测量教案8章_GPS测量

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第8章 GPS测量的原理与方法

§8.1 GPS概述73年12月，美国国防部组织 开始研制新一代军用卫星导航系统——GPS, 89年2月14日发射第一颗GPS卫星， 94年3月28日发射完第24颗卫星， 目前在轨卫星数超过32颗。 均匀分布在6个与赤道倾角为55°的近似圆形轨道上， 每个轨道4颗卫星运行，距地表平均高度20200km, 速度为3800m/s,运行周期为11h58min。 每颗卫星覆盖全球38%的面积， 保证在地球上任何地点、任何时刻、高度15°以上天空 能同时观测到4颗以上卫星。

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距离测定原理

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距离测定原理

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距离测定原理

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距离测定原理

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距离 = 传播时间 x 光速

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点位测定原理R1

我 们 必 定 在 以 R1 为 半 径 的 球 面 的 某 个 点 上

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点位测定原理R1 R2

2个球面相交成一个圆弧 点位被限制在一曲线上

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点位测定原理R3 R1 R2

3 个球面相交成一个点 3 个距离段可以确定纬度，经度，和高程 点的空间位置被确定

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§8.2 GPS的组成工作卫星、地面监控系统、用户设备。

§8.2.1 地面监控系统卫星广播星历包含描述卫星运动及其轨道的参数， 每颗卫星广播星历由地面监控系统提供。 地面监控系统——1个主控站、3个注入站和5个监测站。

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(1) 监测站 在主控站控制下的数据自动采集中心， 设有双频GPS接收机、高精度原子钟、气象参数测试仪 计算机等设备。 完成对GPS卫星信号的连续观测，搜集当地气象数据， 观测数据经计算机处理后传送到主控站。 (2) 主控站 协调和管理所有地面监控系统工作。 ① 根据观测数据，推算编制各卫星星历、卫星钟差 大气层修正参数，数据传送到注入站。 ② 提供时间基准。各监测站和GPS卫星原子钟应与 主控站原子钟同步，或测量出其间钟差， 将钟差信息编入导航电文，送到注入站。 ③ 调整偏离轨道的卫星，使之沿预定的轨道运行。 ④ 启动备用卫星，以代替失效的工作卫星。

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(3) 注入站在主控站控制下， 将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文 其它控制指令注入卫星存储器 监测注入信息的正确性。 除主控站外，整个地面监控系统无人值守。 §8.2.2 用户设备 GPS接收机和相应的数据处理软件。 GPS接收机包括接收天线、主机、电源。

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GPS接收机任务 捕获卫星信号，跟踪并锁定卫星信号， 对接收到的信号进行处理， 测量出测距信号从卫星传播到接收机天线的时间间隔， 译出卫星广播的导航电文， 实时计算接收机天线的三维坐标、速度和时间。 用途

——导航型、测地型和授时型； 载波频率——单频接收机(用1个载波频率) 双频接收机(用2个载波频率)。

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南方测绘NGS9600测地型单频静态GPS接收机