GPS操作流程及基线解算

GPS卫星定位仪采购合同第八章GPS操作流程和基线解算GPS系统由空间卫星部分、地面监控部分和用户接收部分三部分组成，如图6.1即21颗正式的工作卫星加3颗活动的备用卫星。于导航定位的信号等。主要设备是原子钟（2台用铝蜂巢结构，主体呈柱形，直径为l。5m。星体两侧装有两块双叶对日定向太阳能电池帆太阳，为卫星不断提供电力，并给三组15AH镉镍蓄电池充电星。BloCkⅡA的功能比BloCkⅡ大大增强，表现在军事功能和数据存储容量。BloCkⅡ只能存储供45天用的导航电文，而BloCkⅡA则能够存储供180天用的导航电文，以确保在可以工作6个月，而其精度可与有地面控制时的精度相当。2、地面监控部分（1）地面监控部分的分布。2）监测站5个，分别在夏威夷、美 1）主控站的作用是收集数据、数据处理、监测与协调和控制卫星。导航数据、气象数据及卫星状态数据传送给主控站，供主控站使用。3）注入站的作用作用是将主控站需传输给卫星的资料以既定的方式注入到卫星存储器3、用户接收部分GPS信号接收机的任务是：跟踪可见卫星的运行，捕获一定卫星高度截至角的待测卫出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，实时地计算出测站的三维位置、三维速度和体的瞬间三维位置和三维速度。级。目前，各种类型的GPS信号接收机体积要特点如下。测时的速度可达几十毫微妙。其应用领域不断扩大。2、定位精度高大量的实验和工程应用表明，用载波相位观测量进行静态相对定位，在小于50km的基10。。在实时动态定位（RTK）和实时差分定位（RTD）方面，定位精度可达到厘米级和分米级，能满足各种工程测量的要求。其精度如表6-1所示。随着GPS定位技术及数据处理技术的发展，其精度还将进一步提高。 GPS卫星定位仪采购合同3、实时定位利用全球定位系统进行导航，即可实时确定运动目标的三维位置和速度，可实时保障化观测1～5min后，并可随时定位，每站观测仅需几秒钟。利用GPS技术建立控制网，可缩短观测时间，提高作业效益。5、观测站之间无需通视测量只要求测站15。以上的空间视野开阔，与卫星保持通视即可，并不需要观测站之间相互通视，因而不再需要建造觇标。这一优点即可大大减少测量工作的经费和时间（一般造标的测量工作。不过也应指出，GPS测量虽然不要求观测站之间相互通视，但为了方便用常络或其他通信方式，将所采集的观测数据传送到数据处理中心，实现全自动化的数据采集与7、可提供全球统一的三维地心坐标经典大地测量将平面和高程采用不同方法分别施测。GPS测量中，在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测量观测站的大地高程。GPS测量的这一特点，不仅为研究大地水准面的形状和确定地面点的高程开辟了新途径，同时也为其在航空物探、航空摄影测量8、全球全天候作业GPS卫星较多，且分布均匀，保证了全球地面被连续覆盖，使得在地球上任何地点、 第二节控制网设计GPS测量工作与经典测量工作相类似，按其性质可分为外业和内业两大部分。其中，包括GPS测量的技术设计、测后数据处理及技术总结等。控制网设计包括控制网的设计依据、设计精度和设计网形。根据网的用途及工程控制的精度要求确定GPS网测量的相应精度等级，精度等级的划图等资料，以便于选点工作。在选点时应遵循以下原则：①点位周围应便于安置接收设备，视野开阔视场内障碍物的高度角不宜超过15°。②点位应远离大功率无线电发射源（如电视台、电台微波站等）及电压输电线和微波无线电信号传送通道，以避免周围磁场对GPS信号的干扰；③点位周围不应有强烈反射卫星信号的物体（如大型建筑物等④点位应选在交通方便，并有利于用其他测量手段扩展和联测，以提高作业效率；⑤点位应选在地面基础稳固的地方，以利于点位的保存；⑥点位的埋设宜用混凝土现场浇筑的形式埋设为不锈钢标志，埋深应在当地永久冻土层以下0.3米，桩面注记字体应朝向正北。观测时段：测站上开始接收卫星信号到观测停止，连续工作的时间段，简称时段。同步观测：两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测。同步观测环：三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环，简称独立观测环：由独立观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称独立环。异步观测环：在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量，则该多边形环路叫异步观测环，简称异步环。非独立基线：除独立基线外的其他基线叫非独立基线，总基线数与独立基线数之差即 GPS卫星定位仪采购合同理论上，同步闭合环中各基线向量的坐标差之和（即闭合差）应为零，但由于有时各当同步闭合环的闭合差较小时，通常只能说明GPS基线向量的计算合格，并不能说明GPS基线的观测精度高，也不能发现接收的信号受到干扰而产生的某些粗差。立观测环构成。网的位置基准，一般是由给定的起算点坐标值及其精度确定。为求定GPS点在地面坐标系的坐标，应在地面坐标系中选定起算数据。在选择起算点铁路控制网的布设中，每隔一定间距应联测高等级平面控制点，但沿线国家高级控制点之间精度较低，基础平面控制网CPI经国家点约束后使高精度的CPI控制网发生扭曲变形，大精度的框架控制网CP0，作为高速铁路平面控制测量的起算基准，（1）选取网中一点的坐标值并给定其方位角（一点一方向（2）在网中选若干点的坐标值并加以固定；（3）选网中若干点（直至全部点）的坐标值，并给以适当的权。约束平差在确定网的位置基准的同时，对GPS网的方向和尺度也会产生影响，当网中的影响，例如前面所讲的高速铁路CPI控制网的约束平差。 GPS卫星定位仪采购合同这样，当有m台仪器共同作业时，每观测一个时段，就可以测得m一1个新点，当这些仪果连接点发生问题，将影响到后面的同步图形。边连式观测作业方式具有较好的图形强度和较高的作业效率。采用网连式观测作业方式所测设的GPS网具有很强的图形强度，但网连式观测作业了是点连式、边连式和网连式的结合体。参加作业的GPS接收机数量以及后勤保障条件（运输、通信）等。观测计划的主要内容应包括：GPS卫星的可见性图及最佳观测时间的选择，采用的接收机类型和数量，观测区的划分和观测工作的进程以及接收机的高度计划等。第三节外业测量1、观测计划 观测工作或数据采集，是GPS测量的主要外业工作，所以，当观测工作开始之前，仔参加作业的GPS接收机数量以及后勤保障条件（运输、通信）等。观测计划的主要内容应包括：GPS卫星的可见性图及最佳观测时间的选择，采用的接收机类型和数量，观测区的划分和观测工作的进程以及接收机的高度计划等。素有关。GPS网观测工作量的设计，除要考虑观测工作的效率外，还必须保证网的精度和可靠性。当参加作业的接收机数为ki，则每一时段可得观测基线向量数为ki（ki一1）/2。其中包括独立观测向量数（ki一1）和多余观测向量数（ki一1ki一2）/2。因为增加多在外业观测中，仪器操作人员应注意以下事项：（2）开机后接收机有关指示显示正常并通过自检后，方能输入有关测站和时段控制信（3）接收机在开始记录数据后，应注意查看有关观测卫星数量、卫星号、相位测量残差、实时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。（4）一个时段观测过程中，不允许进行以下操作：关闭又重新启动;进行自测试（发现故障除外改变卫星高度角设置；改变天线位置；改变数据采样间隔；按动关闭文件和删除文件等功能键。长时可适当增加观测次数。（6）在观测过程中要特别注意供电情况，除在出测前认真检查电池容量是否充足外，车电瓶进行供电。方可迁站。存至计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。3、观测记录在外业观测工作中，所有信息资料均须妥善记录。记录形式主要有以下两种：观测值；GPS卫星星历及卫星钟差参数；实时绝对定位结果；测站控制信息及接收机工作状态信息。 （2）测量手簿。测量手簿是在接收机启动前及观测过程中，由观测者随时填写的。其记录格式在现行规范和规程中略有差别，视具体工作内容选择进行。观测记录和测量手簿都是GPS精密定位的依据，必须认真、及时填写，坚决杜绝事后外业观测中存储介质上的数据文件应及时拷贝一式两份，分别保存在专人保管的防水、防静电的资料箱内。存储介质的外面，适当处应贴制标签，注明文件名、网区名、点名、时段名、采集日期、测量手簿编号等。对数据实施重新加工组合的操作指令。4、数据预处理定位软件功能的检验等，并且通过上述检验，在数据处理的精度，使用的自动化水平，对观据作出评价。每一个厂商所生产的接收机都会配备相应的数据处理软件，它们在使用方法上都会有各理的过程依次为：原始观测数据读入、外业输入数据检查与修改、基线解算控制参数、基线解算、基线质量检验。随接收机一起提供的数据处理软件都可以直接处理从接收机中传输出来的GPS原始观测值2、外业输入数据检查与修改3、基线解算控制参数基线解算的控制参数用以确定数据处理软件采用何种处理方法来进行基线解算，设定基线解算的控制参数是基线解算时的一个非常重要的环节，通过控制参数的设定，可以实现基线的精化处理。 异步环闭和差和重复基线较差等来进行。②所选取的基线应构成闭合的几何图形。④选取能构成边数较少的异步环的基线向量。⑤选取边长较短的基线向量。足质量要求。调整各基线向量观测值的权，使得它们相互匹配。（3）约束平差或联合平差问进行或二维空间中进行。约束平差的具体步骤是：①指定进行平差的基准和坐标系统。③检验约束条件的质量。④进行平差解算。（4）质量分析与控制在这一步，进行GPS网质量的评定，在评定时可以采用基线向量的改正数进行。根据基线向量的改正数的大小，可以判断出基线向量中是否含有粗差。若在进行质量评定时，发现有质量问题，需要根据具体情况进行处理，如果发现构成GPS网的基线中含有粗差，则需要采用删除含有粗差的基线、重新对含有粗差的基线进行解算或重测含有粗差的基线等方法加以解决。如果发现个别起算数据有质量问题，则应该放弃有质量问题的起算数据。化的视窗多任务环境，使用简单而方便。所有组成成分都有一个类似的外观，可以进行无缝的HELP包括有用的教程，并提供建议和信息。 GPS卫星定位仪采购合同（1）功能全面。软件具有在世界空间直角坐标系（WGS一84）进行三维向量网平差（无约束平差和约束平差）、在椭球面上进行卫星网与地面网三维平差、在高斯平面坐标系用的工程测量计算工具，可以实现各种坐标转换。（2）整体性好。全部软件集成在统一的环境下，编辑器、文档、图形、数据处理模块均自主编写；采用多文档，可同时处理多项任务；采用工程管理模式，可方便进行各类数（3）解算容量大，运算速度快。软件设计采用节省内存的快速算法，在现有的大部分（1）三维平差：平差在三维空间坐标系中进行，观测值为三维空间中的观测值，解算2、平面坐标转换形式之间可以方便地进行转换。不同坐标系之间，也可以通坐标数值的转变。（1）同一坐标系内的坐标转换高斯投影正、反算公式的形式复杂，但早已实现程序模块化，可以十分方便地在众多测量程算得到大地坐标在相应投影带中的高斯平面直角坐标（高斯投影正算或者相应投影带中的高斯平面直角坐标所对应的大地坐标（高斯投影反算）。高斯投影正算公式实现了空间三维直角坐标到平面直角坐标的转换，具有十分重要的应用意义。高斯投影是由德国科学家高斯于19世纪吕格投影，简称为高斯投影。高斯投影在英、美国家称为横轴墨卡托投影（UTM）。高斯投本特点：高斯投影的中央经线是和赤道垂直的直线，其 GPS卫星定位仪采购合同长度变形比等于1，即没有长度变形，其余经线长度比均大于1，长度变形为正；在同一条使其变形不超过一定的限度，这样把许多带结合起来，可成为整个区域的投影。在高斯投影上，规定以中央经线为x轴，赤道为y轴，两轴的交点为坐标原点。X坐标值在赤道以北为正，以南为负；y坐标值在中央经线以东为正，以西为负。我国在北半球，y则有60个同样的坐标值，不能确切表示该点的位置。因此，在y值前需冠以带号，这样的坐标称为通用坐标。面直角坐标的使用过程中，这种方法将增加了大量的坐标换带计算工作。高斯投影坐标换带计算的方法为：先将某一投影分带内的高斯平面直角坐标转换成空间三维直角坐标和高斯平面直角坐标之间不能直接相互转换，其必须通过大地坐标这空间三维直角坐标→←大地坐标标→←高斯平面直角坐标（2）不同坐标系之间的坐标转换不同坐标系之间的坐标转换通常采用参数转如果涉及平面直角坐标和空问直角坐标之问的转换，还必须增加考虑椭球参数的变换问题。平面直角坐标系之间的坐标转换如图6.8所示，坐标系X’O’Y’的原点在坐标系XOY中的坐标为a、b，X轴与X’轴之夹角为臼。可以认为坐标系旋转了臼角而得到的。在二坐标系之间引入一个辅助坐标系X"O"Y使它的二坐标轴O’x”与式与坐标系旋转公式可得： GPS卫星定位仪采购合同y"=ycosd-rsin6考虑不同坐标系之间的尺度（长度）因子m，即：上式即坐标系平移和旋转后新、旧坐标系中某一点坐标的关系式。只要转换参数是精确已知的，则可以十分方便地进行坐标在不同坐标系之间的转换。同样的道理，对于两个空间直角坐标有如下坐标转换关系（见图6.9标转换需要3个以上其在两个坐标系中的坐标都精确已知，则可以利用数学上的最小二乘原则进行转换参数的求估。估计出来的参数可以用以其他点的坐标转换。3、精度评定（1）基线向量解算及精度分析基线解算采用厂家提供的随机软件按静态相对定位模式进行，基线解算采用卫星广播星历坐标作为基线解的起算数据。基线向量异步环闭合差是检验基线向量网质量的一项重要技术指标，当它满足限差要求 GPS卫星定位仪采购合同误差和粗差，然后再进行三维约束平差和二维约束平差。各等级GPS测量控制网的主要技1、各种高程系统及相互关系既有大地高，又有正常高的点称为公共点。对于公共点有：各点的高程可由下式得： GPS卫星定位仪采购合同（1）等值线图法：从高程异常图或大地水准面差距图分别查出各点的高程异常或大地水准面差距，然后分别采用下面两式可计算出正常高和正高。（2）地球模型法：地球模型法本质上是一种数字化的等值线图，目前国际上较常采用（3）高程拟合法：利用在范围不大的区域中，高程异常具有一定的几何相关性这一原理，采用数学方法，求解正高、正常高或高程异常。阳东、鹤壁东、新乡东、郑州东、许昌东、漯河西、驻马店西、明港东、信阳东、大悟和横店东14个车站，建设总工期4年半。测区属山区，位于东径111o44′-112o30′，北纬34o4935o08行政隶属山西省垣曲县和河南省渑池县、新安县、济源市、孟津县。测区东西长约70km，南北方向