《GPS工作原理》PPT课件

1、卫星位置导航系统Navstar(导航卫星定时和测距)/GPS美国GlONASS俄罗斯NAVSAT欧洲航天局INMARSAT国际移动卫星组织北斗卫星导航系统中国，GPS定位原理3360 GPS系统高2万公里安装在车辆上的车辆单位只要能从三个卫星接收位置信号，就可以确定该车的经纬位置时间信息。GPS计划始于1973年，1994年全面运行。GPS的整个系统由空间部分、地面控制部分和用户部分组成。空间部分GPS的空间部分由24个GPS操作卫星组成。牙齿GPS工作卫星中，21个是可导航的卫星，3个是活动的备用卫星。牙齿24个卫星分布在徐璐夹角为60的6个轨道上围绕地球旋转。卫星运行周期约为12星，即每天

2、绕地球2周。发送用于导航和定位每个GPS操作卫星的信号。GPS用户就是利用牙齿信号工作。控制部分GPS的控制部分由分布在世界各地的多个跟踪站组成的监视系统，根据其作用分为主站、监视站和注入站。位于美国科罗拉多州猎鹰空军基地的主控站，根据每个监视站对GPS的观察数据计算卫星星历和卫星时钟的校准参数等，并通过注入站注入卫星中。另外，主工作站还具有监视工作站功能，包括卫星控制、向卫星发布命令、在发生作业卫星故障时安排备用卫星、替换失败的作业卫星作业。CCTV有5个，除了主控站外，其他4个在夏威夷(Hawaii)、Ascencion群岛(Ascencion)、Diego Garcia西亚(Diego

3、Garcia)和Kwajalein(Kwajalein)注入所分为阿松森群岛、迭戈西亚和卡瓦加兰岛三个，注入所负责将大师所计算的卫星天体力和卫星钟的修正数等注入卫星内。监视工作站和注入工作站、用户部分GPS的用户部分由相应的用户设备(例如GPS接收器、数据处理软件和电脑气象仪器)组成。用于接收GPS卫星信号，执行导航位置等。牙齿的三个部分共同构成了完整的GPS系统。GPS信号，GPS卫星发射两个茄子频率的载波信号：L1载波为1575.42MHz，L2载波为1227.60HMz，每个载波为默认频率10.23MHz的154倍，120倍，波长分别为19.03厘米和24.42厘米。L1和L2分别具有各

4、种信号调制。这些信号主要是C/A代码C/A代码，也称为粗捕获代码，在L1载波上调制，1MHz的医生随机噪声代码(PRN代码)，代码长度为1023位(周期1毫秒)。由于每个卫星C/A代码都不同，因此有时使用PRN编号来区分它们。C/A代码是最终用户用于测量测试站和卫星之间距离的主要信号。P代码P代码也称为静态代码，被L1和L2托架调制，10MHz的医生随机噪声代码，周期为7天。实现反定位(AS)时，P代码和W代码相加会生成机密Y代码。在牙齿情况下，最终用户不能使用P代码指定导航位置。导航信息导航信息被调制到L1载波中，信号频率为50Hz，包括GPS卫星轨道参数卫星时钟校正数和其他系统参数数。用户

5、通常需要使用牙齿导航信息计算地球轨道(也称为广播星历)上GPS卫星的位置。SPS和PPS以及GPS系统为每个用户提供两种茄子类型的服务。一种是标准市场定位服务，另一种是精确市场定位服务。spsprecision Positioning Service(PPS precisioning Positioning Service)。两种牙齿茄子类型的服务分别在两个徐璐不同的子系统中提供，标准定位服务由标准定位子系统提供，精确定位服务由精确定位子系统提供。SPS主要面向世界各地的私人用户。PPS主要面向美国及其盟国的军事部门和私人特许用户。GPS位置的一般观测，在GPS定位中，通常使用以下一个或多个观

6、测来处理数据以确定待定坐标或待定点之间的基线矢量：L1载波相位观测L2载波相位观测(半波或传播)L1的C/A码伪距调制使L1的P码伪距调制成为L2。影响GPS位置精度的因素可分为以下四类茄子：与GPS卫星相关元素传播路径相关的元素接收器相关元素其他元素，启动选定可用性(SA)美国政府国家利益，降低广播星历准确度技术，将高频抖动(技术)添加到GPS基准信号(C/A代码位置准确度从20m降低到100m)，从而卫星这称为天体力误差。卫星终差卫星纵差是GPS卫星安装原子钟终面和GPS标准时间之间的误差。卫星信号发射天线相位中心偏差卫星信号发射天线相位中心偏差是GPS卫星信号发射天线的标称相位中心和实际

7、相位中心之间的差值。电离层延迟是地球周围的电离层因电磁波折射效应而改变GPS信号的传播速度，称为电离层延迟。电离层折射的影响与电磁波传播路径的电磁波频率和总电子含量有关。对流层延迟是地球周围的对流层因为电磁波折射效应而改变GPS信号的传播速度，这称为对流层延迟。对流层折射的影响与电磁波传播路径的温度、湿度和气压有关。多路径效果在接收机周围环境的影响下，接收机接收的卫星信号也包括各种反射和折射信号的影响。这称为多路径效果。接收器时钟差接收器时钟差是GPS接收器使用的时钟的时钟面与GPS标准时间的差。接收机天线相位中心偏差接收机天线相位中心偏差是GPS接收机天线的标称相位中心和实际相位中心之间的差

8、值。接收器软件和硬件误差还受GPS定位的处理和控制软件和硬件等影响。GPS控制部分人员或计算机的影响是由GPS控制部分的问题或用户在数据处理过程中引入的错误造成的。数据处理软件影响数据处理软件算法不完备对市场定位结果的影响，GPS定位方法，根据用于定位的观测值，根据定位结果获取时间，定位时接收器的行为状态，用于定位伪距定位伪距的观测值是GPS伪距观测值。使用的伪距观测可以是C/A代码伪距或P代码伪距。伪距定位的优点是数据处理简单，对位置条件要求低，没有整体周模糊性问题，实时定位非常容易。缺点是观测精度低，C/A码伪距观测的准确度一般为3米，P码伪距观测的准确度一般也在30个厘米左右，因此定位结

9、果准确度低，采用高精度的P码伪距观测时存在AS问题。用于定位载波相位的载波相位定位的观测是GPS的载波相位观测，即L1、L2或线性组合。载波相位定位的优点是观测精度高，通常优于两个毫米。缺点是数据处理过程复杂，整个星期都有模糊的问题。绝对定位绝对定位(也称为单点定位)是使用单个接收器确定接收器天线的绝对坐标的定位模式。牙齿定位模式的特点是工作方式简单，可以独立工作。绝对定位通常用于导航和精度要求不高的应用程序。相对位置相对定位(也称为差分定位)使用两个或多个接收器，通过观察同一组卫星来确定接收器天线之间的相互位置关系。实时位置实时定位基于接收器观察到的数据实时解释接收器天线所在的位置。郑智薰实

10、时定位郑智薰实时定位(也称为后处理定位)是对接收器接收到的数据进行后处理和定位的方法。动态定位是GPS定位时认为接收器的天线位置在整个观察过程中发生了变化的动态定位。即，在数据处理中，将接收机天线的位置视为随时间变化的量。动态定位分为两类茄子：Kinematic和Dynamic。静态定位所谓的静态定位是认为GPS定位在整个观察过程中接收器的天线位置保持不变。也就是说，在数据处理中，使用接收机天线的位置作为不随时间变化的量。在测量中，静态位置通常用于几分钟、几小时或几十小时内多个接收器在徐璐其他桩号处进行停止同步观测的精确测量位置。GPS测量中常用的坐标系，1 .WGS-84 WGS-84坐标系

11、是当前GPS使用的坐标系。GPS公布的天体力参数基于牙齿坐标系。WGS-84坐标系的全称是地球固定坐标系World Geodical System-84(World geo dical System-84)。WGS-84坐标系由美国国防部制图局创建，它取代了1987年GPS采用的坐标系WGS-72坐标系，成为GPS。WGS-84坐标系的坐标原点位于地球质心，Z轴指向BIH1984.0中定义的协议地球极方向，X轴指向BIH1984.0的起始子午线和赤道交点，Y轴以及X和Z轴构成右手系统。2 .1954年北京市坐标系1954年北京市坐标系是我国目前广泛使用的大地坐标系。牙齿坐标系源于前苏联采用的1

12、942年普尔科夫坐标系。建国前我国没有统一的大地坐标系，根据建国初期苏联专家的建议，根据当时的具体情况，建立了全国统一的1954年北京市坐标系。牙齿坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球，根据当时我国的天文观测数据没有重新定位，而是通过前苏联西伯利亚地区的一级锁，我国的东北地区计算计算得出的。牙齿坐标系的高度异常是前苏联1955年大地水准面重新调整的结果，根据我国天文水平路线估计，高度以1956年青岛市检查站黄海平均海平面为基准，由于当时条件的限制，1954年北京市坐标系有很多缺点。主要是克拉夫斯基椭球参数和现代精密椭球参数的差异很大。并且不包括表示地球物理特性的参数，给理论和实际工作带来了很

13、多不便。椭球的方向不太明确。椭球的短半轴是国际通用的CIO极，也不是指目前我国使用的JYD极。参考椭球和我国大地水准面具有西高东低系统坡度，东部海拔超过60多米，最高67米。牙齿坐标系的大位置坐标是通过区域分区调整获得的，因此，全国的天文大地控制点实际上不能形成整体，区域和区域之间有很大的间距。例如，在某些连接处，相同的点在不同的区域之间的坐标值相差1-2米，不同的区域之间的尺寸差异很大，坐标传递位于东北西北和西南，下一个区域位于上一个区域，3 .1980年西安市大地测量坐标系，1978年，我国决定对全国天文大地测量网络进行全面调整，建立新的国家大地测量坐标系。整个调整在新的大地坐标系中进行。

14、牙齿坐标系是1980年的西安市大地坐标系。采用了1980年西安市大地坐标系中采用的4个地球椭球参数几何和物理参数IAG 1975年建议的值。椭球的短轴平行于地球磁轴(从地球质心指向1968.0 JYD地终点原点方向)，起始子午线平行于格林尼治平均天文子午线，椭球和大地水准面在我国最为匹配，古道系统以1956年黄海平均海平面为高程，技术设计的内容1。项目源介绍项目来源、性质。2.测量区概述了测量区的地理位置、气候、人文、经济发展情况、交通条件、通信条件等。3.工程概貌介绍了工程的目的、作用、要求、GPS网络等级(精度)、完成时间等。4.基于技术简介工作所依据的测量规格、工程规格、行业标准等。5

15、.实测方案介绍了测量中使用的仪器，采取的电网方法等。6.工作要求介绍现场观察时的特定操作程序、技术要求等。其中包括仪器参数设置(例如采样率、闭合高度角度等)、中间精度、平面精度、天线高度测量方法和精度要求。7.观测质量管理介绍了现场观测的质量要求(品质管制方法和限制要求等)。8.详细的数据处理方案，包括用于数据处理方案基准解释和网络曹征处理的软件和处理方法等，GPS基准矢量网络的等级根据我国1992年公布的GPS基准矢量网络分为5个等级：A、B、C、D、E。测量分类固定误差(mm)比例误差(ppm)相邻点距离(KM)A 5 0.1 1002000 B 8 1 15250 C 10 5 540D 10 215 E 10 20 110，A级网络通常是区域或国家框架网络，区域动力学网络。b级网络是国家大地控制网络或区域框架网络。c级网络是区域控制网络和工程控制网络。d级网络是工程控制网络。e级网是测量网。美国联邦大地测量分管委员会在1988年公布的GPS相对定位精度标准中具有A级等级，牙齿等级的网络通常是全球坐标框架。GPS系统的主要问题是1 .GPS的系统配置和信号结构不能满足当前