GPS测量原理及应用各章知识点总结
GPS测量原理及应用各章知识点总结
桂林理工大学测绘08-1 JL（纯手打）
第一章绪论
1、GPS系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。能为各个用户提供三维坐标和时间。
2、GPS卫星位置采用WGS-84大地坐标系
3、GPS经历了方案论证、系统论证、生产试验三个阶段。整个系统包括卫星星座、地面监控部分、用户接收机部分。
4、GPS基本参数为：卫星颗数为21+3，卫星轨道面个数为6，卫星高度为20200km，轨道倾角为55度，卫星运行周期为11小时58分，在地球表面任何时刻，在高度较为15度以上，平均可同时观测到6颗有效卫星，最多可以达到9颗。
5、应用双定位系统的优越性：
能同时接收到GPS和GLONASS卫星信号的接收机，简称为双系统卫星接收机。
（1）增加接收卫星数。这样有利于在山区和城市有障碍物遮挡的地区作业
（2）提高效率。观测卫星数增加，所以求解整周模糊度的时间缩短，从而减少野外作业时间，提高了生产效率。
（3）提高定位的可靠性和精度。因观测的卫星数增加，用于定位计算的卫星数增加，卫星几何分布也更好，所以提高了定位的可靠性和精度。
6、在GPS信号导航的定位时，为了解算测站的三维坐标，必须观测4颗（以上）卫星，称为定位星座。
7、PRN----------卫星所采用的伪随机噪声码
8、在导航定位测量中，一般采用PRN编号。
9、用于捕获信号和粗略定位的为随机码叫做C/A码（又叫S码），用于精密定位的精密测距码叫P 码
10、GPS系统中各组成部分的作用：
卫星星座
1、向广大用户发送导航定位信息。
2、接收注入站发送到卫星的导航电文和其他相关信息，并通过GPS信号电路，适时的发送给广大用户。
3、接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时的改正运行偏差和启用备用时钟等。
地面监控系统
地面监控系统包括1个主控站，3个注入站和5个监测站。
1、监测和控制卫星上的设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行。
2、保持各卫星处于同一时间。
GPS接收机
接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包，构成完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构非为天线单元和接收单元两大部分。
作用：能够捕获按一定卫星高度截止角多选择的待测卫星信号，并跟踪这些卫星的运行，对说接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时的计算出测站三位位置，甚至三位速度时间。
10、GPS的特点：
1、定位精度高
2、观测时间短
3、测站间无需通视
4、可提供三维坐标
5、操作简单
6、全天候作业
7、功能多，应用广
第二章坐标系统和时间系统
1、完全定义一个空间直角坐标系必须明确：1、坐标原点的位置
2、三个坐标轴的指向。
3、长度单位。
2、地球的瞬时自转轴在地球上随时间而变，称为极地移动，简称极移。
3、WGS-84坐标系
WGS-84的几何定义：原地位于地球质心，Z轴指向 BIH 1984.0定义的协议地球极（CTP）方向，X轴指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z、X轴构成右手坐标系。长半轴a=6378137+-2m，α
4、WGS-84大地水准面N等于由GPS定位测定的点的大地高H减去该点的正高H。
5、我国目前常用的两个国家大地坐标系：1954北京坐标系，1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系的的大地原点设在我国中部-陕西省泾阳县永乐镇，高程系统基准是19556年青岛验潮站求出的黄海平均海水面。
6、GPS时间系统
GPS系统是测试测距系统。GPS时间系统采用原子时ATI秒长作为时间基准，但时间起算的原点定义在1980年1月6日UTC 0时。
3、卫星运动基础及GPS卫星星历
1、只考虑地球地心引力作用的卫星运动称为卫星的无摄运动。
2、考虑了摄动力作用的卫星运动称为卫星的受摄运动。摄动力包括: 地球引力场摄动力（影响最大）、日月摄动力、大气阻力、光压摄动力潮汐摄动力。
3、卫星星历：描述卫星运动轨道的信息。分为预报星历和后处理星历。
4、预报星历有叫广播星历。通常包括相对某一参考历元的开普勒轨道参数和必要的轨道摄动改正项参数。
5、广播星历参数共有16个，包括1个参考时刻，6个对应参考时刻的开普勒轨道参数和9个反映摄动力影响的参数。
6、C/A码星历------一种用C/A码传送的卫星星历。P码星历----------一种用P码传送的卫星星历。
7、后处理星历（有滞后性）：一些国家某些部门，根据各自建立的卫星跟踪站所获得的对GPS卫星的精密观测资料，应用与确定广播星历相似的方法而计算的卫星星历。
第四章 GPS卫星的导航电文和卫星信号
1、卫星导航电文：是用户用来定位和导航的数据基础。它主要包括：卫星星历、时钟改正、电离层延迟改正、工作状态信息C/A码转换到捕获P码。
2、GPS卫星信号是用于导航定位的调制波，他包含有：载波、测距码和数据码。
3、调制：将频率较低的信号加载在频率较高的载波上的过程。
4、GPS 接收机分类：
按用途分：导航型接收机、测地型接收机和授时型接收机
按接收机的载波频率分：单频接收机、双频接收机
按通道数分：多通道接收机、序贯通道接收机和多路多用通道接收机
按工作原理分：码相关型接收机、平方型接收机、混合型接收机和干涉型接收机。
5、 GPS卫星定位基本原理
1、GPS卫星定位的基本原理：将无线电信号发射台从地面点搬到卫星上，组成卫星导航定位系统，应用无线电测距交会原理，便可由三个以上地面已知点（控制站）交会出卫星的位置，反之利用三颗以上卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点（用户接收机）的位置。
2、依据测距的原理，GPS定位原理和方法主要有：伪距法定位，载波相位测量定位和差分GPS定位等。
3、对于待定点来说，根据其运动状态可以将GPS定位分为静态地位和动态定位。
4、静态定位：对于固定不动的待定点，将GPS接收机安置与其上测，观测数分钟乃至更长的时间，
以确定改点的三维坐标。
5、动态定位：至少有一台接收机处于运动状态，测定的是各观测时刻（观测历元）运动中的接收机的点位。
6、相对定位：至少用两台GPS接收机，同步观测相同的GPS卫星，确定两台接收机天线之间的相对位置。
7、绝对定位：（也叫单点定位）利用GPS卫星和用户接收机之间的距离观测值直接确定用户接收机天线在WGS-84坐标系中相对于坐标原点-----地球质心的绝对位置。
8、静态绝对定位：接收机天线处于静止状态下，确定观测站坐标的方法。
9、动态绝对定位：在用户接收机安置在运动的载体上并处于动态情况下，确定载体瞬时绝对位置的定位方法。
10、为了减少轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及电离层和对流层的折射误差的影响，常采用载波相位观测值的各种线性组合（即差分值）作为观测值。
伪距测量
11、伪距法定位：由GPS接收机在哦某一时刻测出得到四颗以上GPS卫星的位居及已知的卫星位置，采用距离交会的方法求定接收机天线所在点的三维坐标。（所测伪距就是有卫星发射的测距码信号到达接收机的传播时间乘以光速所得的量测值。）
12、伪距法定位优点：定位速度快，且无多值性问题。缺点：
13、用码相关技术来确定伪距可以排除随机误差的影响。
14、伪距法定位观测方程：
载波相位测量
15、重建载波：设法将调制在载波上的测距码和卫星电文去掉，重新获取载波的工作。一般采用码相关法和平方法。
16、载波相位测量存在整周数不确定的问题。
整周未知数No的确定
方法有：
1、伪距法
2、将整周未知数当作平差中的待定参数-----经典方法。
3、多普勒法
4、快速确定整周未知数
伪距法：在进行载波相位测量的同时有进行伪距测量，将伪距测量值减去载波相位测量值后即可得到λNo。
整周跳变的修复
1、周跳：受无线电信号干扰造成失锁，整周计数无法连续进行而造成整周计数不正确，但是不到一个整周的相位观测值仍是正确的。
2、产生周跳的原因有：
1、建筑物或树木等障碍物的遮挡
2、电离层电子活动剧烈
3、多路径效应的影响
4、卫星噪声比太低
5、接收机的高动态
6、接收机内置软件设计不合理
3、整周跳变修复方法：
1、屏幕扫描法
2、用高次差或多项式拟合法
3、在卫星间求差
4、用双频观测值修复周跳
5、根据平差后的残差发现和修复整周跳变
3、用双频观测值修复周跳的方法的优点是：双频载波相位观测值的组合中个参数之涉及频率，取决于电离层残差影响，无需事先知道测站和卫星的坐标。缺点是：不能顾及多路径效应和测量噪声的影响，另外如果两个载波相位观测值中都出现周跳，则不可用此方法。
4、固定解：整周未知数解算后，不再为整数，可将其调整为整数，解算出的观测站坐标称为固定解，否则称为实数解。
5、精度因子：HDOP(平面位置精度因子)、VDOP（高程精度因子）、PDOP（空间位置精度因子）、TDOP （接收机钟差精度因子）、GDOP（几何精度因子）
6、一次差：将观测值直接相减的过程。（接收机间求差）；作用：可以消除与卫星有关的载波相位及其钟差项
7、二次差：对一次差分观测值继续求差，所得的结果仍可以当作虚拟观测值。（接收机间求差、卫
星间求差）作用：与接收机有关的载波相位及其钟差项
8、三次差：对二次差分值继续求差。（接收机间求差、卫星间求差、不同历元间求差）作用：消除出事整周模糊度项。
9、差值法都引入了线性相关。
10、GPS卫星发射的无线电信号含有两种精度不同的测距码，即P码（精码）和C/A码（粗码）
11、SA和AS技术对定位的影响：（1）降低单点定位精度（2）降低长距离相对定位的精度（3）AS技术会对高精度相对定位数据处理，整周未知数的确定带来不便。
12、针对SA和AS政策的对策：①应用P-W技术和L1与L2交叉相关技术，使L2载波相位测量值得到恢复，其精度与使用P码相同。②研制能同时接受GPS 和GLONASS信号的接收机。③发展DGPS 和WADGPS差分系统。④建立独立的GPS卫星测轨系统。⑤建立独立的卫星导航和定位系统。
差分GPS定位原理
第一章GPS定位中，存在三部分的误差：一是多台接收机共有的误差，如：卫星钟差、星历误差。二是传播延迟误差，如：电离层延迟误差、对流层延迟误差。三是接收机固有的误差，如：内部噪声、多路径效应。
第二章差分GPS可分为单基准站差分、具有多个基准站的局部区域差分和广域差分三种类型。
第三章单站差分按基准站发送的信息方式可分为：位置差分、伪距差分和载波相位差分。
第四章位置差分优点：计算简单，适用于各种型号的GPS 接收机。缺点：基准站与用户必须观测同一组卫星，这在近距离可以做到但远距离较长时很难满足。故，位置差分，值适用于100km以内。第五章伪距差分的优点是：基准站提供所有卫星的改正数，用户接收机观测任意4颗卫星，就可以完成定位。缺点：差分精度随基准站到用户的距离增加而降低。
第六章RTK：实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。
第七章广域差分P70。
第七章 GPS测量误差来源及其影响
与信号传播有关的误差
有：（1）电离层折射误差（2)对流层折射误差 (3)多路径效应
电离层折射误差：
1、电离层延迟误差：GPS信号穿过电离层时，信号路径发生弯曲，传播速度也会发生变化，从而使测量距离产生偏差，这种偏差叫电离层折射误差。
2、减弱电离层影响的措施：a利用双频观测 b、利用电离层改正模型加以修正 c、利用同步观测值求差
对流层折射误差：
1、流层折射误差：GPS信号穿过对流层时，信号路径发生弯曲，传播速度也会发生变化，从而使测量距离产生偏差，这种现象叫做对流层折射误差。
2、减弱对流层折射改正残差影响的措施：a、采用对流层模型加以改正
b、映入附加待估参数
c、利用同步观测量求差。
多路径效应：
1、多路径误差：测站周围的反射物锁反射的卫星信号进入接收机天线，这就和直接来自卫星的信号产生干涉，从而使观测值偏离真值产生的偏差。
2、多路径效应：由于多路径信号传播锁引起的干涉时延效应被称为多路径效应。
3、消除措施：
（1）、选择合适站址
a、测站应远离大面积平静水面
b、测站不宜选择在山坡、山谷和盆地中。
c、测站应离开高层建筑物。
（2）对接手机天线的要求
a、在天线中设置抑径板
b、接收机天线对于极化特性不同的反射信号应该有较强的抑制作用。
与卫星有关的误差
有：（1）卫星星历误差（2）卫星钟钟差（3）相对论效应
卫星星历误差：
1、卫星星历误差：由星历所给出的卫星空间的位置与实际位置之差。
2、解决星历误差的方法：a、建立自己的卫星跟踪网独立定轨 b、轨道松弛法 c、同步观测值求差
卫星钟钟差：八婆扩有钟差、频偏、频漂等产生的误差，也包含钟的随机误差。
相对论效应：
1、相对论效应：由于卫星钟和接收机钟所处的状态不同而引起卫星钟和接收机钟之间产生相对中误差的现象。
与接收机有关的误差
有：（1）接收机钟误差（2）接收机位置误差（3）天线相位中心位置误差及几何强图形度误差等
1、减弱接收机钟差的方法:
a、把每个观测时刻的接收机钟差当着一个独立的未知数，在数据处理中与观测站的位置参数一并求解。
b、认为各观测时刻的接收机钟差间是相关的，像卫星钟那样，将接收机钟差表示为时间多项式，并在观测量的平差计算中求解多项式的系数。
c、通过卫星间求一次差来消除接收机的钟差。
2、接收机天线相位中心相对测站标石中心位置的误差，叫接收机位置误差。
3、天线相位中心位置误差：观测时相位中心的瞬时位置与理论上的相位中心将有所不同而产生的差别。
第八章 GPS测量的设计与实施
GPS测量技术设计
1、GPS网技术设计的主要依据是GPS测量规范和测量任务书。
2、GPS网按级别分可分为AA、A、B、C、D、E；按等级分为二、三、四、一级、二级。
GPS网的基准设计
1、在GPS网的技术设计时，必须明确GPS网所采用的坐标系统和起算数据，即明确GPS网所采用的基准，我们称这项工作为GPS网的基准设计。
2、GPS网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。
3、方位基准一般以给定的起算方位角确定，也可以由GPS基线向量的方位作为基准。
4、尺度基准一般由地面的地磁波测距边确定，也可由两个起算点间的距离确定，同时也可以由GPS 基线向量的距离确定。
5、位置基准一般是由给定的起算点坐标确定。
6、GPS网的基准设计实质上主要是指确定网的位置基准问题。
7、GPS基准设计应该考虑的问题：P117.
GPS网构成的几个基本概念及网特征条件
1、观测时段：测站上从开始接受卫星信号到观测停止，连续的工作时间段。
2、同步观测：两台或两台以上的接收机同时对一组卫星进行观测。
3、同步观测环：三天或三台以上接收机同步观测获得的基线向量构成的闭合环。
4、独立观测环：由独立观测所获得的基线向量构成的闭合环。
5、异步观测环：在构成多边形环路中的所有基线向量中，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。
6、独立基线：对于N台GPS接收机构成的同步观测环，有J条同步观测基线，其中独立基线数为（N-1）
7、非独立基线：除独立基线外的基线。
8、当同步闭合环的闭合差较小时，只能说明GPS基线向量的计算合格，不能说明GPS边的观测精度高，也不能发现接收到的信号收到干扰而产生的某些粗差。
9、为了确保GPS观测效果的可靠性，有效的发现测量成果中的粗差，必须使GPS网中的独立边构
成一定的几何图形。
GPS网的图形设计：
主要取决与用户的要求和=、经费、时间、人力和所投入接收机的类型、数量和后勤保障条件等。
a、网形主要有：点连式、边连式、网连式、边点混合连接四种。
b、网形的选择：主要取决与工程的精度要求、野外条件和GPS接收机台数等因素。
c、点连式: 相邻同步图形间仅有一个公共点的连接。
d、边连式:相邻同步图形间由一条公共基线连接。
e、网连式:相邻同步图形间由两个以上公共点相连接。
f、边点混合连接：把点连式和边连式有机结合起来，组成GPS网，既能保证网的几何强度。提高网的可靠指标，有能减少外业工作量，降低成本。
在实际布网的设计时还要注意一下几点原则：
1、GPS点间尽管不需要通视，但考虑到利用常规测量加密时的需要，每点应有一个方向以上通视。
2、为了估计原有城市的测绘成果资料以及各种大比例尺地形图的沿用，应采用原有城市坐标系统。对凡符合GPS网点要求的旧点，应该充分利用其标石。
3、GPS网必须由非同步独立观测边构成若干个闭合环或符合路线。
GPS测量外业准备及技术设计书编写
1、在进行GPS外业工作之前，必须做好实施前的：测区踏勘、资料收集、器材筹备、观测计划拟定、GPS仪器检校及设计书编写等工作。
2、技术设计书编写内容：
a、任务来源及工作量
b、测区概况
c、布网方案
d、选点与埋标
e、观测
d、数据处理
e、完成任务措施
8.3 GPS 测量的外业实施（P134）
第九章 GPS数据处理
数据传输
1、数据传输的同时进行数据分流，生成四个数据文件：载波相位和伪距观测值文件、星历参数文件、电离层参数文件和UTC参数文件、测站信息文件。
数据与处理
1、GPS数据预处理的目的是：对数据进行平滑滤波检验，剔除粗差；统一数据文件格式并将各类数据文件加工成标准化文件，找出整周跳变并修复观测值；对观测值进行各种模型改正。
2、在进行平差之前，观测文件必须规格化、标准化。
基线向量的解算及网平差
1、基线处理完成后应对其结果作以下分析和检核：
a、观测值残差分析
b、基线长度的精度
c、基线向量闭合差的计算及检核。
GPS高程
1、高程异常：大地水准面至参考椭球面的高差。
2、GPS水准：利用GPS和水准测量成果确定似大地水准面的方法。
3、计算GPS点的正常高方法有：GPS水准、GPS重力高程和GPS三角高程。
4、GPS水准高程计算方法：
a、绘等值线图法
b、解析内插法
c、曲面拟合法
d、移动曲面法
e、地形改正方法
f、多项式拟合精度评定
5、RINEX的GPS观测文件有：O文件、N文件、W文件。
第十章 GPS的应用
GPS的应用有：
1、大地控制测量
2、精密工程测量和变形监测
3、航空摄影
4、线路勘测及隧道贯通测量
5、地形、地籍及房地产测量
6、海洋测绘
7、智能交通系统
8、地球动力学及地震研究
9、气象信息测量
10、航海航空导航
GPS测量原理知识点总结
简答题： 1、1954年北京坐标系、2000国家大地坐标系、ITRF坐标框、WGS-84坐标系的定义，以及他们的区别和联系。P22—P26 定义： 北京54坐标系(BJZ54)，北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。 CGCS2000是右手地固直角坐标系。原点在地心，Z轴为国际地球旋转局（IERS）参考级（IRP）方向，X轴为IERS的参考子午面（IRM）与垂直于Z轴的赤道面的交线，Y轴与Z轴和X轴构成右手正交坐标系。参考椭球采用2000参考椭球。ITRF框架实质上也是一种地固坐标系，其原点在地球体系（含海洋和大气圈）的质心，以WGS-84椭球为参考椭球。 WGS-84坐标系是一种国际上采用的地心坐标系.坐标原点为地球质心,其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向,X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点,Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系。对应于WGS—84大地坐标系有WGS—84椭球。 区别： 1.北京54，CGCS2000，WGS84,ITRF坐标都是是大地坐标，也就是我们通常所说的经纬度坐标，但是它们基于的椭球体不同。 2.1954年北京坐标系是采用常规的大地测量技术建立的二维参心坐标系。2000国家大地坐标系是三维地心坐标系统。国际地球参考框架ITRF是一个地心参考框架。WGS-84坐标系原点是地球的质心，它是一个地心地固坐标系。 联系： 坐标系统之间的转换包括不同参心大地坐标系统之间的转换、参心大地坐标系与地心大地坐标系之间的转换以及大地坐标与高斯平面坐标之间的转换等。所以1954年北京坐标系、2000国家大地坐标系、WGS-84坐标系之间是可以相互转换的。 2、为什么说确定整周模糊度是载波相位测量中的重要问题？确定整周模糊度有哪些方法？P63—P64 原因： 整周模糊度（ambiguity of whole cycles）又称整周未知数，是在全球定位系统技术的载波相位测量时，载波相位与基准相位之间相位差的首观测值所对应的整周未知数。 载波信号是一种周期性的正弦信号，而相位测量又只能测定其不足一个波长的部分，因而存在着整周数不确定的问题，使得结算过程变得比较复杂。 方法： （1）伪距法 （2）经典方法分整数解和实数解两种 （3）多普勒法（三差法）
GPS测量原理和应用各章知识点总结
GPS测量原理及应用各章知识点总结 桂林理工大学测绘08-1 JL（纯手打） 第一章绪论 1、GPS系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。能为各个用户提供三维坐标和时间。 2、GPS卫星位置采用WGS-84大地坐标系 3、GPS经历了方案论证、系统论证、生产试验三个阶段。整个系统包括卫星星座、地面监控部分、用户接收机部分。 4、GPS基本参数为：卫星颗数为21+3，卫星轨道面个数为6，卫星高度为20200km，轨道倾角为55度，卫星运行周期为11小时58分，在地球表面任何时刻，在高度较为15度以上，平均可同时观测到6颗有效卫星，最多可以达到9颗。 5、应用双定位系统的优越性： 能同时接收到GPS和GLONASS卫星信号的接收机，简称为双系统卫星接收机。 （1）增加接收卫星数。这样有利于在山区和城市有障碍物遮挡的地区作业 （2）提高效率。观测卫星数增加，所以求解整周模糊度的时间缩短，从而减少野外作业时间，提高了生产效率。 （3）提高定位的可靠性和精度。因观测的卫星数增加，用于定位计算的卫星数增加，卫星几何分布也更好，所以提高了定位的可靠性和精度。 6、在GPS信号导航的定位时，为了解算测站的三维坐标，必须观测4颗（以上）卫星，称为定位星座。 7、PRN----------卫星所采用的伪随机噪声码 8、在导航定位测量中，一般采用PRN编号。 9、用于捕获信号和粗略定位的为随机码叫做C/A码（又叫S码），用于精密定位的精密测距码叫P码 10、GPS系统中各组成部分的作用： 卫星星座 1、向广大用户发送导航定位信息。 2、接收注入站发送到卫星的导航电文和其他相关信息，并通过GPS信号电路，适时的发送给广大用户。 3、接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时的改正运行偏差和启用备用时钟等。
GPS测量原理与应用知识点
第一章 1,GPS全球定位系统的参数：基本的卫星数为21+3，卫星轨道面的个数为6，卫星高度为20200Km,轨道倾角为55，运行周期为11h58min，频率为1575.42MHZ和1227.60MHZ 2,北斗系统的特点 优点：1，卫星数量少，投资小，用户设备简单价廉2，能实现一定区域的导航定位3，具有短信通信功能4，能使用户测定自己的点位坐标 缺点：1不能覆盖两级地区，赤道附近定位精度差2 只能二维主动式定位 3 用户的数量受到一定的限制 第二章 1坐标系统是由原点位置、3个坐标轴的指向和尺度所定义，根据坐标轴指向的不同，可划分为两大类坐标系：天球坐标系和地球坐标系. 2天球坐标系：在天上—与地球自转无关—卫星专用品。 地球坐标系：在地上—同地球自转—地面观测站专用品。 3采用空间直角坐标系转换（选择） 不管采用什么形式，坐标系之间通过坐标平移、旋转和尺度转换，可以将一个坐标系变换到另一个坐标系去。 在一个坐标系中，一组具体的参数值（坐标值）只表示唯一的空间点位，一个空间点位也对应唯一的一组参数值（坐标值）。 4WGS-84坐标系和我国大地坐标系.（简单了解其不同与熟悉其基本参数） 国家大地坐标系 1）1954年北京坐标系（BJ54旧） 坐标原点：前苏联的普尔科沃。 参考椭球：克拉索夫斯基椭球。 平差方法：分区分期局部平差。 存在的问题： （1）椭球参数有较大误差。 （2）参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性倾斜。 （3）几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。 （4）定向不明确。 2)1980年国家大地坐标系（GDZ80） 坐标原点：陕西省泾阳县永乐镇。 参考椭球：1975年国际椭球。 平差方法：天文大地网整体平差。 特点： （1）采用1975年国际椭球。 （2）参心大地坐标系是在1954年北京坐标系基础上建立起来的。（3）椭球面同似大地水准面在我国境内最为密合，是多点定位。 （4）定向明确。 （5）大地原点地处我国中部。 （6）大地高程基准采用1956年黄海高程。 3）.新1954年北京坐标系（BJ54新） 新1954年北京坐标系（BJ54新）是由1980年国家大地坐标（GDZ80）转换得来的。 坐标原点：陕西省泾阳县永乐镇。 参考椭球：克拉索夫斯基椭球。
《GPS原理与应用》复习资料整理
第一章绪论 1.GPS：是接收人造卫星电波，准确求顶接收机自身位置的系统。 目前世界上有那些全球性的卫星导航系统？（俄罗斯GLONASS、欧洲Galileo、中国北斗、美国GPS） 欧空局的全球卫星定位系统的名称是什么？ 2. GPS系统组成： （1）空间星座部分：24颗卫星提供星历和时间信息，发射伪距和载波信号，提供其他辅助信息。 （2）用户部分：接收并观测卫星信号，记录和处理数据，提供导航定位信息。 （3）地面控制部分：中心控制系统，实现时间同步，跟踪卫星进行定轨。【5个监测站、1个主控站、3个注入站】 3. GPS按接收机用途分为三类：导航型、测量型、授时型； 接收机由天线单元、机主机单元和电源组成。 4、精密工程测量采用那种类型的GPS接收机？ 5、GPS接收机中采用的是铷钟、铯钟还是石英钟？ 6．与传统测量方法相比，GPS系统特点： 1）全球性---全球范围连续覆盖；(4~12颗)；2）全能性-—三维位置、时间、速度；3）全天侯 4）实时性----定位速度快；；5）连续性；6）高精度；7）抗干扰性能好，保密性好； 8）控制性强；9）观测站之间无需通视；10）提供三维坐标；11）操作简便。 7、gps有哪些新的应用领域 8、GPS在测量上的用途有那些？ 9.常见GPS卫星信号接收机（例举几个著名的中外GPS生产厂商）：Ashtech系列GPS接收机、Trimble(天宝)系列GPS接收机、 Leica(莱卡) 系列GPS接收机、中纬系列GPS接收机、南方系列GPS接收机、中海达系列GPS接收机 第二章 GPS定位的坐标系统与时间系统 1．天球：是指以地球质心M为中心，半径r为任意长的一个假想的球体。 黄道：即当地球绕太阳公转时，地球上观测者所见到太阳在天球上运动的轨迹称为黄道 黄赤交角：黄道平面与赤道平面的夹角ε称为黄赤交角，约为23.5° 春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点γ称为春分点。
GPS测量原理与应用重点
GPS测量复习指南 第一章 GPS系统组成 GPS系统包括三大部分：空间部分——GPS卫星星座；地面控制部分——地面监控系统；用户设备部分——GPS信号接收机。 GPS工作卫星及其星座 由21+3颗卫星组成GPS卫星星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55°，各个轨道平面之间相距60°，即轨道的升交点赤经各相差60°；卫星高度为20200km,卫星运行周期为11小时58分；载波L1频率为1575.42MHz，L2为1227.60MHz。对地面观测者来说，最少可见到4颗，最多可见到11颗。GPS卫星的作用如下： 接收、存储导航电文； 生成用于导航定位的信号（测距码、载波）； 发送用于导航定位的信号，接受地面指令，进行相应操作； 其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。 地面监控系统 包括一个主控站，三个注入站，五个监测站。 主控站（1个） 作用： 管理、协调地面监控系统各部分的工作； 收集各监测站的数据，编制导航电文，送往注入站； 将卫星星历注入卫星； 监控卫星状态，向卫星发送控制指令； 卫星维护与异常情况的处理。 地点： 美国科罗拉多州法尔孔空军基地。 监测站（5个） 作用： 接收卫星数据，采集气象信息，井将所收集到的数据传送给主控站。 地点： 夏威夷、主控站及三个注入站。 注入站（3个） 作用: 将导航电文注入GPS卫星。 地点： 阿松森群岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度洋）和卡瓦加兰（太平洋）。 第二章、坐标系统和时间系统 能解释时间系统名词，分析或判断或选择时间系统。 1.恒星时ST
以春分点为参考点，由春分点周日视运动所确定的时间系统。 春分点连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一恒星日。 恒星时=春分点相对于本地子午圈的时角 恒星日=24个恒星小时=1440个恒星分=86400个恒星秒， 以地球自转为基础，是地方时，两点间的恒星时之差等于两点间的经度之差。 2.真太阳时和平太阳时 真太阳时 以地球自转为基础，以太阳中心为参考点。 太阳时=太阳相对于本地子午圈的时角 太阳时长度不同，不具备时间系统条件 平太阳时 以平太阳为参考点，由平太阳的周日视运动所定义的时间系统为平太阳时系统 以地球自转为基础，以平太阳中心为参考点 周年是运动轨迹位于赤道面，角速度恒定 平太阳时=平太阳相对于本地子午圈的时角 是地方时 原子时、国际原子时、协调世界时、GPS时 以原子跃迁的稳定频率为时间基准的时间系统。 2.国际原子时TAI 由国际时间局1971 年建立，由国际计量局（BIPM）维持，依据全球约60个实验室的大约240台（变化中）自由运转的原子钟所给出的数据，经数据统 一处理后给出国际原子时。 3.协调世界时UTC 协调世界时的秒长严格等于原子时的秒长，且采用 闰秒的方式与世界时（UT）的时刻差保持在0.9s以 内。 协调世界时，又称世界标准时间或世界协调时间。 闰秒由国际计量局发布，一般在年中或年末进行。 4.GPS时 GPS时全球定位系统GPS使用的一种时间系统。 T ATI-T GPS=19s 清楚我国现行坐标系 看书P29 熟悉或能正确选择某坐标系向某坐标系的转换方程
《GPS测量原理及应用》第三版复习资料
第一章绪论 1. GPS系统包括三大部分：空间部分——GPS卫星星座，地面控制部分——地面监控系统，用户设备部分——GPS信号接收机。 2 .GPS卫星星座部分：由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座。24颗在轨卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55°，各个轨道平面之间相距60°。在地球表面上任何地点任何时刻，在高度角15°以上，平均可同时观测到6颗卫星，最多可达9颗卫星。 3. GPS卫星的作用：第一，用L波段的两个无线载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号。第二，在卫星飞越注入站上空时，接收由地面注入站用S波段发送到卫星的导航电文和其他有关信息，并通过GPS信号电路，适时地发送给广大用户。第三，接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时地改正运行偏差或启用备用时钟等。 4. 地面监控系统：1个主控站（美国科罗拉多）3个注入站（阿森松岛,迪哥加西亚岛，卡瓦加兰）5个监控站（1+3+夏威夷） 5. GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。 6. GPS系统的特点：定位精度高，观测时间短，测站间无需通视，可提供三维坐标，操作简便，全天候作业，功能多，应用广。 7. GPS系统的应用前景:①用于建立高精度的国家性大地测量控制网，测定全球性的地球动态参数②用于建立陆地海洋大地测量基准，进行高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘③用于监测地球板块运动状态和地壳形变④用于工程测量，成为建立城市与工程控制网的主要手段⑤用于测定航空航天摄影瞬间的相机位置. 8. 我国的GPS定位技术的应用和发展情况：在大地测量方面，利用GPS技术开展国际联测，建立全球性大地控制网，提供高精度的地心坐标，测定和精化大地水准面；在工程测量方面，应用GPS静态相对定位技术，布设精密工程控制网，用于城市和矿区油田地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测、隧道贯通测量等精密工程；在航空摄影测量方面，我国测绘工作者也应用GPS技术进行航测外业控制测量、航摄飞行导航、机载GPS 航测等航测成图的各个阶段；在地球动力学方面，GPS技术用于全球板块运动监测和区域板块运动监测；此外，GPS技术还用于海洋测量、水下地形测绘、军事国防、智能交通、邮电通信、地矿、煤矿、石油、建筑以及农业、气象、土地管理、环境监测、金融、公安等部门和行业。 第二章坐标系统和时间系统 1、天球：指以地球质心为中心，半径r为任意长度的一个假想球体，为建立球面坐标系统，必须确定球面上的一些参考点、线、面和圈。 天球坐标系 2、天球坐标系：以天球及天球上的点线圈为基础所建立的坐标系。 3、天球坐标系的基准点：春分点；天球坐标系的基准面：天球赤道面。 4、天球坐标系的特点：与地球自转无关，用于描述卫星的运行位置和状态。
GPS测量原理及应用
1GPS系统包括三大部分：空间部分—GPS卫星星座；地面控制部分—地面监控系统；用户设备部分—GPS信号接收机。 2GPS工作卫星及其星座 由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55o，各个轨道平面之间相距60o。 3GPS工作卫星的编号和试验卫星基本相同。其编号方法有：按发射先后次序编号；按PRN的不同编号；NASA编号；国际编号；按轨道位置顺序编号等。 4用L波段的两个无线载波L1、L2（19cm和24cm波）用于捕获信号及粗略定位的伪随机码叫C/A码（粗码S码），精密测距码叫P码（精码）、 5对于GPS定位成功的关键在于高稳定度的频率标准。这种高稳定度的频率标准由高度精确的时钟提供。每颗GPS工作卫星一般安设两台铷原子钟和两台铯原子钟。他们均源于一个基准信号（其频率为10.23GHz） 6GPS系统的特点：①定位精度高 ②观测时间短 ③测站间无需通视 ④可提供三维坐标 ⑤操作简便 ⑥全天候作业 ⑦功能多，应用广 第二章 1 地球坐标系随同地球自转，可看做固定在地球上的坐标系，便于描述地面观测站的空间位置；天球坐标系与地球自转无关，便于描述人造地球卫星的位置。 2 完全定义一个空间直角坐标系必须明确：①坐标原点的位置。②三个坐标轴的指向。③长度单位。 3 一系列短周期变化中幅值最大的约为9＂，周期为18.6年，这些短周期变化统称为章动。春分点除因地球自转轴方向改变引起的变化外还因黄道的缓慢变化（行星引力对地球绕日运动轨道的摄动）而变化，称为行星岁差。 4 地球瞬时自转轴在地球上随时间而变，称为地级移动，简称极移。 5 GPS单点定位的坐标以及相对定位中解算的基线向量属于WGS-84大地坐标系。WGS-84大地坐标系属于地心坐标系，而国家大地坐标系如1954年北京坐标系、1980年国家大地坐标系都属于参心坐标系。 6 时间系统与坐标系统一样，应有其尺度（时间单位）与原点（历元）。只有把尺度与原点结合起来，才能给出时刻的概念。 7 协调世界时UTC 8 GPS时间系统采用原子时ATI秒长作为时间基准，但时间起算的原点定义在1980年1月6日UTC 0时。 第三章 1 在摄动力的作用下，卫星的运动将偏离二体问题的运动轨道，通常称考虑了摄动力作用的卫星运动为卫星的受摄运动。 2 开普勒轨道参数（或称轨道根数）：6个参数a：椭圆的长半径 e：偏心率 V真近点角（在轨道平面上卫星与近地点之间的地心角距） Ω：升交点的赤径，即在地球赤道平面上，升交点N与春分点γ之间的地心夹角。
gps原理及应用张勤第三章gps静态定位原理
第三章GPS静态定位原理 一、GPS定位方法分类 1、根据定位模式： 单点定位（绝对定位）：绝对定位是以地球质心为参考点，测定接收机天线在协议地球坐标系中的绝对位置。 相对定位：确定测站与某一地面参考点之间的相对位置。 差分定位：用两台GPS接收机，将一台接收机安设在基准站上固定不动，另一台接收机安置在运动的载体上，两台接收机同步观测相同的卫星，通过在观测值之间求差，以消除具有相关性的误差，提高定位精度。而运动点位置是通过确定该点相对基准站的相对位置实现的。 2、根据定位时接收机天线的运动状态： 静态定位：如果在定位过程中，用户接收机天线处于静止状态，或者更明确地说，待定点在协议地球坐标系中的位置，被认为是固定不动的，那么确定这些待定点位置的定位测量就称为静态定位。 动态定位：如果在定位过程中，用户接收机天线处在运动状态，这时待定点位置将随时间变化。确定这些运动着的待定点的位置，称为动态定位。 3、根据定位时效： 实时定位：在用户站接收到GPS卫星信号的同时计算出定位结果。 事后定位：在测后进行有关的数据处理，求得用户站的定位结果。 4、根据观测值类型： 伪距测量：利用C/A码伪距或P码伪距作为观测量进行定位测量。 载波相位测量：利用L1载波或L2载波测得的载波相位伪距作为观测量进行定位测量。 二、GPS静态定位原理 1、概述 GPS测量定位的分类 A：依定位时的状态 动态定位 静态定位 B：依定位模式 绝对定位（单点定位） 相对定位 差分定位 C：依定位采用的观测值 伪距测量（伪距法定位） 载波相位测量 D：依时效 实时定位
事后定位 E：依确定整周模糊度的方法及观测时段的长短 常规静态定位 快速静态定位 2、静态绝对定位原理（测码伪距定位） •静态绝对定位是在接收机天线处于静止状态下，确定测站的三维地心坐标。 •定位所依据的观测量，是根据码相关测距原理测定的卫星至测站间的伪距。 •由于定位仅需使用一台接收机，速度快，灵活方便，且无多值性问题等优点，广泛用于低精度测量和导航。 伪距法单点定位 ▪DOP值– Dilusion Of Precision（几何精度因子） ▪PDOP（三维位置精度因子） ▪HDOP（水平分量精度因子） ▪VDOP（垂直分量精度因子） ▪GDOP（反映卫星空间几何分布对接收机钟差和位置综合影响的精度因子） ▪TDOP（钟差精度因子） 3、静态相对定位原理（测相伪距定位） 静态绝对定位，由于受到卫星轨道误差、接收机钟不同步误差，以及信号传播误差等多种因素的干扰，其定位精度较低，2～3h C/A码伪距绝对定位精度约为±20m，远不能满足大地测量精密定位的要求。而静态相对定位，由于采用载波相位观测量以及相位观测量的线性组合技术，极大地削弱了上述各类定位误差的影响，其定位相对精度高达10-6～10-7，是目前GPS定位测量中精度最高的一种方法，广泛应用于大地测量、精密工程测量以及地球动力学研究。（1）静态相对定位的一般概念 用两台接收机分别安置在基线的两端点，其位置静止不动，同步观测相同的4颗以上GPS卫星，确定基线两端点的相对位置，这种定位模式称为静态相对定位。 在实际工作中，常常将接收机数目扩展到3台以上，同时测定若干条基线。这样做不仅提高了工作效率，而且增加了观测量，提高了观测成果的可靠性。（2）载波相位观测方程及其线性化 载波相位测量（一） ▪伪距测量的局限性–观测值的精度低 ▪载波相位（Carrier Phase）– L1、L2 载波相位测量（二） ▪载波相位的测定 ▪重建载波
GPS的测量原理及其应用
GPS的测量原理及其应用 1. GPS的测量原理介绍 1.1 GPS的概述 全球定位系统（GPS）是由美国国防部研发的一种卫星导航系统，可以提供全 球范围内的定位、导航和时间服务。GPS由一组卫星、地面控制站和接收设备组成，通过接收卫星发出的信号并进行计算，可以准确确定地球上的位置。 1.2 GPS的测量原理 GPS的测量原理基于三角测量的原理。GPS接收器接收到至少三颗卫星的信号后，通过测量这些信号的传播时间差，进而计算出接收器与卫星之间的距离。通过多个卫星的测距结果，可以确定接收器的位置。具体的测量原理如下： 1.接收卫星信号：GPS接收器接收到至少三颗卫星的信号，每颗卫星的 信号包含发送时间和卫星位置的信息。 2.计算传播时间：GPS接收器通过测量从卫星发出的信号到接收器接收 到的信号的传播时间，可以得到信号传播的时间差。 3.三角测量计算距离：GPS接收器知道信号的传播速度，并且具备卫星 的位置信息，因此可以通过信号传播时间差计算出接收器与卫星之间的距离。 通过至少三颗卫星的测距结果，可以利用三角测量的原理计算出接收器的具体位置。 1.3 GPS的测量误差 GPS的测量误差主要包括以下几个方面： •大气延迟：GPS信号在穿过大气层时会受到大气延迟的影响，造成测距误差。 •多路径效应：GPS信号在传播过程中可能会受到地面反射产生的多路径效应影响，导致测距结果不准确。 •接收器误差：GPS接收器本身存在一定的误差，包括时钟误差、信号处理误差等。 •卫星几何因素：如果接收器所接收的卫星都在同一方向，测距结果将会不准确。因此，接收到的卫星位置越分散，测距结果越准确。
GPS测量原理及其应用复习资料
GPS测量原理及其应用 第一章绪论 一：全球导航卫星系统GNSS 美国的GPS系统，俄罗斯的GLONASS系统，欧盟的伽利略（GALILEO）系统和中国的北斗二号卫星导航定位系统。 二：GPS系统组成合各部分的作用 包括三大部分：空间部分——GPS卫星星座；地面控制部分——地面监控系统；用户设备部分——GPS信号接收机。 GPS工作卫星及其星座的作用： 1)提供星历和时间信息 2)发射伪距和载表信息，提供其他辅助信息 地面监控系统的作用： 1)监测卫星是否正常工作 2)跟踪计算卫星的轨道参数并发送给卫星 3)保持各颗卫星时间同步 GPS接收机的作用： 接受GPS卫星发射的无线电信号，获得必要的信息并经数据处理完成定位工作。 三：GPS系统的特点 定位精度高；观测时间段；测站间无需通视；可提供三维坐标；操作简便；全天候作业；功能多、应用广 第二章坐标系统和时间系统
各时间系统的应用 1)恒星时：以春分点为参考点，由春分点的周日视运动所定义的时间系统为恒星时系统。恒星时在天文学中有着广泛的应用。2）平太阳时MT：以平太阳为参考点，由平太阳的周日视运动所定义的时间系统为平太阳时系统，平太阳时与日常生活中使用的时间系统是一致的。 3）世界时UT：以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时定义为世界时UT，用于天球坐标系与地球坐标系之间的转换计算。4）原子时：这一时间尺度被广泛用于动力学作为时间单位。5）协调世界时：既保持时间尺度的均匀性，又能近似地反映地球自转的变化。 第三章卫星运动基础及GPS卫星星历 一：人造卫星所受的作用力有地球对卫星的引力，太阳、月亮对卫星的引力，大气阻力，太阳光压，地球潮汐力等。二体问题是忽略所有的摄动力，仅考虑地球质心引力研究卫星相对于地球的运动，在天体力学中，称之为二体运动。 二：GPS卫星星历分为预报星历和后处理星历。 三：GPS卫星广播星历预报参数(p40) 第四章GPS卫星的导航电文和卫星信号 一：GPS卫星的导航电文（简称卫星电文） 是用户用来定位和导航的数据基础。它主要包括：卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态信息以及C/A码转换到捕
gps技术的原理及应用pdf
GPS技术的原理及应用 一、 GPS技术的原理 GPS（全球定位系统）是一种利用卫星信号进行定位的技术。它由一组卫星、 接收器和计算机组成，通过测量接收器和卫星之间的信号传播时间来确定位置信息。其原理可以简要概括如下： 1.卫星定位：GPS系统由一组24颗卫星组成，它们以不同的轨道分布 在地球的周围。每颗卫星通过精确的轨道信息和时钟信号向地面发送信号，接收器通过接收这些信号来确定卫星的位置。 2.接收器测距：接收器接收到来自多颗卫星的信号后，通过测量信号 传播时间来计算距离。接收器内部的时钟会与卫星信号进行比较，从而得出信号传播的时间差。 3.三角定位：接收器通过同时接收多颗卫星的信号，计算出每颗卫星 和接收器之间的距离后，利用三角定位原理确定接收器的位置。至少需要接收到三颗卫星的信号才能进行定位计算。 4.误差校正：GPS系统中存在一些误差，例如信号传播延迟、钟差误差 等。为了提高定位的精度，接收器会进行误差校正，包括对卫星轨道、时钟误差等进行补偿。 二、 GPS技术的应用 GPS技术在日常生活和各个领域中有着广泛的应用，下面列举了几个典型的应 用场景： 1.车辆导航：GPS作为车机导航系统的核心技术，在城市道路和高速公 路上提供精确的导航信息，帮助驾驶员准确找到目的地。车辆导航系统可以根据GPS定位的准确位置和导航数据，提供实时路况、交通信息和建议的行驶 路线。 2.物流追踪：GPS技术可以用于货物和物流车辆的追踪和定位。通过将 GPS接收器安装在物流车辆上，可以实时监控货物运输过程中的位置和状态，提高物流管理的效率和可视化程度。 3.航空航天：GPS在航空航天领域有着重要的应用。飞行员可以通过 GPS系统准确定位飞机的位置和航向，实现精确导航和自动驾驶。此外，GPS 还在航空领域中用于时钟同步、航路管理等方面。
GPS 原理及其应用考点汇总
GPS 原理及其应用考点汇总 1、GPS系统包括三大部分：空间部分——GPS卫星星座；地面控制部分——地面监控系统；用户部分——GPS接收机。 2、GPS系统的空间部分由21颗工作卫星及3颗备用卫星组成，它们均匀分布在6个近似圆形轨道上。 3、GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。 4、GPS卫星位置采用WGS-84大地坐标系。 5、GPS系统中卫星钟和接收机钟均采用稳定而连续的GPS时间系统。 6、GPS卫星星历分为预报星历(广播星历)和后处理星历（精密星历）。 7、GPS接收机依据其用途可分为：导航型接收机、测地（量）型接收机和授时型接收机。 8、在GPS定位工作中，由于某种原因，如卫星信号被暂时阻挡，或受到外界干扰影响，引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累积计数，这种现象称为整周跳变（周跳） 9、根据不同的用途，GPS网的图形布设通常有：点连式、边连式、网连式和边 点混合连接四种基本方式。选择什么样的组网，取决于工程所要求的精度、野外条件及GPS接收机台数等因素。 10、卫星定位中常采用空间直角坐标系及其相应的大地坐标系，一般取地球质心为坐标系原点。 11、我国目前常采用的两个国家坐标系是1954年北京坐标系和1980年国家大地坐标系。 12、GPS接收机的天线类型主要有：单板天线；四螺旋形天线；微带天线和锥形天线。 13、GPS接收机主要由GPS接收机天线单元、GPS接收机主机单元和电源三部分组成。 14、单站差分按基准站发送信息的方式来分，可分为、位置差分伪距差分和载波相位差分。 15、与信号传播有关的误差有电离层折射误差、对流层折射误差及多路径效应误差。 16、GPS的数据处理基本流程包括数据采集、数据传输、数据预处理、基线结算、GPS网平差。
GPS原理与应用
第一章 1.1什么是ＧＰＳ 全球定位系统〔GPS是一个空基全天侯导航系统,它由美国国防部开发,用以满足军方在地面或近地空间内获取在一个通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。 1.2GPS组成 空间星座部分、地面控制部分、用户接收部分 1.3GPS特点 观测站之间不需要通视、提供三维坐标、定位精度高、操作简便、观测时间短、全天候24小时作业 1.4什么是定位 确定点在某一坐标系中的位置 1.5原始的定位方法 利用天体进行定向：日、月、特别的星体、自然现象：植物的生长态势〔如苔藓、采用人造的器械：司南,指南针 1.6常规〔地面定位方法的局限性 观测点之间需要保证通视、需要事先布设大量的地面控制点/地面站、无法同时精确确定点的三维坐标、观测受气候、环境条件限制、受系统误差影响大,如地球旁折光、难以确定地心坐标 1.7GPS的发展概况 1957年10月4日第一颗人造卫星SputnikI发射成功。1958年12月开始设计NNSS–TRANSIT,即子午卫星系统。1964年1月该系统正式运行。1967年7月系统解密以供民用。1973年12月,美国国防部批准研制GPS。1992年,IGS成立。20XX5月1日,美国总统克林顿宣布,GPS停止实施SA。 1.8其它卫星导航系统 GLONASS〔俄Galileo伽利略计划〔欧北斗导航系统〔中 1.9GPS的应用 国防军事、搜索救援、气象观测、卫星定轨、交通、测量、遥感、电力 2.0北斗导航系统与GPS的区别 三球交会原理、快速定位、简短通信、精密授时 第二章
以地球质心为中心、半径为任意长大的一个球体 1.1天轴〔天极 地球自转轴的延伸直线,天轴与天球的交点 1.2黄道 地球公转轨道面与天球相交的大圆 1.3岁差 地球在日月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,使春分点在黄道上产生缓慢的西移现象,天文学中称为岁差。 1.4章动 在日月引力的作用下,瞬时北天极产生旋转,形成椭圆轨迹,其长半径约9.2’’周期约为19.6年的现象 1.5协议天球坐标系〔CIS 特定时刻的真天球坐标特定时刻的平天球坐标J2000.0的平天球坐标〔协议天球坐标 1.6极移 由于地球内部和外部的种种动力学因素,使得地球体对于自转轴产生相对运动,因而引起了地极的移动,这种现象称为极移。 1.7WGS-84坐标系 原点在地球质心,Z轴指向BIH1984.0定义的协定地球极〔CTP方向,X轴指向 BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点,Y轴和Z、X轴构成右手坐标系。它是一个地固坐标系。 1.8时间系统分类 世界时、力学时、原子时、GPS时 1.9常用坐标系关系 协议天球坐标〔岁差、章动旋转真天球坐标系〔旋转真春分点时角真地球坐标系〔极移旋转协议地球坐标 2.0恒星时 以春分点为参考点,春分点的周日视运动所确定的时间 2.1世界时 以平子夜为零时算起的格林尼治平太阳时
GPS原理与应用考试重点总结
GPS 原理与应用考试重点总结(风灵制作) 一填空： 1人类历史上诞生的第一代卫星导航系：子午卫星(导航)系统 2我们国家发展的全球定位系统是：北斗二代 3GPS 系统的基本功能是：导航，定位，测距，授时，测速，测时，测量 4GPS 定位基本原理是：空间后方交会 GPS 卫星扮演什么角色：空间动态已知点 5北京 2000 坐标系是地心坐标系 二简答 1、GPS 特点答： (1)导航：功能多，用途广；定位精度高；实时定位( 2)定位：观测站间无需通视；定位精度高；观测时间短；提供三维坐标；操作简便；全天候作业 2、 GPS 系统的组成 答： GPS 系统由三大部分组成：空间星座部分：由 24 颗 (3 颗备用)卫星组成。发送信号，用于测距和告知自身位置；地面监控部分：由监测站，主控站，注入站组成。监控、操纵系统，预报卫星轨道和钟差；用户设备部分：由 GPS 接收机，数据处理软件及其终端设备组成。接收信号，用于定位、测速和授(守)时。 3、 GPS 在测绘行业的应用：控制测量；工程测量；地形地籍测量；海洋测绘；航测、遥感4相对于传统测量模式， GPS 测量有哪些不足之处： GPS 短边测量精度较低；测量精度受外界工作环境的影响较大；起算点应为高等级的控制点；用 GPS 施测的市政工程测量控制点高程应用常规水准仪进行水准联测，保证高程精度满足市政工程建设的需要。 5、岁差和章动是怎样产生的 地球的形体接近于一个赤道隆起的椭球体，在日月引力和其他天体引力对地球隆起部分的作用下，地球自转抽在空间的指向产生移动，从而产生岁差和章动。 6、极移是怎样产生的：地球自转轴受到地球内部质量不均匀影响而产生相对于地球体本身的位置发生移动，从而产生极移。 7、我们国家参心坐标系有哪些 1954 年北京坐标系、 1980 西安坐标系、新 1954 年北京坐标系 8、独立坐标系是在怎样的情况下产生的 在我国许多城市和工程测量中，若直接采用国家坐标系，可能会因为远离中央子午线或测区平均高程较大，而导致长度投影变形较大，难以满足工程上或实用上的精度要求。当然，对于一些特殊的测量，如大桥施工测量、隧道贯通测量、水利水坝测量、滑坡变形监测等，若采用国家坐标系在实际应用中也很不方便。因此，基于限制变形、方便、实用、科学的目的，在许多城市和工程测量中，则会建立适合本地区的地方独立坐标系。 9、时间系统在 GPS 定位中有什么意义 1、GPS 卫星作为一个高空观测目标，其位置是不断变化的。在给出卫星运行位置的同时，必须给出相应的时刻。 2、GPS 定位是通过接收和处理 GPS 卫星发射的无线电信号来确定用户接收机(即观测站)至卫星间的距离，进而确定观测站的位置。因此，要精确测定观测站至卫星的距离，就必须精确的测定信号的传播时间。 3、由于地球的自转，在天球坐标系中，地球上点的位置是不断变化的。若要求赤道上一点的位置误差不超过 1cm，则时间的测定误差应小于 2*10 负 5 次方 s。 10、如何消弱电离层对 GPS 定位的影响： 1 利用双频观测量 2、利用电离层改正模型 3、利用同步观测值求差 4、选择有利观测时段(晚上) 5、载波相位观测和码相位观测取平均。 11、如何消弱对流层对 GPS 定位的影响： 1、在测站直接测定其气象参数并采用对流层模型加以改正 2、引入描述对流层影响的附加待估参数，在数据处理中一并求得 3、利用同步观
GPS原理与应用复习与思考附答案
《全球定位系统原理与应用》复习与思考 1、了解美国60年代初期研制的子午卫星导航系统组成 ①卫星星座：由六颗独立轨道的极轨卫星组成。（i =90°；T=107m；H=1075km） ②地面设有：4个卫星跟踪站；1个计算中心；1个控制中心；2个注入站；海军天文台（负责卫星钟差、钟频改正） 2、了解美国90年代初期建成全球定位系统（GPS）的系统组成 （i =55°；T=11h58m；H=20200km） ⑴卫星星座：由6个轨道，24颗卫星组成（卫星寿命7.5年）。 ⑵地面设有：①5个监测站：负责监测卫星的轨道数据、大气数据，经初处理后储存和传送到主控站；②1个主控站：根据各监测站资料，推算预报各卫星的星历、钟差和大气修正参数编制导航电文；对监测站的钟差、偏轨或失效卫星实行调控和调配。将电文、指令传送到注入站；③3个注入站：将导航电文、控制指令注入相应的卫星。 3、了解我国的北斗一号导航系统的组成，定位精度如何 系统组成：①卫星星座：由3颗同步静止卫星组成（其中1颗在轨备用）。（i =0°；T=24h 恒星时；H=36000km）。②地面仅有：一个中心站:负责系统测控、定位信号的发射与接收、用户坐标的解算与发布、双向授时等。 定位精度：平面精度±20m；垂直精度±10m。 4、GPS卫星的测距码（C/A码）如何产生有何作用 产生：测距码（C/A码）由卫星上的原子钟所产生的基准频率f0降频10倍产生，即fC=f0÷10=1.023MHz。 作用：测距码（C/A码）是普通用户用以测定测站到卫星距离的一种主要的信号。 5、掌握二进数列的模二和或者波形积的运算法则及其简单运算 模二和（不进位的加法运算）：运算法则：1⊕1=0；1⊕0=1；0⊕1=1；0⊕0=0 波形积：运算法则：(-1)×(-1)=1；1×1=1；(-1)×1=-1；1×(-1)=-1 6、认知和掌握两个结构相同m序列模二和后，在码相同步以及码相不同步时的自相关系数学表达的差异 自相关函数: R(t)=（L-Y）/（L+Y） 码相同步时：R(t)= -1/N= -1/(2n-1) 码相不同步时：R(t)= L /L=N/N=1 7、记忆卫星轨道开普勒六根数为的名称及代号 ①轨道椭圆的长半轴a；②轨道椭圆的偏心率e；③升交点的赤经Ω；④轨道面倾角i；⑤近地点角距ω；⑥卫星的真近点角V。 8、导航型GPS接收机可分为哪几种类型 船载型、车载型、机载型、星载型 9、测地型GPS接收机可分为哪几种类型 单站差分型、局域差分型、广域差分型 10、了解重建载波信号的方法和原理 方法：①相关法：通过码相关同步乘法装置获得载波信号和D码混合的解调信号，读解D码后可恢复载波信号；②平方法：接收机将收到的调制信号在相同步的情况下自乘恢复载波信号。 原理：将调制在载波信号上的测距码、数据码去掉，恢复载波信号的过程。 11、了解GPS接收机微处理器（CPU）的工作程序 ①开机自检，测定各通道时延值；②搜索锁定卫星信号，解译导航电文；③结合星历、
GPS测量原理与应用期末考试复习
测量原理及应用期末考试复习 第一章绪论 1.简述系统的特点有哪些？ ①定位精度高②观测时间短③测站间无需通视④可提供地心坐标 ⑤操作简便⑥全天候作业⑦功能多、应用广 2定位系统由哪几局部组成的？各局部的作用是什么？ 整个系统，它包括三局部： 〔1〕空间局部—卫星及其星座〔2〕地面控制局部—地面监控系统〔3〕用户设备局部—信号接收机。 作用：〔1〕①连续不断向地面发送导航和定位信号； ②接收地面站的指令，修正轨道偏差并启动备用设备； ③接收地面站发来的导航电文和其他信号； 〔2〕地面监测系统由一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。 主控站：①收集数据：收集本站及各监测站获得的各种数据； ②处理数据：处理收集的数据，按一定格式编制成导航电文； ③监测协调：控制和协调监测站、注入站和卫星的工作； ④控制卫星：修正卫星的运行轨道，发送启动备用设备指令。 注入站：将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器中。 监测站：接收卫星信号，为主控站提供卫星的观测数据。 〔3〕捕获卫星信号，〔计算出测站的三维位置，或三维速度和时间〕到达导航和定位的目的。 第二章坐标系统和时间系统 1 定位对坐标系有何要求？
〔1〕需把卫星及地面点的位置统一在一个坐标系内； 〔2〕需采用空间直角坐标系，以便于天球及地球坐标系进展转换； 〔3〕天球及地球坐标系的建立上应具有简便的变换关系。 2.定义一个空间直角坐标系条件有哪些? 〔1〕坐标原点的位置〔2〕三个坐标轴的指向〔3〕长度单位 384空间直角坐标系的几何定义？ 原点：地球的质心； 三轴指向：Z轴——国际时间局〔〕1984.0定义的协议地球极〔，〕方向； X轴——相应零子午面和赤道的交点〔经度零点〕； Y轴——构成右手坐标系。 4、简述定义时间系统和时间尺度的条件分别是什么？ 定义时间系统的条件：尺度(时间单位)；原点(历元) 定义时间尺度的条件：周期运动；该周期是连续稳定的；该周期可被观测和实验复现。 第三章卫星运动根底及卫星星历 1、开普勒轨道6参数分别是什么？各参数的作用？ ①轨道椭圆长半径a②轨道椭圆第一偏心率e；a 确定轨道椭圆形状和大小。 ③升交点赤经：升交点及春分点所对应的地心夹角称升交点赤经Ω④i轨道面倾角：卫星轨道平面及地球赤道面之间的夹角。Ω确定了卫星轨道平面及地球体之间的相对定向。 ⑤ω近地点角距：在轨道平面上近地点及升交点所对应的地心夹角。 ω确定轨道椭圆在轨道平面上的定向。 ⑥V真近点角：卫星及近地点所对应地心夹角,是时间的函数。 V 确定卫星在椭圆上瞬时位置。
GPS测量原理及应用复习名词解释与论述
第一部分：名词解释 春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点真近点角：在轨道平面上卫星与近地点之间的地心角距． 升交点赤经：在地球平面上，升交点与春分点之间的地心夹角． 近地点角距：在轨道平面上近地点与升交点之间的地心角距． 天球：指以地球质心为中心，半径r为任意长度的一个假想球体。为建立球面坐标系统，必须确定球面上的一些参考点、线、面和圈。 岁差：指由于日月行星引力共同作用的结果，使地球自转轴在空间的方向发生周期性变化。 章动：北天极除了均匀地每年西行以外,还要绕着平北天极做周期性的运动。轨迹为一椭圆。 极移：地球自转轴相对于地球体的位置不是固定的，地极点在地球表面上的位置随时间而变化的现象称为极移 历元：在天文学和卫星定位中，与所获取数据对应的时刻也称历元。 轨道：卫星在空间运行的轨迹 轨道参数：描述卫星轨道位置和状态的参数 卫星星历：描述卫星运动轨道的信息，是一组对应某一时刻的轨道根数及其变率预报星历：是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文传递给用户，经解码获得所需的卫星星历，也称广播星历 后处理星历：是一些国家的某些部门根据各自建立的跟踪站所获得的精密观测资料，应用与确定预报星历相似的方法，计算的卫星星历。 GPS卫星所发射的信号包括载波信号、P码（或Y码）、C/A码和数据码（或D 码）等多种信号分量，其中P码和C/A码统称为测距码。 （1）码的概念：表达不同信息的二进制数及其组合，称为码 （2）随机噪声码：对某一时刻来说，码元是0或1完全是随机的，这种码元幅度的取值完全无规律的码序列。 导航电文：导航电文是包含有关卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由C/A码捕获P码等导航信息的数据码（或D码）。 绝对定位：也称单点定位，是指在协议地球坐标系中，直接确定观测站相对于坐标原点（地球质心）绝对坐标的一种方法。 相对定位：用至少两台GPS接收机，同步观测相同的GPS卫星，确定两台接收机天线之间的相对位置。有静态相对定位和动态相对定位之分 静态定位：接收机静置在固定测站上，观测数分钟至2小时或更长时间，以确定测站位置的卫星定位，是不考虑轨道的有无、决定点位置的定位应用。
GPS的应用各章节知识点总结
GPS的应用各章节知识点总结 第一章绪论 1、GPS的应用：导航、授时、定位测量 2、卫星定位经历了三个发展阶段：卫星三角测量、卫星多普勒测量、GPS卫星定位测量 卫星三角测量：卫星仅作为一种空间动态观测目标，由地面通过拍摄卫星的位置而测定地面点的坐标。 卫星多普勒测量：利用地面跟踪站上的多普勒测量资料可以精确确定卫星轨道。定位原 理是基于“多普勒效应” 3、子午卫星系统：利用多普勒效应进行导航定位，也被称为多普勒定位系统。 （6颗卫星，6个轨道，轨道夹角30，轨道倾角90，卫星高度1075， 周期107min） 局限性：①一次定位所需时间过长 ②不是连续的、独立的卫星导航系统 ③效率低、精度低 4、GPS在各个领域的应用： ①军事：配备GPS的士兵；导航的导弹；核潜艇；舰载飞弹 ②交通运输：航运、航空搜索；陆路交通（车辆导航、监控）；船舶远洋导航和进 港引水 ③测量：建立和维持全球性的参考框架； 板块运动和监测； 建立各级国家平面控制网； 布设城市控制网、工程测量控制网，进行各种工程测量； 在航空摄影测量、地籍测量、海洋测量中的应用。 ④其他：精细农业；遥感；卫星定轨；资源勘探；GPS气象学；个人旅游… 5、美国政府的GPS政策 SPS：标准定位服务，使用C/A码，民用 PPS：精密定位服务，可使用P码，军用 SA：选择可用性技术；1991.7.1-2000.5.2；人为降低普通用户的测量精度；方法：降低星历精度（加入误差）；卫星钟加高频抖动（短周期，快变化） AS：反电子欺骗技术；1994.1.31-今天；P码加密。P+W→Y 6、GPS现代化： ①在Block IIＲ卫星的L2载波上调制C/A码，在Block II F卫星中增加f =1 176.45MHz的民用频率； ②增强卫星信号强度，增加抗干扰能力； ③增设新的军用码(M码)，与民用码分开，并具有更好的保密性和抗干扰能力； ④使用新技术，以阻止或干扰敌方使用GPS； ⑤军用接收机具有更好的保护装置，特别是抗干扰能力，具有快速初始化功能。 7、其他卫星导航系统： ①GPS：6个轨道面；平均轨道高度20200km；轨道倾角55度；设计星座：24； 周期11h58min（估计地球自转，地球-卫星的几何关系每天提前4min重复一次）保证在每天24小时的任何时刻，在高度角15度以上能够同时观测到4颗以上卫星 ②GLONASS（俄罗斯）；系统构成：卫星星座；地面控制部分；用户设备； 卫星数24，轨道3，倾角64.8度；高度19390km；运行周期11h15min