第六章小地区控制测量(7)

3、由坐标正算公式计算P点坐标

如果两组坐标的点位较差在限差之内，则取平均值作为最后结果。

6.5 GPS概论

全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）是一种空间无线电定位系统，包括一个或多个卫星星座，为支持预定的活动视需要而加以扩大，可为地球表面、近地表和地球外空任意地点用户提供24小时三维位置、速率和时间信息。卫星导航系统有两个核心组成部分：全球定位系统（由美国运行管理）和全球轨道导航卫星系统也即轨道导航系统（由俄罗斯联邦运行管理)。

卫星导航定位系统是在已知卫星在某一时刻的位置和速度的基础上，以卫星为空间基准点，通过测站的接收设备，测定测站至卫星的距离或多普勒频移等观测量来确定测站的位置和速度。计算位置精确度误差达数米之内。用先进卫星导航形式，可使量测精确度误差达到厘米级的水平。

卫星导航和定位的突出优点是经济实用，主要（但不限于）在交通运输领域应用（图1.1）。随着技术的不断发展，新的应用正在不断出现于各种部门。卫星导航具有广泛的应用价值和发展潜力。

图6.5.1 全球卫星导航示意图

全球导航卫星系统接收机已微型化到仅有几条集成电路的程度，正变得非常经济，使此种技术几乎可为每

个人利用。全球导航卫星系统技术的应用，已经发展到远远超出其最初设计目标的地步。目前，科学家、运动员、农民、士兵、飞行员、勘测员、旅行者、送货车司机、海员、列车调度员、伐木工、消防人员和其他许多行业的人正利用全球导航卫星系统来提高工作效率、加强安全。全球定位系统现正被安装到汽车、轮船、飞机、建筑设备、电影制作设备、农业机械和甚至便携式计算机上。不久，卫星导航将被人们普遍所采用。 全球导航卫星接收机的世界市场迅速增长。国际上GPS接收机，GPS导航系统，GPS航空、航海、公路、铁路导航控制系统，GPS接收机与其它电器结合的通用设备如GPS照相机、GPS收音机、GPS手表等已形成相当规模的产业群体，成为空间技术应用中首先进入大规模产业化发展的领域之一。据美国GPS产业协会对美国GPS市场调查表明，其年产值1997年已达到30.74亿美元，预计2000年后将达到85亿美元。其主要市场是：车辆导航（30亿美元），个人导航仪（22亿美元）。与GPS相关的几种家用电子设备产业，为美国提供了10万人的就业机会。在日本仅车辆GPS市场在1997年就销售300万套，约合600亿人民币；销售电子地图光盘17000张，约合80亿人民币。对增值服务市场的保守估计显示，增值服务市场的规模将至少和全球导航卫星接收机的市场相当。

目前我国空间定位接收机的总拥有量约10万台，基本上为国外产品，价值约10亿元，附加应用经费约50亿。

至2005年，预计总需求可达100万台/年，产值约50亿，增值应用产值超过100亿。

全球定位系统和全球轨道导航卫星系统本是为军事目的而开发的，在美国和俄罗斯联邦现仍为军方控制。但这两个军事卫星导航系统已被免费提供给民用。目前，两个系统都不能满足所有用户类别的需要，特别是民航的需要，两个系统都需要加强，扩大系统。已着手筹备开发改进型的下一代系统工作。 1. 无线电导航、天文导航与惯性导航

在卫星定位系统出现之前，远程的导航与定位系统可采用三种方法：

无线电导航系统； 天文导航系统；和 惯性导航系统。

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在实际应用中，可以是这三种方法中的两种或三种组合。

无线电导航始于二十年代。无线电导航定位系统根据使用的工作频率、定位方式可建立不同的实际系统。

最早的系统只简单地以一个装有环形天线的无线电接收机来确定无线电信号传来的方向和发报机的相对方位。后来，一些系统开始利用地面发报机来发送显示发送方向的调制信号，另一些系统则可以确定方向和/或从导航设备到发射机的距离。罗兰-C导航系统工作在100kHz，采用脉冲相位双曲线定位（表1.1）。该系统一般由三个地面导航台组成，导航工作区域约为2000km。其定位精度约为200~300m，且与航行器相对于导航台的距离有关，距离越远，其定位误差越大。由于来自交流电源设备的过量干扰会产生低频干扰，该系统不适合高动态飞行器（如战斗机），也不适合在城市使用。Omega（奥米加）导航系统工作在十几千赫，采用相位双曲线定位。因其工作的波段较长所以它的导航工作区域比罗兰-C的要大得多，建8个地面导航台就可以提供全球覆盖。但由于工作频率低，电波传播带来的定位误差较大，精度为几英里。另外，工作频率低，需要庞大的发射天线和地网。多普勒导航系统是利用多普勒频移原理，通过测量其频移得到飞行器的参数（地速和偏流角），推算出飞行器的位置。 表6.5.1罗兰-C与GPS的比较 特性 罗兰-C GPS