GPS测量数据处理

❖ 作用
➢ 跟踪、捕获卫星信号 ➢ 进行信号处理
GPS信号接收机 天线单元
➢ 测定位置、速度和时间
❖ GPS信号接收机的构成
➢ 天线单元
接收单元
➢ 接收单元
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GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理>第一章 GPS定位原理概述
第二节 GPS信号
▪ GPS信号的基本组成部分（信号分量）
全球定位系统（GPS）是以卫星为基 础的无线电导航定位系统，具有全能性 （陆地、海洋、航空和航天）、全球性、 全天候、连续性和实时性的导航、定位和 定时的功能。能为各类用户提供精密的三 维坐标、速度和时间。
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GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理 > 前言 > 课程目的
▪ 类型（目前）
▪ C/A（C1） ▪ 码速：1.023MHz ▪ 码元长度：293m
▪ P(Y)1、 P(Y)2 ▪ 码速：10.23MHz ▪ 码元长度：29.3m
课程目的
❖ 了解和掌握利用GPS定位技术建立控制网的基 本原理和方法
❖ 了解和掌握GPS数据处理的基本原理和过程 ❖ 了解商用数据处理软件及其使用
➢ 如：TGO软件（Trimble Geomatics Office）
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GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理 > 前言> 教学内容
教学内容
❖ 教学内容
➢ GPS定位原理概述 ➢ 坐标系、基准和坐标系统 ➢ GPS静态定位在测量中的应用 ➢ GPS网的技术设计及布网方法 ➢ GPS测量数据处理
❖基线解算 ❖GPS高程 ❖GPS基线向量网平差
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朱智勤
GPS测量数据处理 > 前言 > 教学要求及学习方法
▪ 载波（Carrier Phase） ▪ 测距码（Ranging Code） ▪ 导航电文（Navigation Message/Data
Message）
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GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理>第一章>第二节 GPS信号
GPS信号的生成
基准频率
卫星电文
▪ 作用：
▪ 监测和控制卫星运行 ▪ 编算卫星星历（导航
电文） ▪ 保持系统时间。
主控站
太
大
印
西
度
平 洋
洋
洋
监测站
注入站
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朱智勤
GPS测量数据处理>第一章>第一节 GPS的系统组成
GPS系统的用户设备部分
❖ 组成
➢ GPS信号接收机及辅助设备
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朱智勤
GPS测量数据处理>第一章>第一节 GPS的系统组成
GPS的系统组成——空间部分
GPS卫星星座
–设计星座：21+3
• 21颗正式的工作卫星+3颗活动的备用卫 星
• 6个轨道面，平均轨道高度20200km，轨 道倾角55 ，周期11h 58min（顾及地球自 转，地球-卫星的几何关系每天提前4min重 复一次）
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朱智勤
GPS测量数据处理
前言
❖GPS应用概述 ❖课程目的 ❖教学内容 ❖教学要求及学习方法
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GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理 > 前言
什么是GPS？
GPS的英文全称是Navigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System，简称GPS，有时也 被称作NAVSTAR GPS。 其意为“导航星测 时与测距全球定位系统”,或简称全球定 位系统。
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GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理>第一章>第二节 GPS信号
GPS卫星信号结构——载波
▪ 载波
▪ 作用：搭载其它信号，也可用于测量（测距）。
▪ 类型
▪ 目前 ▪ L1：频率：1575.43MHz，波长：19cm ▪ L2：频率：1227.60MHz，波长：24cm
▪ 现代化后增加
▪ L5：频率： 1176.45MHz，波长：26cm
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朱智勤
GPS测量数据处理>第一章>第二节 GPS信号
GPS卫星信号结构——测距码
▪ 测距码
▪ 属于伪随机噪声码 – PRN码（Pseudo Random Noise ）
• 保证在每天24小时的任何时刻，在高度 角15以上，能够同时观测到4颗以上卫星
–当前星座：28颗
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朱智勤
GPS测量数据处理>第一章>第一节 GPS的系统组成
GPS的系统组成——地面控制部分
GPS的地面控制部分
▪ 组成：
▪ 主控站（1个） ▪ 监测站（5个） ▪ 注入站（3个）
教学要求及学习方法
❖要求
➢掌握基本概念、基本理论 ➢了解软件的操作使用方法
❖学习方法
➢注意理论与实践相结合
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GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理
第一章 GPS定位原理概述
❖第一节 ❖第二节 ❖第三节 ❖第四节 ❖第五节 ❖第六节
GPS系统的组成 GPS信号 SPS和PPS GPS定位的常用观测值 GPS定位的误差源 GPS定位方法
GPS 测量与数据处理
武汉大学测绘学院 卫星应用研究所
朱智勤
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目录
❖ 前言 ❖ 第一章 GPS定位原理概要 ❖ 第二章 坐标系、基准和参考框架 ❖ 第三章 GPS静态定位在测量中的应用 ❖ 第四章 技术设计 ❖ 第五章 布网和作业方法 ❖ 第六章 GPS测量常用数据格式 ❖ 第七章 GPS基线解算 ❖ 第八章 GPS基线向量网平差 ❖ 第九章 GPS高程测量 ❖ 第十章 技术总结
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GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理>第一章 GPS定位原理概述
第一节 GPS的系统组成
❖ GPS系统由三部分组成
➢ 空间部分 （Space Segment）
➢ 地面部分 （Ground Segment）
➢ 用户部分 （User Segment）
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