GPS全球定位系统简介

1、 GPS GPS全球定位系统简介全球定位系统简介全球定位系统（GPS）简介一、一、GPSGPS的组成的组成三大部分：三大部分： 空间部分空间部分 控制部分控制部分 用户部分用户部分 空间卫星座空间卫星座 2424颗卫星发射信号颗卫星发射信号 卫星轨道、时间数据及卫星轨道、时间数据及 辅助资料信息辅助资料信息 用户设备用户设备 接收设备接收设备 接收卫星信号接收卫星信号 地面监控地面监控 中央控制系统中央控制系统 时间同步时间同步 跟踪卫星定位跟踪卫星定位全球定位系统（GPS）简介 1 1、空间部分、空间部分 GPSGPS的空间部分是由的空间部分是由24 24 颗工作卫星组成颗工作卫星组成, ,

2、它位于距地表它位于距地表20200km20200km的上空的上空, ,均匀分布在均匀分布在6 6 个轨道面上个轨道面上( (每个轨道面每个轨道面4 4 颗颗) ,) ,轨道倾角为轨道倾角为5555。卫星的分布使得在全球任何。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到地方、任何时间都可观测到4 4 颗以上的卫星颗以上的卫星, ,并能保持并能保持良好定位解算精度的几何图象。这就提供了在时间上良好定位解算精度的几何图象。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。连续的全球导航能力。 全球定位系统（GPS）简介 2 2、地面控制部分、地面控制部分 地面控制部分由一个主控站地面控制部分由一个主控站,5

3、,5个全球监测站个全球监测站和和3 3个地面控制站组成。监测站均配装有精密的铯个地面控制站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。监钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。监测站将取得的卫星观测数据测站将取得的卫星观测数据, ,包括电离层和包括电离层和气象数气象数据据, ,经过初步处理后经过初步处理后, ,传送到主控站。主控站从各传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据监测站收集跟踪数据, ,计算出卫星的轨道和时钟参计算出卫星的轨道和时钟参数数, ,然后将结果送到然后将结果送到3 3个地面控制站。地面控制站个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时在每颗卫星运

4、行至上空时, ,把这些导航数据及主控把这些导航数据及主控站指令注入到卫星。这种注入对每颗站指令注入到卫星。这种注入对每颗GPSGPS卫星每天卫星每天一次一次, ,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障的注入。如果某地面站发生故障, ,那么在卫星中预那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间存的导航信息还可用一段时间, ,但导航精度会逐渐但导航精度会逐渐降低。降低。全球定位系统（GPS）简介 3 3、用户设备部分、用户设备部分 用户设备部分即用户设备部分即GPS GPS 信号接收机。其主要功能是信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一

5、定卫星截止角所选择的待测卫星，并能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的号后，即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率变化率, ,解调出解调出卫星轨道参数卫星轨道参数等数据。根据这些数据，等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。速度、时间等信息。GPS GPS 接收

6、机的结构分为天线单元接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后，机内电池为关机后，机内电池为RAMRAM存储器供电，以防止数据丢存储器供电，以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越小，重量越来失。目前各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。越轻，便于野外观测使用。全球定位系统（GPS）简介二、二、GPSGP

7、S全球定位系统的应用特点全球定位系统的应用特点 l l用途广泛用途广泛 2 2自动化程度高自动化程度高 3 3观测速度快观测速度快 4 4定位精度高定位精度高 5 5经费节省和效益高经费节省和效益高 三、三、GPSGPS坐标系统坐标系统 GPSGPS测量中使用协议地球坐标系称为测量中使用协议地球坐标系称为19841984年世界大地年世界大地坐标系坐标系(WGS-84)(WGS-84)。全球定位系统（GPS）简介四、四、GPSGPS定位原理定位原理 GPSGPS定位原理是测量出已知位置的卫星到用户接定位原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可收机之间的距离，然

8、后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。知道接收机的具体位置。全球定位系统（GPS）简介五、五、GPSGPS使用使用（一）（一） 开关开关GPSGPS主机主机 1 1、按电源键、按电源键1 1秒，开机秒，开机 2 2、按电源键、按电源键3 3秒，关机秒，关机 （二）（二） 控制面板按键控制面板按键 主机控制面板有按键两个：主机控制面板有按键两个：F F键（功能键）和电源键，键（功能键）和电源键，指示灯个，分别为电源、卫星、状态。控制面板功指示灯个，分别为电源、卫星、状态。控制面板功能键操作说明：能键操作说明： 1 1、双击、双击 F (F (间隔间隔0.2S, 0.2S, 小于小于1S)

9、, 1S), 进入进入“工作方工作方式式”设置，有设置，有“基站基站”、“移动站移动站”、“静态静态”三种三种工作模式选择。工作模式选择。 2 2、长按、长按F F大于大于3 3秒进入秒进入“数据链设置数据链设置”，有，有“UHF”UHF”、“GSM”GSM”、“外挂外挂”三种数据链模式选择。三种数据链模式选择。 3 3、按一次、按一次 F F键键, , 进入进入“UHFUHF电台频道电台频道”设置。有设置。有0 09 9、A AF F共共1616个频道可选。个频道可选。 全球定位系统（GPS）简介 4 4、轻按关机按钮，提示当前工作模式、数据链方式、轻按关机按钮，提示当前工作模式、数据链方式

10、和电台频道，同时电源灯指示电池电量。和电台频道，同时电源灯指示电池电量。 指示灯操作说明指示灯操作说明: : 1 1、电源灯、电源灯( (红色红色): “): “常亮常亮”( (正常电压正常电压) ) 内电池内电池7.2V, 7.2V, 外电外电11V “11V “慢闪慢闪”( (欠压欠压) ) 内电池内电池7.2V7.2V，外，外电电11V “11V “快闪快闪”( (指示电量指示电量) )每分钟快闪每分钟快闪 1 14 4 下下 指指示电量示电量 2 2、卫星灯、卫星灯( (绿色绿色) )： “ “慢闪慢闪”：搜星或卫星失锁：搜星或卫星失锁 “常亮常亮”：卫星锁定：卫星锁定 3 3、状态灯

11、（红绿双色灯）、状态灯（红绿双色灯）: :绿灯：（信号灯）内置绿灯：（信号灯）内置UHFUHF移动站时指示电台信号强度，外挂移动站时指示电台信号强度，外挂UHFUHF基准站时常灭基准站时常灭 内置内置GSMGSM时指示登陆（慢闪），连接上（常亮）时指示登陆（慢闪），连接上（常亮） 静态静态时发生错误（快闪），其他状态常灭。时发生错误（快闪），其他状态常灭。 红灯红灯: :（数据灯）（数据灯）数据链收发数据指示（移动站只提示接收，基站只提示数据链收发数据指示（移动站只提示接收，基站只提示发射），静态采集指示。发射），静态采集指示。全球定位系统（GPS）简介六、六、GPSGPS测量测量（一）、（一

12、）、GPSGPS工作模式的设置工作模式的设置（二）、（二）、 架设基准站架设基准站 对中、整平基座，连接好对中、整平基座，连接好GPSGPS各连接线。各连接线。 基准站架设点必须满足以下要求：基准站架设点必须满足以下要求： （1 1）、高度角在）、高度角在1515度以上开阔，无大型遮挡物度以上开阔，无大型遮挡物（2 2）、无电磁波干扰（）、无电磁波干扰（200200米内没有微波站、雷达米内没有微波站、雷达站、手机信号站等，站、手机信号站等，5050米内无高压线）；（米内无高压线）；（3 3）、位）、位置比较高，基准站到移动站之间最好无大型遮挡物，置比较高，基准站到移动站之间最好无大型遮挡物，否

13、则差分传播距离迅速缩短。否则差分传播距离迅速缩短。 手簿与手簿与GPSGPS主机的连接（蓝牙无线连接）注意事项：主机的连接（蓝牙无线连接）注意事项： 1 1、 先开先开GPSGPS主机，再进行手簿连接主机，再进行手簿连接 2 2、 手簿连接手簿连接前，要将端口设置为前，要将端口设置为“COM1” 3COM1” 3、 手簿与手簿与GPSGPS主机主机距离最好在距离最好在10m10m内内 4 4、 手簿与手簿与GPSGPS主机间无太大的主机间无太大的障碍物障碍物全球定位系统（GPS）简介 1 1）、打开手簿电源键进入开机界面，选择右上角）、打开手簿电源键进入开机界面，选择右上角【startstar

14、t】开始菜单，选择【】开始菜单，选择【HD-powerHD-power】进入测量】进入测量界面。界面。 2 2）、手薄与主机连接。打开）、手薄与主机连接。打开GPSGPS主机电源，设置好主机电源，设置好GPSGPS主机工作模式，在手簿上选择【设置】主机工作模式，在手簿上选择【设置】【连【连接】（如果连接不上选择【设置】接】（如果连接不上选择【设置】【选项】【选项】【串口设置】，将端口改为【串口设置】，将端口改为com1com1，在连接）。当，在连接）。当手簿与手簿与GPSGPS主机连接正常时，将弹出一主机连接正常时，将弹出一“已经与接已经与接收机建立连接！收机建立连接！”的提示。的提示。 3

15、3）设置项目文件。选择【文件】）设置项目文件。选择【文件】【新建项目】【新建项目】在弹出新在弹出新“建工程属性建工程属性”界面中依次完成界面中依次完成“【1 1】项目名称项目名称”、“【2 2】坐标系统】坐标系统”、“【3 3】投影】投影参数参数”（只要输入中央子午线经度即可，如果不（只要输入中央子午线经度即可，如果不知道可以通过【查看】知道可以通过【查看】【导航信息】）这三项【导航信息】）这三项后，选择【创建】完成项目属性设置。后，选择【创建】完成项目属性设置。 全球定位系统（GPS）简介 4 4）、设置基准站坐标。选择【设置】）、设置基准站坐标。选择【设置】【基准站【基准站坐标】，选择【添

16、加坐标】，选择【添加A A】输入点名，格式为】输入点名，格式为“GPSBLH”GPSBLH”，输入，输入“天线高天线高”，选择【当前，选择【当前C C】自】自动采集五次取平均值作为单点定位的基准站坐标，动采集五次取平均值作为单点定位的基准站坐标，在弹出在弹出“当前点已修改，是否保存当前点已修改，是否保存”时选择时选择【是】，在弹出【是】，在弹出“已经设置了基准站已经设置了基准站”后选择后选择【OKOK】，电台收发灯和基站主机信号灯开始闪烁】，电台收发灯和基站主机信号灯开始闪烁且手簿左下角解类型为且手簿左下角解类型为“固定坐标固定坐标”没有任何提没有任何提示就说明基准站设置好了。示就说明基准站设

17、置好了。 5 5）、断开手簿与主机的连接。选择【设置】）、断开手簿与主机的连接。选择【设置】【断【断开】。开】。 全球定位系统（GPS）简介 （三）、手簿程序的操作流程（三）、手簿程序的操作流程( (转换参数配合高程拟转换参数配合高程拟合法合法) ) 不管基站架设在未知点上还是已知点上，坐标系统也不管基站架设在未知点上还是已知点上，坐标系统也不管是国家坐标还是地方施工坐标，此方法都适用。不管是国家坐标还是地方施工坐标，此方法都适用。若只需平面坐标，则无需作高程拟合。若只需平面坐标，则无需作高程拟合。 碎部点采集碎部点采集 1 1、 设置好移动站。打开移动站主机电源，设置好模式设置好移动站。打开

18、移动站主机电源，设置好模式后，手簿和移动站连接好。连接方法和基站相同。在后，手簿和移动站连接好。连接方法和基站相同。在手簿左下角坐标显示区的坐标解类型必须为固定解手簿左下角坐标显示区的坐标解类型必须为固定解（窄带），右下角的数据链最好为（窄带），右下角的数据链最好为1 1，而且一直稳定，而且一直稳定保持不变，说明移动台工作及工作环境都很好。保持不变，说明移动台工作及工作环境都很好。2 2、 碎部点测量。在需要采集坐标的地方整平对中杆，碎部点测量。在需要采集坐标的地方整平对中杆，用触笔选择手簿左下角坐标显示区（解类型必须为固用触笔选择手簿左下角坐标显示区（解类型必须为固定解（窄带）或者按手簿的【

19、定解（窄带）或者按手簿的【SPSP】键会采集当前点】键会采集当前点坐标，在坐标，在“设置记录点属性设置记录点属性”对话框内输入点名、对话框内输入点名、全球定位系统（GPS）简介 天线高后按回车键即可保存当前坐标。有时需要采集天线高后按回车键即可保存当前坐标。有时需要采集多次时可以打开【设置】多次时可以打开【设置】【平滑采集】。在【平滑采集】。在“启用启用”前打前打“”，然后在输入需要采集的次数即可。，然后在输入需要采集的次数即可。 求转换参数和高程拟合求转换参数和高程拟合 1 1、添加控制点：选择【查看】、添加控制点：选择【查看】【坐标库】【坐标库】【控制【控制点坐标库】，进入控制点库，进行控

20、制点标的添加、点坐标库】，进入控制点库，进行控制点标的添加、删除、编辑和查找。此步是为以后求转换参数作准备。删除、编辑和查找。此步是为以后求转换参数作准备。选择【添加】按钮：添加一个控制点，弹出【编辑控选择【添加】按钮：添加一个控制点，弹出【编辑控制点】对话框，输入控制点点名，选择点类型和查看制点】对话框，输入控制点点名，选择点类型和查看格式（格式为当地格式（格式为当地XYHXYH），输入坐标。求转换参数必），输入坐标。求转换参数必须均匀分布在测区范围的两个或两个以上的已知点。须均匀分布在测区范围的两个或两个以上的已知点。控制点越多，所求得的转换参数可运用的范围越大。控制点越多，所求得的转换参

21、数可运用的范围越大。 注意：控制点即为已知点，而已知点不管为何种坐标注意：控制点即为已知点，而已知点不管为何种坐标系统，在添加控制点的对话框中系统，在添加控制点的对话框中“类型类型”和和“查看格查看格式式”都选择都选择“当地当地XYH”XYH”。 全球定位系统（GPS）简介 2 2、 采集控制点坐标。在控制点上把仪器对中，用触采集控制点坐标。在控制点上把仪器对中，用触笔选择手簿左下角坐标显示区（解类型必须为固定解笔选择手簿左下角坐标显示区（解类型必须为固定解（窄带）或者按手簿的【（窄带）或者按手簿的【SPSP】键会采集当前点坐标，】键会采集当前点坐标，在在“设置记录点属性设置记录点属性”对话框

22、内输入点名、天线高后对话框内输入点名、天线高后按回车键即可保存当前坐标。当需要参与求解参数的按回车键即可保存当前坐标。当需要参与求解参数的控制点有多个时每个都要采集。控制点有多个时每个都要采集。3 3、 坐标关联（使添加在控制点坐标库的已知坐标和采坐标关联（使添加在控制点坐标库的已知坐标和采集的控制点坐标一一对应）。选择选择【查看】集的控制点坐标一一对应）。选择选择【查看】【7 7、坐标库】、坐标库】【3 3、记录点坐标库】选择一个已保、记录点坐标库】选择一个已保存的控制点，点击【编辑存的控制点，点击【编辑3 3】在】在“编辑记录点编辑记录点”对话对话框内在框内在“控制点控制点”前的框内打前的框内打“”，开启控制点开，开启控制点开关然后点击在控制点和详细的中间的小三角符号处，关然后点击在控制点和详细的中间的小三角符号处，选择