【正文】 ①。GPS定位原理參考資料：GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點(diǎn)的位置。相對定位（差分定位）是根據(jù)兩臺以上接收機(jī)的觀測數(shù)據(jù)來確定觀測點(diǎn)之間的相對位置的方法，它既可采用偽距觀測量也可采用相位觀測量，大地測量或工程測量均應(yīng)采用相位觀測值進(jìn)行相對定位。按定位方式，GPS定位分為單點(diǎn)定位和相對定位（差分定位）。一般在接收機(jī)鐘確定的歷元時刻量測，保持對衛(wèi)星信號的跟蹤，就可記錄下相位的變化值，但開始觀測時的接收機(jī)和衛(wèi)星振蕩器的相位初值是不知道的，起始?xì)v元的相位整數(shù)也是不知道的，即整周模糊度，只能在數(shù)據(jù)處理中作為參數(shù)解算。GPS接收機(jī)對收到的衛(wèi)星信號，進(jìn)行解碼或采用其它技術(shù)，將調(diào)制在載波上的信息去掉后，就可以恢復(fù)載波。GPS接收機(jī)對碼的量測就可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，由于含有接收機(jī)衛(wèi)星鐘的誤差及大氣傳播誤差，故稱為偽距。所以如果想知道接收機(jī)所處的位置，至少要能接收到4個衛(wèi)星的信號?？梢奊PS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。導(dǎo)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)。前三幀各10個字碼；每三十秒重復(fù)一次，每小時更新一次。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。而Y碼是在P碼的基礎(chǔ)上形成的，保密性能更佳。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。要達(dá)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。其次則為使用者接收器,現(xiàn)有單頻與雙頻兩種,但由于價格因素,一般使用者所購買的多為單頻接收器。關(guān)機(jī)后機(jī)內(nèi)電池為RAM存儲器供電，以防止數(shù)據(jù)丟失。設(shè)置機(jī)內(nèi)電源的目的在于更換外電源時不中斷連續(xù)觀測。GPS 接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩部分。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、時間等信息。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。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、相對距離,大氣校正等數(shù)據(jù)。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4 顆以上的衛(wèi)星,并能在衛(wèi)星中預(yù)存導(dǎo)航信息，GPS的衛(wèi)星因?yàn)榇髿饽Σ恋葐栴}；隨著時間的推移，導(dǎo)航精度會逐漸降低。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的經(jīng)過20余年的研究實(shí)驗(yàn)，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。第五篇：GPS測量與應(yīng)用報(bào)告GPS知識理解GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系統(tǒng)）的簡稱，而其中文簡稱為“球位系”。準(zhǔn)動態(tài)相對定位。6技術(shù)設(shè)計(jì)書編寫 6作業(yè)模式主要有:靜態(tài)相對定位。其檢驗(yàn)方法有：用標(biāo)準(zhǔn)基線檢驗(yàn)；已知坐標(biāo)、邊長檢驗(yàn)；零基線檢驗(yàn)；相位中心偏移量檢驗(yàn)等。通電檢驗(yàn)：、按鍵、顯示系統(tǒng)和儀表的工作情況，以及自測試系統(tǒng)的工作情況，當(dāng)自測正常后，按操作步驟檢驗(yàn)儀器的工作情況。，應(yīng)在測試前進(jìn)行檢驗(yàn)和校正。設(shè)計(jì)書編寫。觀測計(jì)劃擬訂。資料收集。，作業(yè)速度快，星形布網(wǎng)廣泛地應(yīng)用于精度較低的工程測量、地質(zhì)、地球物理測點(diǎn)、邊界測量、地籍測量和碎部測量等。，一個可作為中心站，其他兩臺可流動作業(yè)，不受同步條件限制。適用于精度較低的GPS布網(wǎng)。缺點(diǎn):是觀測工作量較大，尤其當(dāng)接收機(jī)的數(shù)量較少時，將使觀測工作的總時間大為延長。根據(jù)經(jīng)典測量的經(jīng)驗(yàn)已知，這種圖形的幾何結(jié)構(gòu)強(qiáng)，具有良好的自檢能力，能夠有效地發(fā)現(xiàn)觀測成果的粗差，以保障網(wǎng)的可靠性。三角鎖(或多邊形)連接用點(diǎn)連式或邊連式組成連續(xù)發(fā)展的三角鎖連接圖形，此連接形式適用于狹長地區(qū)的GPS布網(wǎng)，如鐵路、公路及管線工程勘測。這種密集的布圖方法，它的幾何強(qiáng)度和可靠性指標(biāo)是相當(dāng)高的，但花費(fèi)的經(jīng)費(fèi)和時間較多，一般僅適于較高精度的控制測量。邊連式布網(wǎng)有較多的非同步圖形閉合條件，幾何強(qiáng)度和可靠性均優(yōu)于點(diǎn)連式。點(diǎn)連式網(wǎng)的幾何強(qiáng)度很差，需要提高網(wǎng)的可靠性指標(biāo)。⑦非獨(dú)立基線：除獨(dú)立基線外的其他基線叫非獨(dú)立基線，總基線數(shù)與獨(dú)立基線數(shù)之差即為非獨(dú)立基線數(shù)。⑤異步觀測環(huán)：在構(gòu)成多邊形環(huán)路的所有基線向量中，只要有非同步觀測基線向量，則該多邊形環(huán)路叫異步觀測環(huán)，簡稱異步環(huán)。③同步觀測環(huán)：三臺或三臺以上接收機(jī)同步觀測獲得的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)，簡稱同步環(huán)。5GPS網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù): GPS測量規(guī)范(規(guī)程)和測量任務(wù)書 60、GPS網(wǎng)圖形構(gòu)成的幾個基本概念①觀測時段：測站上開始接收衛(wèi)星信號到觀測停止，連續(xù)工作的時間段，簡稱時段。5與接受機(jī)有關(guān)的誤差接收機(jī)鐘誤差、接收機(jī)位置誤差、天線相應(yīng)中心位置誤差、幾何圖形強(qiáng)度誤差5接收機(jī)的位置誤差與天線相位中心誤差接收機(jī)天線相位中心相對觀測標(biāo)石中心位置的誤差，叫接收機(jī)位置誤差。3）、衛(wèi)星鐘的鐘誤差模型改正、頻偏、頻漂等產(chǎn)生的誤差，也包含鐘的隨機(jī)誤差。5解決星歷誤差的方法: 1）建立自己的衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)獨(dú)立定軌。）對接收機(jī)天線的要求5與衛(wèi)星有關(guān)的誤差衛(wèi)星星歷差、衛(wèi)星鐘誤差、相對論效應(yīng)5廣播星歷、實(shí)測星歷 ： 是衛(wèi)星電文中攜帶的主要信息。5消弱多路徑誤差的方法:1）選擇合適的站址測站應(yīng)遠(yuǎn)離大面積平靜地水面。其氣象參數(shù)在測站直接測定。4減弱電離層影響的措施；； 。4與信號傳播有關(guān)的誤差電離層折射誤差對流層折射誤差多路徑效應(yīng)誤差4電離層折射當(dāng)GPS信號通過電離層時，如同其它電磁波一樣，信號的路徑會發(fā)生彎曲，傳播速度也會發(fā)生變化。慣性導(dǎo)航:完全自主式的導(dǎo)航系統(tǒng)，它利用陀螺和加速度計(jì)這兩類慣性傳感器的測量信息直接計(jì)算出載體的姿態(tài)、速度、位置等導(dǎo)航參數(shù)。因此操作和使用非常簡單，價格也便宜，且具有全天候、全球性、較高精度及實(shí)時三維定位和測速能力 差分GPS導(dǎo)航差分GPS就是在地面已知位置設(shè)置一個地面站，地面站由一個GPS差分接收機(jī)和一個差分發(fā)射機(jī)組成。飛機(jī)著陸和船艦進(jìn)港 后處理差分動態(tài)定位在運(yùn)動載體和基準(zhǔn)站之間，不必像實(shí)時差分動態(tài)定位那樣建立實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸，而是在定位觀測以后，對兩臺GPS接收機(jī)所采集的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行測后的聯(lián)合處理，從而計(jì)算出接收機(jī)所在運(yùn)動載體在對應(yīng)時間上的坐標(biāo)位置。例如，行駛的汽車和火車，常用單點(diǎn)動態(tài)定位。4GPS動態(tài)定位主要方法 單點(diǎn)動態(tài)定位它是用安設(shè)在一個運(yùn)動載體上的GPS信號接收機(jī)，自主地測得該運(yùn)動載體的實(shí)時位置，從而描繪出該運(yùn)動載體的運(yùn)動軌跡。4美國的GPS政策美國在研制GPS總體方案時，就已經(jīng)制定了“主要為軍用，同時也兼顧民用的雙用途政策”。進(jìn)一步還能將這些偏差值通過無線電數(shù)據(jù)鏈傳播給附近的其他用戶，那么這些用戶的定位精度勢必大為改善。4差分GPS的基本原理是：鑒于衛(wèi)星的運(yùn)行高度在20000km以上，對于地面相距不太遠(yuǎn)的兩個點(diǎn)來說，衛(wèi)星信號傳播的路徑基本相同，所以很多誤差的影響也基本相同。⑤WADGPS使用的硬件設(shè)備及通信工具昂貴，軟件技術(shù)復(fù)雜，運(yùn)行和維持費(fèi)用較LADG—PS高得多，而且ADGPS的可靠性與安全性可能不如單個的LADGPS。⑤用戶利用這些誤差改正自己觀測到的偽距、相位和星歷等，計(jì)算出高精度的GPS定位3廣城差分GPS系統(tǒng)(WADGPS)的特點(diǎn): ①中心站、監(jiān)測站與用戶站的站間距離從100km增加到2 000km，定位精度不會出現(xiàn)明顯的下降.②在大區(qū)域內(nèi)建立WADGPS網(wǎng)，需要的監(jiān)測站數(shù)量很少，投資自然減小。③中心站在區(qū)域精密定軌計(jì)算的基礎(chǔ)上，計(jì)算出三項(xiàng)誤差改正，即包括衛(wèi)星星歷誤差改正，衛(wèi)星鐘差改正及電離層時間延遲改正模型。3廣域差分GPS系統(tǒng)的工作流程①在已知坐標(biāo)的若干監(jiān)測站上，跟蹤觀測GPS衛(wèi)星的偽距、相位等信息。3三次差: 、GPS定位中，存在著三部分誤差：：衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差； ：電離層誤差、對流層誤差；：內(nèi)部噪聲、通道延遲、多路徑效應(yīng)。~1/V3一次差：將觀測值直接相減的過程叫做求一次差。精度因子的數(shù)值與所測衛(wèi)星的幾何分布圖形有關(guān)。GPS相對定位：是至少用兩臺GPS接收機(jī)，同步觀測相同的GPS衛(wèi)星，確定兩臺接收機(jī)天線之間的相對位置(坐標(biāo)差)。周跳的出現(xiàn)和處理是載波相位測量中的重要問題。這樣，計(jì)數(shù)器無法連續(xù)計(jì)數(shù)。由于衛(wèi)星鐘、接收機(jī)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(shí)際測出的距離與衛(wèi)星到接收機(jī)的幾何距離有一定差值，因此一般稱量測出的距離為偽距。2依據(jù)測距的原理，其定位原理與方法主要有： 偽距法定位載波相位測量定位差分技術(shù)2偽距測量偽距法定位：由GPS接收機(jī)在某一時刻測出得到四顆以上GPS衛(wèi)星的偽距以及已知的衛(wèi)星位置，采用距離交會的方法求定接收機(jī)天線所在點(diǎn)的三維坐標(biāo)。GPS衛(wèi)星發(fā)射測距信號和導(dǎo)航電文，導(dǎo)航電文中含有衛(wèi)星的位置信息。缺點(diǎn)是增益性低，、接收機(jī)的主要任務(wù)當(dāng)GPS衛(wèi)星在用戶視界升起時，接收機(jī)能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并能夠跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行；對所接收到的GPS信號，具有變換、放大和處理的功能；測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收天線的傳播時間，解譯出CPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實(shí)時地計(jì)算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。：簡稱微帶天線。主要特點(diǎn)是可有效地抑制多路徑誤差的影響。：簡稱扼流圈天線。：也稱盤旋螺線型天線。2接收機(jī)的組成接收機(jī)天線單元、接收機(jī)主機(jī)單元、電源2接收天線的類型：：屬于單頻天線，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，通常安裝在一塊基板上，減弱多路徑影響。由于精度低，又稱粗碼。C/A碼的碼長短，共1023個碼元，若以每秒50碼元的速度搜索，易于捕獲，稱捕獲碼。碼長Nu=2101 = 1023比特，碼元寬為tu=1/f1=,w（f1為基準(zhǔn)頻率f0的10分之1， MHz）,。數(shù)據(jù)塊3 第三數(shù)據(jù)塊包括第4和第5兩個子幀，其內(nèi)容包括了所有GPS衛(wèi)星的歷書數(shù)據(jù)。1數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊3第一數(shù)據(jù)塊位于第1子幀的第3—10字碼。后處理星歷一般不通過衛(wèi)星的無線電信號向用戶傳遞，而是通過磁盤、電視、電傳、衛(wèi)星通訊等方式有償?shù)貫樗枰挠脩舴?wù)。這種星歷通常是在事后向用戶提供的在用戶觀測時的衛(wèi)星精密軌道信息，因此稱后處理星歷或精密星歷。1衛(wèi)星的預(yù)報(bào)星歷、后處理星歷是用跟蹤站以往時間的觀測資料推求的參考軌道參數(shù)為基礎(chǔ)，并加入軌道攝動項(xiàng)改正而外推的星歷。參考星歷：相應(yīng)參考?xì)v元的衛(wèi)星開普勒軌道參數(shù)，是根據(jù)GPS監(jiān)測站約1周的監(jiān)測資料推算的。衛(wèi)星星歷：是一組對應(yīng)某一時刻的軌道參數(shù)及其變率。據(jù)此GPS衛(wèi)星發(fā)播的廣播星歷每小時更新一次。廣播星歷參數(shù)的選擇采用：開普勒軌道參數(shù)加調(diào)和項(xiàng)修正的方案。常包括相對某一參考?xì)v元的開普勒軌道參數(shù)和必要的軌道攝動改正項(xiàng)參數(shù)。這些攝動力引起衛(wèi)星位置的變化，引起軌道參數(shù)的變化。瞬時軌道不是橢圓，軌道平面在空間的方向也不是固定不變的。受攝運(yùn)動的軌道參數(shù)不再保持為常數(shù)，而是隨時間變化的軌道參數(shù)。對于衛(wèi)星精密定位來說，必須考慮地球引力場攝動力、日月攝動力、大氣阻力、光壓攝動力、潮汐攝動力對衛(wèi)星運(yùn)動狀態(tài)的影響。該參數(shù)為時間的函數(shù)，確定衛(wèi)星在軌道上的瞬時位置。sw為近地點(diǎn)角距：即在軌道平面上，升交點(diǎn)與近地點(diǎn)之間的地心夾角，表達(dá)了開普勒橢圓在軌道平面上的定向。i為軌道面傾角：即衛(wèi)星軌道平面與地球赤道面之間的夾角。GPS時與ATI時在任一瞬間均有一常量偏差： TATI—TGPS=19(秒)1影響軌道的力：作用力：衛(wèi)星在空間繞地球運(yùn)行時，除了受地球重力場的引力作用外，還受到太陽、月亮和其它天體的引力影響，以及太陽光壓、大氣阻力和地球潮汐力等因素影響1衛(wèi)星的軌道參數(shù)as為軌道的長半徑，es為軌道橢圓偏心率，確定了開普勒橢圓的形狀和大小。以后隨著時間的積累，GPS時與UTC時的整秒差以及秒以下的差異通過時間服務(wù)部門定期公布(至1995年相差達(dá)10秒)。1GPS時間系統(tǒng)：GPS時間系統(tǒng)采用原子時ATl秒長作為時間基準(zhǔn)，但時間起算的原點(diǎn)定義在1980年1月6日UTC 0時。協(xié)調(diào)世界時UTC：它采用原子時秒長，但因原子時比世界時每年快約1秒，兩者之差逐年積累，便采用跳秒(閏秒)的方法使協(xié)調(diào)時與世界時的時刻相接近，其差不超過1秒。原子時ATI：原子時的秒長被定義為銫原子C133s 基態(tài)的兩個超精細(xì)能級間躍遷輻射振蕩9192631170周所持續(xù)的時間。1956年以前，秒被定義為一個乎太陽日的1／86400。世界時UT：以平子夜為零時起算的格林尼治平太陽時定義為世界時UT。平太陽日MT:平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午圈的時間間隔為一平太陽日，包含24個平太陽時。GPS常用坐標(biāo)系WGS84大地坐標(biāo)系、國家大地坐標(biāo)系、地方獨(dú)立坐標(biāo)系、ITRF坐標(biāo)框架1恒星時、平太陽日、世界時UT、原子時ATI、協(xié)調(diào)世界時UTC恒星時ST：以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)的周日視運(yùn)動所定義的時間系統(tǒng)為恒星時系統(tǒng)。歲差、章動地球接近于一個赤道隆起的橢球體，在日月和其它天體引力對地球隆起部分的作用下，地球在繞太陽運(yùn)行時，自轉(zhuǎn)軸方向不再保持不變，25 800年繞黃極一周,從而使春分點(diǎn)在黃道上產(chǎn)生緩慢西移，此現(xiàn)象在天文學(xué)上稱為歲差。GPS信號接收機(jī)的任務(wù)是：能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對所接收到的GPS信號進(jìn)行變換、放大和處理，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實(shí)時地計(jì)算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。北斗系統(tǒng)三大功能快速定位、短報(bào)文通信、精密授時GPS系統(tǒng)包括三大部分： 空間部分——GPS衛(wèi)星星座；地面控制部分——地面監(jiān)控系統(tǒng)； 用戶設(shè)備部分——GPS信號接收機(jī)。北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):如投資少，組建快；具有通信功能；捕獲信號快等。地面中心站可根據(jù)用戶的應(yīng)答信號的時差計(jì)算出戶星距離，這樣以兩顆定位衛(wèi)星為中心以兩個戶星距