GPS测量原理及其应用考试复习

1第一阶段：卫星仅作为观测目标

第二阶段：卫星仅作为已知点（美子午，苏圣卡达） Gnss（gps，北斗，伽利略，格洛纳斯）

2GPS系统的组成： 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

轨道是一个椭圆，可用一组参数来表示。

a（椭圆的长半径）、e（偏心率）——形状参数Ω（升交点赤径Ω）：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。

i（轨道面的倾角）：即卫星轨道平面地球赤道面之间的夹角。

Ω、i唯一的确定了卫星轨道平面地球体之间的相对向。 ω（近地点角距）：轨道平面上近地点A与升交点N之间的地心角距。表达了开普勒椭圆在轨道平面上的 定向。

Ω、i、ω——轨道定向参数。 f（真近点角）：在轨道平面上卫星与近地点之间的地心角距。

确定了任一时刻卫星在轨道上的位置。——位置参数。 预报星历：通过卫星发射的含有轨道信息的导航电 文传递给用户的，用户接收机接收到这些信号，经过解码器便可获得所需要的

卫星星历（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，它是根据监测站约一周的观测资料推算的）。

后处理星历：根据地面跟踪站所获得的精密观测资料计算而得到的星历，是一种不包含外推误差的实测星历。 根据定位所采用的观测值分为：伪距定位和载波相位定位 根据定位模式分为：绝对定位， 又称单点定位。即利用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—地球质心的绝对坐标。GPS绝对定位又分为静态绝对定位和动态绝对定位。静态定位精度为米级，动态定位的精度为10~40米。

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（坐标差）。是目前GPS定位中精度最高的一种定位方法。 分为静态和动态：动态又称差分定位：rtk，cors gps

GPS定位中，存在着卫星误差：卫星钟误差、相对论效应、星历误差；

信号传播：

①电离层：信号在传播时会发生折射。 ②对流层：信号在传播时同样会发生折射。 ③多路径效应

信号接收：

② 接收机钟差：接收机钟与卫星钟不同步。

②位置误差：对中、整平、水准器校正不好等。 多次观测对中，偶然误差

③天线相位中心：天线指北 小于5度 再差分处理

其他影响：

①地球潮汐：海潮、固体潮（随着月亮的运动，岩石层也随着起伏）

②地球自转的影响：

多路径效应：由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应。

产生原因：在GPS测量中，如果测站周围的反射物所反射的卫星信号（反射波）进入接收机天线，就会和直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离真值。

减弱措施：①选择合适的站址

多路径效应误差不仅与卫星信号方向有关、与反射系数有关，且与反射物离测站远近有关，至今无法建立改正模型。GPS测量时测站应：远离大面积水域，不宜选择在山坡、山谷和盆地中，离开高层建筑物。高度角大于15度

②对接收机天线的要求：在天线中设置抑径板，接收机天线对于极化特性不 同的反射信号应有较强的抑制作用

a bd2 2

式中：

δ——GPS基线向量的弦长中误差，既等效 距离误差，mm； a——GPS接收机标称精度中的固定误差， mm；

b——GPS接收机标称精度中的比例误差系 数，ppm;

d——GPS网中相临点的距离，km;

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。

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。

H大=H正+N

式中：N大地水准面与椭球面之间的差距。

GPS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

GPS信号接收机的主要任务：接收GPS卫星发射的无 线电信号，已获得必要的定位信息及观测量并经数据 处理而完成定位工作。

按接收机的用途分类：导航型接收机 测地型接收机 根据接收机所具有的通道种类可分为： 多通道接收机 序贯通道接收机 多路多用通道接收机 按接收机的载波频

率分类：单频接收机 双频接

收机 开普勒第二定律，在相等时间内，太阳和运动中的行星的 它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比 Gps ：24个卫星 20200km 1h45min 55度 2载波 现代化改造：27+3个卫星 4个载波 20年限 Gps周跳：屏幕扫描法 手工补图 插值拟合 星历：轨道参数和摄动改正参数组成 外业观测：1.天线安置，对中，整平，指北 2.观测作业：同步开机，同步关机，量天线高 3，观测记录，点名，点号，天线高，数据下载，备份，记录气象条件。 协调时：以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近与世界时的一种折中的时间系统，简称协调时 伽利略卫星：

该系统计划将由30颗中高度圆轨道卫星和2个地面控制中心组成，其中27颗卫星为工作卫星,3颗为候补。卫星高度为24126km，位于3个倾角为56度的轨道平面内，地面段包括全球地面控制段、全球地面任务段、全球域网、导航管理中心、地面支持设施、地面管理机构。用户端主要就是用户接收机及其等同产品，伽利略系统考虑将与GPS、GLONASS的导航信号一起组成复合型卫星导航系统，因此用户接收机将是多用途、兼容性接收机。“伽利略”的卫星则能发现1米长的目标。 免费的定位服务借助“伽利略”可实施自动交通指示，在事故盲点、道路转弯处及危险路口及时提醒司机，提高交通安全。同时，在发生紧急事件时，医疗、消防、警察公共服务部门可以利用更准确信号及时到达目的地。 需要付费的商业服务随着“卫星导航”能力的慢慢拓宽与深入，将拓展诸如移动通讯等新领域。尽可能开发联网手机卫星定位的潜在用途，比如帮助使用者找到最近的旅馆或者提款机