广州GPS沃天分享：GPS卫星定位技术详解

1、GPS卫星定位技术详解本文由广州沃天电子整理GPS 定位技术的由来GPS 英文全名是“ Navigation Satellite Timing AndRanging / Global Position System”，其意为“卫星测时测距导航/ 全球定位系统”，简称 GPS 系统。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统。GPS全球卫星定位导航系统，开始时只用于军事目的，后转为民用被广泛应用于商业和科学研究上。 GPS空间部分使用了二十四颗卫星组成的星座，卫星高度约 20200 公里，分布在六条升交点互隔 60 度的轨道面上，每条轨道上均匀分布四颗卫星，相邻两轨道上的卫星相隔 40 度，使得地

2、球任何地方至少同时可看到四颗卫星。传统的 GPS定位技术在户外运转良好，但在室内或卫星信号无法覆盖的地方效果较差，而且如果所在位置上空没有 3 颗以上的卫星，那么系统就无法从冷启动状态实现定位。传统 GPS技术由于过于依赖终端性能，即将卫星扫描、捕获、伪距信号接收及定位运算等工作集于终端一身，从而造成定位灵敏度低及终端耗电量大等方面缺陷。 CDMA定位技术将终端的工作简化，将卫星扫描及定位运算等最为繁重的工作从终端一侧转移到网络一侧的定位服务器完成。提高了终端的定位精度、灵敏度和冷启动速度、降低终端耗电。在 GPS卫星信号和无线网络信号都无法单独完成定位的情形下， CDMA定位系统会组合这两种

3、信息源，只要有一颗卫星和一个小区站点就可以完成定位，解决了传统 GPS无法解决的问题。 CDMA定位系统的基础设施辅助设备还提供了比常规 GPS定位高出 20dB 的灵敏度，性能的改善使 GPSONE混合式定位方式可以在现代建筑物的内部深处或市区的楼群间正常工作，而两种传统方案在这些地方通常是无法正常工作的。CDMA定位技术结合了无线网络辅助 GPS定位和 CDMA三角运算定位，改善了室内定位效果。 CDMA三角运算定位弥补无卫星信号下也能完成定位，其他蜂窝电话网络如 GSM/GPRS也有类似自定位技术，但由于 CDMA是惟一全网同步（通过GPS）网络，因此定位精度不高。1. GPS定位技术相

4、对于常规测量有设么特点？ 观测站之间无需通视定位精度高观测时间短便捷提供三维坐标操作2.三维约束平差的目的？? 确定 GPS网中各个点在国家大地坐标或在指定参照系下经过了平差处理的三维空间直角坐标系以及其他所需参数的估计值。3. GPS系统有哪些部分组成？空间星座部分地面监控部分用户设备部分4. 世界时系统在定位中的主要用途是什么？ 若同步于天球坐标系和地球坐标系之间的转换。5. 什么是控制网的边连式、点连式？ 若同步图形之间由有一条公共基线连接时，称为边连式若相邻同步图形之间仅由一个公共点连接，称为点连式。6. 天球三维直角坐标系是如何定义的？原点位于地球质心MZ 轴指向天球的北极PnX 轴

5、指向春分点r Y 轴垂直于 xmz平面，与 X 轴和 Z 轴构成右手坐标系统。7. 试分析 CPIII 高程控制网和平台水准网在数据处理方面有什么不同点。(1) 控制点数量众多。沿线路方向通常每公里有 16 对即 32 个控制点。 (2) 精度要求高。(3) 控制的范围长。线路有多长，控制网的长度就有多长。(4) 是一个平面位置和高程位置共点的三维控制网。目前 CP三维网平面和高程是分开测量后合并形成共点的三维网，但其使用时却是平面和高程同时使用的。(5) 控制点的位置、 CP测量标志较传统控制测量有很大不同。控制点通常设置在接触网杆上（路基部分）、防撞墙上（桥梁部分）和围岩上（隧道部分）。C

6、P测量标志通常由永久性的预埋件、平面测量杆、高程测量杆和精密棱镜组成。(6)高程 测量 一律 采用 电子 水准 仪（ 如 TrimbleDiNi12 、 Leica DNA03等）。 (7) 图形规则对称，多余观测数多，可靠性强。8.什么是国家协议原点？ 相应于以平均地极设置为基准点的地球自转轴的平均位置，称国家协议原点。9.技术设计书编写的依据是什么？GPS测量规范测量任务书10. 地方坐标系是怎样产生的？? 因建设，城市规划和科学研究需要而在局部地区建立的相对独立的平面坐标系统? 为了便于必要时与国家坐标系统进行转换，通常应与国家坐标系进行联测。11. 什么是相位中心偏差？在测量中如何来减

7、弱这项误差？ 观测时相位中心的瞬时位置与理论上的相位中心不同这种差别称为相位中心偏差 在实际测量中，使用同一类型的天线，在两个或者多个观测站上同步观测同组卫星，通过观测值的求差方法来削弱相位中心偏移的影响。12. GPS卫星受哪些摄动力？ 地球非球形对称的作用力明引力大气阻力光轴射压力地球潮汐作用力13. 三维无约束平差的目的？ GPS基线向量网本身的内符合精度考察基线向量之间有无明显的系统误差和粗差。15. GPS在测量领域有哪些应用？ GPS信号中包括哪些部分？大地测量地球地理学的研究地区性测量的控制网联测工程变形监测精度测量16. 时间系统在 GPS定位中有哪些意义？ 确定 GPS卫星的

8、在轨位置确定测站位置确定地球坐标系和天球坐标系的坐标17. 什么是参心坐标系？什么是地心坐标系？? 参心坐标系是以参考椭球的集合中心为原点的大地坐标，通常分为：参考空间直角坐标系（以 XYZ为其坐标元素）和参心大地坐标系（以 BLH为其坐标元素）。参心坐标系是在参考椭球内建立 OXYZ坐标系。原点 O 为参考椭球的几何中心， X 轴与赤道面和瘦子无眠的交线重合，向东为正。 Z 轴与旋转椭球的短轴重合，向北为正。 Y 轴与 XZ 平面构成右手系参心意指参考椭球的中心。 ? 地心坐标系以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系地心坐标系是在大

9、地体系内建立的oxyz 坐标系，向东为正。 Z 轴与地球旋转轴重合，向北为正， Y 轴与 XZ 平面构成右手系。18. 独立坐标系是在怎样的情况下产生的？ 投影影像变形太大，从而是以该测区中心为中线或者某个起算点的经线作为独立中央子午线的新投影带建立独立坐标测距时，该地平均高程面与国家的标准有一定差异，采用平移或膨胀法等建立独立坐标系对于一些特殊的测量如大桥施工测量、隧道贯通、水利水坝等采用国家坐标系在实际应用中很不便利，所以需要建立独立坐标系。19. 什么是极移？产生原因是什么？? 地球自转轴受到地球内部质量不均匀影响而在地球内部运动，地球瞬时自转轴在地球上随时间而变，称为地极移动，简称极移

10、。 ? 原因：地球自转轴相对地球体的位置并不是固定的，因而，地极点在地球表面上的位置是随时间而变化的。20. 与接收机相关的误差源有哪些？ 观测误差接收机钟误差载波相位观测的整周未知数天线相位中心位置偏差21.接收机按用途可分为： 1. 导航型2. 测量型3. 授时型22. GPS接收机类型通常有哪几种？Ashteeh 系列接收机天宝系列GPS接收机莱卡系列GPS接收机南方系列 GPS接收机中伟系列GPS接收机中通达系列GPS接收机23. 什么是双差固定解？什么是双差浮点解？什么是三差解？通常在什么情况下使用？ 在明引力和其他天体引力对地球隆起部分的作用下，地球自转轴方向不再保持不变，使春分点

11、在黄道上过缓慢的西移现象称为岁差。在日月引力等因素的影响下24. 某 GPS控制网有 6 个点（ G1、 G2、G3、G4、 G5、G6），现有 3 台接收机，编号分别为 ABC，平均设站次数为 1.6 ，请绘制网图（自由设计），并设计出调度表。25. 某同学利用 RTK测量地形图，测区内现有 GPS控制点 4 个，分别为 GPS1，GPS2，GPS3，GPS4，其地方坐标和 WGS84坐标已知。为了使得基准站和流动站更好的进行数据传输，选择某任意点 A 安置基准站，情分析并说明如何完成本次地形图测绘准备工作。（选择最优秀方案得全分，次最优方案得一半分。26. 某次利用测量获得个点的大地高，已知其中 10 个点的正常高，试用二次多项式将这些点的正常高解算出来？27. 某测区未知点 25 个，已知点 5 个。现有 3 台接收机，要求平均设站次数为 2。时段长为 60 分钟，每天可观测 4 个时段。28. 广州沃天 GPS定