GNSS和GPS的基本原理和测量应用

GNSS和GPS的基本原理和测量应用06.06.2020，第1页主要内容1. GNSS简介2. GPS的组成和基本原理3. GPS的测量和应用1. GNSS的概念GNSS是“全球导航卫星系统”的缩写. 翻译为“全球卫星导航系统”，不适合翻译为“全球卫星导航系统”. “全球导航”相对于陆基区域导航而言，反映了卫星导航的优越性. 目前，许将GNSS和GPS与其他系统并排放置，但是GPS制造商已经推出了GNSS. 有一个问题: GNSS是单个系统还是集成系统？早在1990年代中期，欧盟就一直在制定一项雄心勃勃的民用全球导航卫星系统计划，即全球导航卫星系统. 该计划分两个步骤实施: 第一步是建立第一代全球导航卫星系统（当时称为GNSS-1），该系统全面利用了美国的GPS系统和的GLONASS系统. 后来完成，如图EGNOS所示. 第二步是建立一个完全独立于美国和GL的OGNaAliSleSo系统的GPS系统，该系统由联邦在建立. 自世界之初以来，G球，N向导，S路线，S卫队和卫星系统就不是单个的卫星用户星座系统，而是包括GPS和国际卫星在内的对地静止卫星轨道观测网络完整性监控网络可在地面上导航. 地球站地面监视与控制系统广域差分观测网络最早出现在GLONASS，GNSS19731982197819851，GLONASS与GPS类似，是的天基导航系统；它的前身CICADA和子午线系统，于1965年设计，有12颗卫星；苏联军队在1970年代中期启动了GLONASS计划. 1982年10月12日发射了第一颗GLONASS卫星. 1996年1月18日，完成了24颗卫星的布局. 卫星具有全部工作能力. 由于经济原因，现在是天上的GLONASS卫星仅为GLONASS06.06.2020，第82页，伽利略（Galileo）背景: 缺少在轨的GLONASS卫星，GPS在市场上占主导地位GLONASS，GPS受军方欧盟控制: 国际民用控制系统或欧盟自己的民用导航系统功能: 共享系统独立于GPS，无需增强，适用于海，陆和空.

参加有偿建设. 阶段: （1）2000年之前，可行性评估或定义（2）2001〜2005年，开发和测试（3）2006〜2007年，部署（4）2008年，商业运营欧盟为何重视伽利略计划？首先，打破美国的这种垄断地位已在欧盟赢得了可观的市场份额. 权威部门预测，伽利略计划将在欧盟创造150,000个高科技工作岗位. 每年的经济效益将高达100亿欧元；仅航空和航海终端设备的销售在2008-2020年将获得150架. 1亿欧元的收入？第二，欧盟对该项目的开发可以为欧洲联盟正在大力推动的欧洲共同安全防御政策服务. 第三，欧盟认为，没有科学和技术上的领导地位，欧盟在未来的许多事务中就不会占主导地位. 伽利略计划的过程？主要困难: 巨大的投资: “伽利略系统”的成本高达36亿欧元. 美国政府坚决反对: 美国的干预在一定程度上推迟了“伽利略”计划的通过. 各国的态度: 美国: 美国说“伽利略”计划是一个非常糟糕的计划法国: 对美国的垄断德国，荷兰，英国不满意: 经济伽利略计划概述？伽利略计划的资金预计将达到32亿至36亿欧元？该系统由30颗高轨道卫星组成. 该成分分布在三个轨道表面上，轨道高度为24,000公里，倾斜角为56度. 基础设施包括天基和地面组件.

？Satellite将为用户提供准确的时间和误差小于1米的全球精确定位服务，与美国GPS和GLONASS竞争市场. Galileo系统的特征与GPS和GLONASS相比gnss应用与方法，Galileo系统具有更高的起点，吸收了许多GPS和GLONASS经验，并且具有许多优势. 从设计目标的角度来看，伽利略系统的定位精度优于GPS. 如果GPS仅能找到街道，则伽利略系统可以找到车库门. 伽利略系统为地面用户提供三种信号: 免费. 伽利略系统的主要特征是多频，多服务和多用户. 除了其定位和导航功能外，它还具有全局搜索和救援功能. 为此，每个伽利略卫星还配备了一个救援收发信机，该收发信机从遇险用户那里接收请求信号，并将其转发给地面救援协调中心，由该中心组织遇险用户的救援. 同时，伽利略系统还向遇险用户发送救援安排通知，以便遇险用户可以等待救援. 伽利略系统的另一个优点是它可以与GPS和GLONASS在多个系统中兼容. 伽利略可以从各种系统收集数据或通过每个系统的伽利略系统提供服务. 伽利略系统提供两种服务，即免费服务和付费服务.

具体分为六类: 开放服务: 此服务免费提供给全球用户. 商业服务: 这种服务主要在公共服务中提供其他服务，例如将加密数据添加到公共服务中，以及通过结合Galileo系统和无线通信网络来实现航空通信. 生命安全服务: 此服务通常仅用于运输，船只入境和铁路公共定期服务（公共定期服务）: 此服务仅适用于欧盟成员国. 提供与欧洲密切相关的军事，工业和经济服务，例如: 国家安全，紧急救援，公共安全，警惕以及紧急能源，运输和通讯. 区域组织将由本地组件提供导航服务: 增强的导航和定位服务是根据区域的特定需求通过区域增强系统向用户提供的. 该服务可以提供更精确的定位和计时服务. 搜救服务3.北斗系统？目的: 快速定位gnss应用与方法，实时导航，短时通信，精确计时？星座由两颗地球同步轨道卫星组成，卫星结构简单. 北斗卫星导航系统采取三步走的战略: 第一步，1994年开始建设北斗卫星导航测试系统，2000年形成区域有源服务能力. 第二步，建设北斗卫星导航系统，并在2012年左右形成覆盖亚太大部分地区的服务能力.

第三步，即2020年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力. PS: “北斗”卫星导航测试系统（也称为“双星定位导航系统”），工程代码: “ Beidou-1”自2000年以来，中国成功发射了4枚“北斗导航测试卫星”，并建造了“ Beidou-1”该系统具有中国及其周边地区的定位，定时，消息传送和GPS广域区分功能，并且在测绘，电信，水利，交通，渔业，勘探，森林防火和国家安全的影响. 2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式发布，北斗导航正式向亚洲提供被动定位，导航和计时服务. 太平洋地区群用户解决方案的地面数据处理中心可以: ？使用北斗用户的实时运行轨迹和相关地图进行导航和控制动态用户？远程测量北斗用户的工作状态，警告用户故障，并识别用户，控制用户使用？响应并答复组用户对下级用户的定位的审查. 2. GPS的组成和基本原理. GPS系统由空间部分组成: 提供星历和时间信息，传输伪距和表加载信号以及提供其他辅助信息. 用户设备部分: 接收卫星信号记录处理数据地面控制部分: 中央控制系统实现时间同步跟踪卫星以用于轨道确定GPS系统组成空间部分24颗卫星（21 + 3）6个轨道平面55？轨道倾角20200 km轨道高度（地面高度）11小时58分钟，轨道时间超过5小时出现在地平线上方，每天凌晨4分钟出现在地球上的任何地方. 可以同时观察到4-11颗海拔高度大于15的卫星.

1 G主P控制S站系统: 将Co系统按组划分为sp-rin-gs（地面keromen rado控制. 四平级人员）点. 三个注射站: 上生（上生群岛），迭加加西亚（迭戈加西亚），夸贾林（卡瓦加兰）. 5个监测站: 以上主要控制站，注入站和（）. Colorado Springs5 5HawaiiAscencionDiego Garciakwajalein主站GPS系统组成-地面控制部分: 其作用是根据GPS上的监测站的观测数据计算卫星星历表和卫星时钟校正参数，并将这些数据通过注入站注入卫星；同时，它还控制卫星并向卫星发出指令. 当工作卫星发生故障时，它会分配备用卫星以替换发生故障的工作卫星. 三个注入站: 将卫星星历和主控站计算出的卫星时钟校正值注入到卫星中. 5个监视站: 接收卫星信号，监视卫星的接收卫星信号，监视卫星的工作状态，并将其传输到主控制站. GPS系统的组成-用户设备部分是根据原理，目的和功能进行分类的. 导航型接收机大地接收机载波频率单频接收机双频接收机工作原理方型接收机混合接收机干涉接收机信道类型多信道接收机顺序信道接收机GPS系统组成-用户设备部分手持导航GPS机，精度5-15mGPS系统组成用户设备部件测量类型GPS接收机，最大精度1mm + 1ppm主机箱记录主机天线天线导线GPS基本原理-测距距离=信号传输时间x光速XllVl GPS定位误差分类卫星星历误差GPS卫星相关误差卫星时钟误差SA干扰误差和与传播路径有关的误差电离平流层对流层折射多径效应GPS接收机相关误差接收机时钟差接收机位置误差接收机天线相位中心偏差GPS基本原理二维三边测量法吴北京西安广州GPS三维三边测量法的基本原理R1 R3R23球在一个点相距3个距离处相交我们的观点2可以通过使用相RI解决相交来计算表面上球的值. 纬度，经度和海拔的基本原理GPS定位过程3只能通过观测4颗以上的卫星来解决点的位置2从观测卫星到地面点的距离的空间距离4使用星历表确定点的位置接收卫星的数据5参数校正1空间距离的测量是GPS定位的基本原理吗？卫星充当“轨道控制站”吗？测量与时间有关的每颗卫星的伪随机码？通常，GPS使用便宜的时钟.

它们的精度远低于卫星的空中时钟吗？波以光速传播（距离=速度x时间）？时钟误差与测距精度之间的关系: 1/10秒时钟错误= 30,000 Km测距错误？ 1 / 1,000,000秒时钟误差= 300 m测距误差GPS测量应用程序-单点定位一个观测站接收用于定位的信号. 原则上，它类似于后方交叉口的位置. ？使用虚拟距离观察？精度很差，只能消除GPS测量应用中的时钟误差-单点定位精度理论上，在SA条件下，使用C / A代码实现单点定位精度可以达到10-30m. 单点定位如下: 平面位置的精度为+/- 100 m？高程的精度为+/- 160 m. 单点定位的应用自然资源测量城市规划环境测量GPS测量应用相对定位以确定同步一种定位方法，用于跟踪同一GPS卫星信号的多个之间的相对位置. ？至少一个接收机放置在称为主站的已知坐标点上，而放置在未知点称为被测站或移动站. ？高精度GPS测量应用中的静态相对定位方法: 使用两个或多个GPS，分别放置在每个基线的端点上，同步观察超过四颗卫星0.5到1小时，基线长度在20公里之内.

每个基线构成一个网状封闭图，随后进行总体调整. 用途: 它是最高精度的操作模式. 它主要用于大地测量，控制测量，变形测量和工程测量. 精度: 可以实现5mm + 1ppm的静态相对定位-基准测量基准站AB移动站GPS测量应用程序-实时动态测量传统的GPS测量方法（例如RT静态K状态），快速静态，动态测量仅需事后通过计算可以得到厘米级的定位精度，RTK是一种可以实时获得现场厘米级定位精度的测量方法. 它采用了载波相位动态实时差分方法，大大提高了现场操作的效率. GPS测量应用实时动态测量（RTK）实时传递校正值RTK基站定位精度为厘米级移动站GPS测量应用实时动态测量（RTK）GPS相对定位后处理测量方法基站静态相对定位模式动态相对定位模式VRS测量技术GPS实时差分定位RTK技术缺点: 用户需要设置本地参考站. 误差随距离增加. 误差的增长限制了流动站与基准站之间的距离，通常小于15公里. 精度为10mm + 1ppm，并且可靠性随着距离的增加而降低. VRS在VRS测量技术的虚拟参考站解决方案中的特点和技术优势: 在虚拟参考站解决方案中，VRS的实施将使一个地区的测绘工作成为一个有机的整体. 这改变了以前的“单一作战”. GPS运行情况. 同时，它使GPS技术的应用更加广泛，其准确性和可靠性得到了进一步的提高. 最重要的是，建立GPS网络的成本已大大降低.

第一个VRS技术卫星定位服务系统在我国深圳建成. 什么是VRS测量技术？移动站不接受实际参考站的实际观测数据，而是通过定位误差校正的虚拟观测数据，即RTK主站，它不是实际的物理主站，而是生成经过的人工近移动台. 经过处理的虚拟主站，这种网络定位技术称为虚拟参考站动态定位技术，简称为VRS-RTK + GPS卫星定位技术宽带网络数据通信技术+手机移动数据传输技术VRS测量技术控制中心整个系统ͳ固定站固定参考站是固定的GPS接收系统，分布在整个网络中，VRS网络可以包括无数个站，以构成GPS设备Internet访问模块. 用户部分是用户的接收用户分机，以及用于通信的无线Modem. 无线互联网接入设备和接入帐户VRS接入帐户VRS测量技术原理和过程GPS GPSGPSBS1基站间距约50公里基站ADSLBS2基站GPS原始观测数据→GPSBS3基站վ超短基线VRS-RTK解决方案室内部控制距控制组系统约50公里. BS4虚拟VRS伪基站流动站被测点GPS单点定位坐标（NMEA）GSM / GPRS＆NTRIP通信协议虚拟观测数据（RTCM）BS5BS6区域虚拟插入并计算水平校正计算和GPS参考站的计算基础中的ADSLGPS测量参数׼׼վվGPS原始观测数据→核心的计算VRS测量技术的优点VRS覆盖范围: VRS网络可以有多个站，但至少需要3个VRS主要优点相对于传统的RTK，成本将大大降低，提高了精度，精度始终为±1〜2cm. 提高可靠性лл！

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