GPS的工作原理和应用

GPS在测绘工程概论中的原理和应用教学班: （教学班: 4（民用088班））学生: 王海龙: 200802524讲师: 讲师: 卫冠军GPS的工作原理和应用摘要1973 United国防部开始了一项GPS实验计划，因为GPS可以为全球用户提供连续，快速，高精度的3D坐标，3D速度和时间信息，因此受到美国政府和武装部队的高度重视. 列为美国重要的太空计划之一，已成为继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三次大型太空计划，整个计划耗资超过300亿美元，并已基本完成. 介绍全球定位系统的基本组成原理和社会科学的各个领域；全球定位系统的应用及未来发展的前景； 1. 全球定位系统的组成和原理PS GPS由三部分组成，即空间部分（空间卫星），控制部分（地面监视系统）和用户部分（用户设备）1.1卫星空间太空中的GPS卫星由24颗卫星，21颗工作卫星和3颗备用卫星组成卫星，其轨道参数如下: （a）分布在六个近似圆形的轨道中（b）每个轨道在赤道平面上这些平面彼此分开60度（c）赤道平面的相对倾斜角为两者均为55度（d）轨道的平均高度为20200公里（e）卫星的运行周期为11小时58分钟（f）原则上每个轨道都是展开的4卫星的轨道参数和配置可以确保无论在地球上还是在天空的任何地方，都可以看到4颗GPS卫星，这有利于全球范围内的实时定位，有利于提高定位精度.

1.2地面监控系统地面监控系统由1个主控制站，3个注入站和5个检测站组成. 1.3用户设备GPS接收设备用于卫星信号采集，信号处理，数据调整gps工作原理简述，坐标转换，导航计算，人机界面等. 用户设备通常包括GPS接收天线，用户接收处理器和控制显示器. 设备. 核心是接收处理器，缩写为GPS. 因为卫星的位置是准确的，所以在GPS观测中，我们可以获得卫星到的距离. 使用三维坐标中的距离公式并使用三个卫星，可以在考虑卫星时钟的情况下形成三个方程来解决观测问题在误差和之间实际上有4个未指向的位置（X，Y，Z）时钟. -1-知道数字，X，Y，Z和时钟差，因此需要引入第四颗卫星来形成4个方程来求解，以获得观测点的经度和纬度. 2. GPS的特征（a）GPS具有全球，全天候和连续导航的能力. 该系统可以提供连续，实时的三维空间坐标，三维速度和精确的时间，并具有良好的抗干扰性. （二）GPS具有很高的精度. 该系统的三维空间定位精度优于10m，三维速度精度优于3cm / s，时间精度为20至30ns. （C）GPS可以满足各种用户的需求.

该系统可用于铁路，航空，城市交通，农业，森林防火，地震预报，救援等. （D）GPS具有多种功能. 该系统可广泛用于导航，搜索，同心度，交通管理，时间服务，航拍，大地测量等. （E）GPS是连续输出，更新率很高，通常每秒一次，适合定位高度动态的移动用户； （g）GPS用户设备简单，购买成本低. 3. GPS的应用由于全球定位系统的上述优势，它已被广泛应用于许多领域. 3.1土地应用主要包括车辆导航，应急响应，大气物理观测，地球物理资源勘探，工程勘察，变形监测，地壳运动监测，市政规划控制等； GPS控制中心可以随时跟踪所有车辆的实时位置. 中心的电子地图可以准确显示车辆的当前状态（例如速度，行驶方向等），并且可以跟踪和运输重要的车辆和货物. 在测绘领域中的GPS卫星定位技术已被用来建立高精度的国家大地测量控制网络，以确定全球地球动力学参数；用于建立高精度的土地-土地联合测量和地球物理资源测量的土地大地测量基准；用于监视地球板块的运动状态和地壳变形；用于工程勘测，成为建立城市和工程控制网络的主要手段. 3.2海上应用包括确定远洋船舶的最佳航行路线，船舶的实时调度和导航，海上救援，海洋勘探，水文地质调查，海上平台的定位，海平面上升和下降的监视等. ; GPS在沿海和主要岛屿上建立了统一的海洋空间. 基准面: 为海洋测量提供统一的控制点；为诸如海上武器试验之类的军事活动提供定位保证；并在国际和国内各种海洋划界调查中提供位置基准.

通过GPS自动，连续，实时和高精度地采集沿海水汽含量信息对于监视和预测恶劣天气以及准确掌握天气系统的演变非常重要. GPS监控网络在沿海地区的部署可以提供由两块板块相互作用引起的地壳运动的高精度，实时和连续采集，为研究地震活动的时空迁移，预测位置提供了科学依据定量基础对防灾减灾具有重要意义. 3.3航空航天应用包括飞机导航，航空远程姿态控制，低轨道卫星轨道确定，导弹制导，航空救援和载人航天器保护探测. GPS技术是在充分吸收最新的现代科学技术成果的基础上开发的新一代导航定位系统. 因为它不仅提供了有效的导航和定位方法，而且还具有精确的计时功能，所以该系统有可能取代当前使用的许多导航系统. 这将对导航系统和整个导航系统的未来发展产生深远影响. 在此基础上，美国将GPS的发展作为实现导航现代化的核心，并计划将GPS用作单一的导航系统，并逐步淘汰现有的航空导航系统. 4. GPS的前景由于GPS技术具有全天候，高精度和自动测量的特性，它作为先进的测量方法和新的生产力，已被集成到国民经济建设，国防建设和社会发展的各个应用领域.

随着冷战的结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布从2000年至2006年，在确保不威胁美国国家安全的前提下，将取消SA政策， GPS民用信号的精度将在全球范围内提高. 使用C / A码的单点定位精度已从100米提高到20米，这将进一步促进GPS技术的应用，提高生产率，运行效率，科学水平和人们的生活质量，并刺激人们的生活. GPS市场的增长. 据有关专家的预测，在美国，2000年以后gps工作原理简述，仅车载GPS导航系统的市场就将达到30亿美元，而在我国，车载导航的市场也将达到50亿元. 可以看出，GPS技术市场的应用前景非常可观. 参考文献1. Elliott D. Kaplan（Elliot D. Card，“ GPS原理和应用（第二版）”，国防电子信息技术丛书，2007年）. 2.钱天觉，屈学林. GPS全球定位系统及其应用[M] . 北京: 北京海潮出版社，1993. 3.张守新. GPS卫星测量与定位的理论与应用[M]. 长沙: 国防科技大学出版社，1996. 4.张凤举，王宝山. “ GPS “定位技术[M]. 北京: 北京煤炭工业出版社，1997. 5.刘继宇. GPS卫星导航定位原理与方法[M]. 北京: 科学出版社，2003.

6. 李天文GPS原理与应用[M]. 北京: 科学出版社，2003. 7.金国雄. GPS卫星定位的应用与数据处理[M]. 上海: 同济大学出版社，1994. -3-在道路工程中，GPS目前主要用于建立各种道路工程控制网络，确定航测外部控制点等. 高等级公路的飞速发展对测量提出了更高的要求. 技术. 由于线路长，已知点少，不仅难以用常规的测量方法来部署网络，而且难以满足高精度的要求. 目前，中国已逐步采用GPS技术来建立该线路的第一级高精度控制网络. 例如，沪宁高速公路和沪杭高速公路的上海段使用GPS建立第一级控制网络，然后使用常规方法铺设线路进行加密. 实践证明，几十公里内的位置误差仅为2cm左右，达到了传统方法难以达到的精度，同时大大延长了施工周期. 浙江省测绘局利用Wild200GPS接收机的快速静态定位功能，实际测量了线路的所有初始测试导线，并快速，高精度地建立了数百公里的高速高速公路控制网络，取得了良好的效果. 结果. GPS技术还用于大型桥梁的控制测量中. 由于无需查看，它可以形成更坚固的网状形状，提高点位置的精度，同时对于检测常规测量的支点也非常有效. 例如，在江阴长江大桥的建设中，首先通过常规方法建立了一个高精度角网，然后使用GPS对该网进行了测试. GPS检测网络达到毫米级的精度，与传统的精度网络高度吻合.

GPS技术在隧道测量中也具有广泛的应用前景. 它的测量不需要目视检查，减少了常规方法的中间环节. 因此，它具有速度快，精度高，明显的经济效益和社会效益. 差分动态GPS主要用于数字地面模型的数据采集，控制点加密，中线放样，纵向截面测量以及道路测量中无内的精度超过2厘米. 因此，它可以用于线路控制网络的加密. GPS测量包含三维信息，可用于数据收集，中线放样和数字地面模型的轮廓测量. 在中线平面位置放样时，可以获得纵向截面. 在中线放样中，需要将基站的数据从数据链路实时传输到移动台，以提供移动台的实时位置. 由于GPS仪器不像经纬仪那样指示方向，因此需要将它们与CAD系统结合使用，以便可以在计算机屏幕上看到当前位置和设计坐标之间的差异. 机载动态差分GPS已用于航空测量. 它已在德国和加拿大成功. 载波相位差用于测量每个摄影中心的三维坐标，无需外部控制点测量，取得了良好的效果. [-4-

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