【正文】 注入站是向 GPS衛(wèi)星輸入導航電文和其他命令的地面設(shè)施。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。它由一個主控站，三個注入站和五個監(jiān)控站以及通信和輔助系統(tǒng)組成。在一般情況下，用戶能同時觀測到 68棵衛(wèi)星。時，最多能同時觀測到 10 顆 GPS 衛(wèi)星；當截止高度角取 5176。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。這種情況的出現(xiàn)將大大損害整個系統(tǒng)的性能和可靠性，影響全球定位系統(tǒng)在民航等領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的可靠性。軌道增至 6個，每個軌道上均勻分布 3顆衛(wèi)星，相鄰軌道的升交點赤經(jīng) 之差為 60176。后因美國財政赤子過大而做了較大的變動。每個軌道上將均勻地分布 5 顆衛(wèi)星。幾乎為圓形的軌道上。 最初的 GPS 衛(wèi)星星座由 24顆 GPS衛(wèi)星組成。 GPS衛(wèi)星的基本功能是：接收并存儲來自地面控制系統(tǒng)的導航電文；在原子鐘的控制下自動生成測距碼（ C/A 碼和 Y 碼）和載波；采用二進制相位調(diào)制法將測距碼和導航電文調(diào)制在載波上播發(fā)給用戶；按照地面控制系統(tǒng)的命令調(diào)整 軌道，調(diào)整衛(wèi)星鐘，修復(fù)故障或啟用備用件以維護整個系統(tǒng)的正常工作。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。 一、 空間部分 GPS衛(wèi)星 GPS衛(wèi)星的主體呈圓柱形，兩側(cè)有太陽能帆板，能自動對日定向。全球定位系統(tǒng)將作為 20 世紀最偉大的科學成就之一而載入史冊。還有專家預(yù)測，不久的將來人們將生產(chǎn)出電子手表式的 GPS 接收機而價格將降至普通人都能接受的水平。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。 汽車導航產(chǎn)品將進入市場 /成為 GOS最大的消費市場，同時帶動導航電子地圖的生產(chǎn)和經(jīng)銷。產(chǎn)品出口將占國產(chǎn)總量的 10%，具有自主知識產(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 。其中導航運營服務(wù)產(chǎn)值將超過 20億元。要在生產(chǎn)制造衛(wèi)星導航應(yīng)用基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和數(shù)量上進入世界前列。通過 GPS，人們可以在陌生的城市里迅速地找到目的地，并且可以最優(yōu)的路徑行駛；野營者攜帶 GPS 接收機，可快捷地找到合適的野營地點，不必擔心迷路；甚至一些高檔的電子游戲，也使用了 GPS 仿真技術(shù)。通過實施精準耕作，可在盡量不減產(chǎn)的情況下，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，有效避免資源浪費，降低因施肥除蟲對環(huán)境造成的污染。 GPS應(yīng)用于農(nóng)業(yè) 當前，發(fā)達國家已開始把 GPS技術(shù)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，即所謂的 精準農(nóng)業(yè)耕作 。 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(shè)計說明書 實施有效的搜索、拯救。 GPS應(yīng)用于救援 利用 GPS 定位技術(shù)，可對火警、救護、警察進行應(yīng)急調(diào)遣，提高緊急事件處理部門對火災(zāi)、犯罪現(xiàn)場、交通事故、交通堵塞等緊急事件的響應(yīng)效率。 GPS在車輛導航方面發(fā)揮了重要的角色，在城市中建立數(shù)字化交通電臺，實時發(fā)播城市交通信息，車載設(shè)備通過 GPS 進行精確定位，結(jié)合電子地圖以及實時的交通狀況，自動匹配最優(yōu)路徑，并實行車輛的自主導航。當前， GPS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大地測量、資源勘查、地殼運動、地籍測量等領(lǐng)域。觀測點之間無須通視 。 操作簡便，儀器體積小，便于攜帶 。利用載波相位差分技術(shù)（ RTK） ,在實時處理兩個觀測 站的載波相位的基礎(chǔ)上，可以達到厘米級的精度。目前，幾乎全世界所有需要導航，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)價廉所吸引。 GPS 問世以來，已充分顯示了其在導航，定位領(lǐng)域的霸主地位。但是，后來的應(yīng)用開發(fā)表明， GPS系統(tǒng)不僅能夠達到上述目的，而且用 GPS 衛(wèi)星發(fā)來的導航定位信號能夠進行厘米級甚至毫米級精度的靜態(tài)相對定位，米級至亞米級精度的動態(tài)定位，亞米級至厘米級精度的速度測量和毫微秒級精度的時間測量。其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。 功能多、應(yīng)用廣 GPS系統(tǒng)不僅可用于測量、導航，還可用于測速、測時。使野外工作變得輕松愉快。目前 GPS水準可滿足四等水準測量的精度。 可提供三維坐標 經(jīng)典大地測量將平面與高程采用不同方法分別施測。 觀測時間短 隨著 GPS系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，目前， 20KM以內(nèi)相對靜態(tài)定位，僅需 1520 分鐘；快速靜態(tài)相對定位測量時，當每個流動站與基準站相距在 15KM以內(nèi)時，流動站觀測時間只需 12分鐘，然后可隨時定位，每站觀測只需幾秒鐘 . 測站間無須通視 GPS測量不要求測站之間互相通視，只需測站上空開闊即可，因此可節(jié)省大量的造標費用。 定位精度高 應(yīng)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。特別是在測量領(lǐng)域 .我以山西省重點工程， 2020 年開工 建設(shè)的陽泉市 307 國道復(fù)線坡頭至水峪項目為例，概略敘述 GPS 在 307 國道建設(shè)及在公路工程控制測量中的應(yīng)用。這就提供了在時間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰Α?21+3 顆衛(wèi)星均為近圓形軌道，運行周期約為 11 小時 58 分，分布在六個軌道面上（每軌道面四顆），軌道傾角為 55度。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。 ii 目 錄 第 一 篇 GPS 定 位 系 統(tǒng) 在 公 路 工 程 控 制 測 量 中 的 應(yīng)用 .................................................... 1 第一章 緒論 ................................................................................................................ 1 第一節(jié) GPS全球定位系統(tǒng)的概念 ...................................................................... 1 一、 概念 ............................................................................................... 1 二、 GPS系統(tǒng)的特點 ............................................................................ 1 第二節(jié) GPS定位技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 ...................................................................... 3 一、 GPS的應(yīng)用按其使用領(lǐng)域簡單介紹如下 .................................... 3 二、 我國的 GPS定位技術(shù)應(yīng)用情況 ................................................... 4 三、 前景 ............................................................................................... 5 第二章 GPS 衛(wèi) 星 全 球 定 位 系統(tǒng) ................................................................................. 6 第一節(jié) GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的組成 ...................................................................... 6 一、 空間部分 ....................................................................................... 6 二、 GPS地面監(jiān)控部分 ........................................................................ 7 三、 用戶部分 ....................................................................................... 8 第二節(jié) GPS衛(wèi)星的導航定位信號 .................................................................... 10 一、 概述 ............................................................................................. 10 二、 GPS信號接收機的組成及原理 .................................................. 11 第三節(jié) GPS衛(wèi)星定位原理 ................................................................................ 14 一、 概述 ............................................................................................. 14 二、 GPS幾種定位方式 ...................................................................... 16 第四節(jié) GPS導航定位誤差 ................................................................................ 18 一、 與 GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差 ............................................................. 18 二、 與衛(wèi)星信號傳播有關(guān)的誤差 ..................................................... 19 三、 接收設(shè)備有關(guān)的誤差 ................................................................. 20 第三章 GPS 外業(yè)測量 ..................................................