(shù)分類 GPS接收機(jī)能同時(shí)接收多顆 GPS衛(wèi)星的信號(hào)，為了分離接收到的不同衛(wèi)星的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤、處理和量測，具有這樣功能的器件稱為天線信號(hào)通道。根據(jù)接收機(jī)所具有的通道種類可分為： – 多通道接收機(jī) – 序貫通道接收機(jī) – 多路多用通道接收機(jī) GPS 種類 ——按接收機(jī)工作原理分類 1/2 ? 碼相關(guān)型接收機(jī) 碼相關(guān)型接收機(jī)是利用碼相關(guān)技術(shù)得到偽距觀測值。 ? 平方型接收機(jī) 平方型接收機(jī)是利用載波信號(hào)的平方技術(shù)去掉調(diào)制信號(hào) ,來恢復(fù)完整的載波信號(hào)，通過相位計(jì)測定接收機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的載波信號(hào)與接收到的載波信號(hào)之間的相位差，測定偽距觀測值。 GPS 種類 ——按接收機(jī)工作原理分類 2/2 ? 混合型接收機(jī) 這種儀器是綜合上述兩種接收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，既可以得到碼相位偽距，也可以得到載波相位觀測值。 ? 干涉型接收機(jī) 這種接收機(jī)是將 GPS衛(wèi)星作為射電源，采用干涉測量方法，測定兩個(gè)測站間距離。 GPS全球定位系統(tǒng)原理 GPS定位原理 GPS定位原理 GPS絕對(duì)定位原理 利用 GPS進(jìn)行絕對(duì)定位的基本原理，是以 GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)天線之間的距離觀測量為基準(zhǔn)，根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)，來確定用戶接收機(jī)天線所在的位置。 實(shí)質(zhì)是空間距離后方交會(huì) 。又稱 偽距離測量 。 動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位 ：當(dāng)用戶接收設(shè)備安置在運(yùn)動(dòng)的載體上，確定載體瞬時(shí)絕對(duì)位置的定位方法； 靜態(tài)絕對(duì)定位 ：當(dāng)接收機(jī)天線處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，來確定觀測站絕對(duì)坐標(biāo)的方法。 由于偽距有測碼偽距和測相偽距之分，所以，絕對(duì)定位又可分為測碼偽距絕對(duì)定位和測相偽距絕對(duì)定位。 GPS相對(duì)定位原理（差分 GPS定位） 1/2 靜態(tài)相對(duì)定位 ：用兩臺(tái)接收機(jī)分別安置在基線的兩端點(diǎn)，其位置靜止不動(dòng)，同步觀測相同的 4顆以上 GPS衛(wèi)星，確定基線兩端點(diǎn)在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的相對(duì)位置。采用載波相位觀測量為基本觀測量。 優(yōu)點(diǎn) ：精度高。 缺點(diǎn) ：觀測時(shí)間長。 動(dòng)態(tài)相對(duì)定位 ： 用兩臺(tái) GPS接收機(jī)，將一臺(tái)接收機(jī)安設(shè)在基準(zhǔn)站上固定不動(dòng)，另一臺(tái)接收機(jī)安置在運(yùn)動(dòng)的載體上，兩臺(tái)接收機(jī)同步觀測相同的衛(wèi)星，通過在觀測值之間求差，以消除具有相關(guān)性的誤差，提高定位精度。而運(yùn)動(dòng)點(diǎn)位置是通過確定該點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)站的相對(duì)位置實(shí)現(xiàn)的定位方法。 GPS相對(duì)定位原理（差分 GPS定位） 2/2 動(dòng)態(tài)相對(duì)定位又分以 測距碼偽距 為觀測值的動(dòng)態(tài)相對(duì)定位和以 載波相位 為觀測值的動(dòng)態(tài)相對(duì)定位。 1）、測碼偽距相對(duì)動(dòng)態(tài)定位，是由安置在基準(zhǔn)點(diǎn)的接收機(jī)測量出該點(diǎn)到GPS衛(wèi)星的偽距，利用衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)計(jì)算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離求差，將差值作為距離改正數(shù)傳送給用戶接收機(jī)，用戶就得到了一個(gè)偽距改正值，可有效地消除或削弱一些公共誤差的影響的方法。 2）、載波相位動(dòng)態(tài)相對(duì)定位法，是通過將載波相位修正值發(fā)送