GPS测量教学电子教案
GPS测量教学电子教案
1、原理 2、我国GPS测量的常用坐标系 3、GPS静态定位在测量中的应用 4、南方测绘NG100一体化测量系统 5、GPS高程
2016/4/21
1
第一部分 原理
1 GPS测量的特点 2 GPS的历史和背景 3 GPS系统的组成 4 GPS卫星 5 GPS地面控制站 6 GPS用户设备 7 GPS系统现状 8 GPS定位原理 9 GPS测量 10 小结 2016/4/21
1000
5-6 1:47 10-11
20200
21+3 11:58 10-12
6
GPS与GLONASSS的主要特征比较
系统特征 载波频率GHz GLONASS 1.61,1.25 GPS 1.23,1.58
卫星高度km
卫星数 卫星周期h 卫星钟稳定度
2016/4/21
19100
21+3 11:15 10-11
2016/4/21 16
单点定位结果的获取
•
单点定位解可以理解为一个测边后方交会问题
•
•
卫星充当轨道上运动的控制点，观测值为测站至卫星的伪距(由时 间延迟计算得到)
由于接收机时钟与卫星钟存在同步误差，所以要同步观测4颗卫星， 解算四个未知参数：纬度 , 经度 , 大地高程 h , 钟差 t
17
应考虑与水准点相重合 ，或在网中布设一定密度的水准联测点。 点应设在视野开阔和容易到达的地方，联测方向。
可在网点附近布设一通视良好的方位点，以建立联测方向。
根据GPS测量的不同用途，GPS网的独立观测边均应构成一定的几何图形，基本 形式有：
P—为观测量(伪距)
R—为未知的测站点位矢量
15
《GPS测量电子教案》课件
《GPS测量电子教案》课件一、教学目标1. 了解GPS技术的概念和发展历程。
2. 掌握GPS系统的工作原理和组成。
3. 学会使用GPS设备进行位置测量和导航。
4. 能够分析GPS测量数据并应用于实际场景。
二、教学内容1. GPS技术的概念和发展历程GPS的定义和作用GPS的发展历程和里程碑事件2. GPS系统的工作原理和组成GPS卫星和地面控制站的工作原理GPS接收器的组成和功能三、教学方法1. 讲授法：讲解GPS技术的概念、发展历程、工作原理和组成。
2. 实践操作法：演示使用GPS设备进行位置测量和导航。
3. 数据分析法：分析GPS测量数据并应用于实际场景。
四、教学准备1. 准备PPT课件，包括文字、图片和动画等素材。
2. 准备GPS设备，包括手持式GPS接收器和车载GPS导航仪。
3. 准备实际场景案例，用于分析GPS测量数据的应用。
五、教学过程1. 导入：介绍GPS技术的概念和发展历程，引起学生兴趣。
2. 讲解：讲解GPS系统的工作原理和组成，引导学生理解GPS技术的基本原理。
3. 演示：演示使用GPS设备进行位置测量和导航，让学生直观感受GPS的实际应用。
4. 实践：让学生分组使用GPS设备进行实际测量，培养学生的动手操作能力。
5. 分析：分析GPS测量数据并应用于实际场景，提高学生的数据分析能力。
7. 作业：布置相关练习题，巩固学生对GPS技术的理解和应用。
六、教学评估1. 课堂问答：通过提问的方式评估学生对GPS技术概念和原理的理解。
2. 实践操作：观察学生在使用GPS设备时的操作准确性及熟练度。
3. 数据分析：评估学生对GPS测量数据处理和分析的能力。
4. 小组讨论：评估学生在团队合作中提出问题、解决问题和分享成果的能力。
七、教学拓展1. 介绍其他全球导航卫星系统（GNSS），如GLONASS、Galileo和BeiDou。
2. 探讨GPS在各个领域的应用，如交通、农业、地质勘探等。
GPS测量的原理与应用教案
GPS测量的原理与应用教案一、教学目标1. 了解GPS的概念和发展历程2. 掌握GPS的基本原理和工作原理3. 熟悉GPS在测量和定位中的应用4. 了解GPS测量的主要误差来源及影响5. 掌握GPS测量数据处理的基本方法二、教学内容1. GPS的概念和发展历程GPS的定义GPS的发展历程GPS的组成和功能2. GPS的基本原理和工作原理GPS卫星信号的传播原理GPS接收机的接收原理GPS定位的基本原理3. GPS在测量和定位中的应用GPS测量原理及方法GPS定位的应用领域GPS测量技术的优势和局限性4. GPS测量的主要误差来源及影响卫星误差接收机误差信号传播误差系统误差5. GPS测量数据处理的基本方法数据预处理数据平差与分析误差改正与消除三、教学方法1. 讲授法：讲解GPS的概念、原理和应用等内容2. 案例分析法：分析实际案例，让学生了解GPS测量技术的应用3. 实践操作法：引导学生进行GPS测量实验，掌握测量方法和数据处理技能4. 小组讨论法：分组讨论GPS测量中的问题，培养学生的合作能力四、教学准备1. 教材：GPS测量原理与应用相关教材2. 课件：制作PPT课件，展示GPS的相关图片和示意图3. 实验设备：GPS测量仪、计算机等4. 辅助材料：GPS测量案例、误差分析资料等五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、课堂表现和作业完成情况2. 实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能和数据处理能力3. 期末考试：设置相关试题，检验学生对GPS测量原理和应用的掌握程度六、GPS定位技术的基本操作1. GPS定位原理的深入讲解信号捕捉与解算单点定位与差分定位动态定位与静态定位2. GPS定位设备的操作使用GPS接收机的设置与使用卫星信号的搜索与锁定定位数据的获取与存储3. GPS定位数据的处理与分析数据格式与转换坐标系统与转换参数定位精度评估与误差分析七、GPS测量在地理信息系统中的应用1. 地理信息系统（GIS）简介GIS的概念与组成GIS的功能与应用领域GIS与其他地图信息系统的比较2. GPS数据在GIS中的应用空间定位与地理数据采集地形测绘与空间分析导航与路径规划3. GIS与GPS的集成技术GPS与GIS数据的融合实时GIS与移动GISWeb GIS与GPS的结合应用八、GPS在工程测量中的应用1. 工程测量中的GPS技术工程测量的基本概念GPS在工程测量中的优势GPS工程测量的应用实例2. GPS控制网的建立控制网设计原则控制点选择与布设GPS控制测量与数据处理3. GPS在工程放样与施工监测中的应用工程放样的基本方法施工监测的意义与方法GPS在施工监测中的应用案例九、GPS在环境监测与灾害预警中的应用1. GPS在环境监测中的应用环境监测的基本需求GPS在环境监测中的作用应用实例：洪水监测与气象预报2. GPS在灾害预警与救援中的应用灾害预警系统简介GPS在地震、台风等自然灾害监测中的应用GPS在救援行动中的定位与导航作用3. GPS技术在环境保护与可持续发展中的贡献GPS在自然资源管理中的应用GPS在生态系统监测与保护中的应用GPS技术在可持续发展中的作用十、GPS测量技术的未来发展趋势1. 新一代GPS技术的发展GPS现代化计划北斗导航系统的崛起其他地区导航系统的进展2. GPS技术的创新应用室内定位技术的发展无人驾驶与自动驾驶技术中的应用IoT（物联网）与GPS的结合3. GPS测量技术的挑战与机遇信号干扰与抗干扰技术高精度与实时性需求的提升国际合作与标准化进程十一、GPS测量数据的质量控制1. 数据质量的重要性数据质量对测量结果的影响数据质量控制的目标和原则数据质量评价标准和方法2. 数据质量控制措施数据采集阶段的质量控制数据传输与存储的质量保证数据处理与分析的质量控制技术3. 数据质量改进策略误差源识别与分析误差改正与补偿方法数据融合与信息增强技术十二、GPS测量在特定领域中的应用1. 地质调查与地震监测地质调查中的GPS应用地震监测与预警系统GPS在地震学研究中的应用2. 农业与土地管理精准农业中的GPS技术土地测绘与管理中的应用GPS在农业资源调查中的应用3. 林业与野生动物保护林业管理中的GPS应用野生动物栖息地监测与保护GPS在生物多样性保护中的应用十三、GPS技术的商业应用与案例分析1. 商业导航与交通管理车辆导航系统交通监控与管理智能交通系统与GPS的结合2. 物流与供应链管理货物跟踪与定位优化运输路线与调度GPS在物流成本控制中的应用3. 商业地理信息系统案例分析零售业与消费者行为分析房地产市场的GPS应用商业地理信息服务的创新模式十四、GPS测量安全与法律伦理问题1. GPS信号的安全性GPS信号干扰与防护卫星导航系统的安全性评估用户隐私与数据保护2. 法律伦理问题探讨GPS测量在法律上的限制与许可个人隐私与公共监控的平衡国际间的GPS技术合作与竞争3. 遵守法律法规和伦理准则测量工程师的职业责任用户协议与服务条款持续更新的法律法规教育十五、综合练习与课程总结1. 综合练习题设计相关的练习题，涵盖本课程的主要知识点安排学生进行小组讨论或个人写作，以巩固学习成果2. 课程总结报告让学生总结在本课程中学到的知识和技能反思GPS测量技术在实际应用中的优势和局限性探讨未来GPS技术发展的方向和可能面临的挑战重点和难点解析重点：GPS的概念、发展历程、基本原理和工作原理、应用领域、主要误差来源及影响、数据处理方法、基本操作、在特定领域和商业应用中的案例分析、法律伦理问题等。
《GPS测量电子教案》课件2
《GPS测量电子教案》PPT课件一、GPS技术概述1. 介绍GPS的全称：全球定位系统（Global Positioning System）2. 讲解GPS的发展历程：从美国陆海空三军的研究项目到民用领域的发展3. 阐述GPS系统的工作原理：利用卫星信号实现地面接收器的位置定位4. 介绍GPS系统的组成：卫星、地面控制站、用户接收器二、GPS测量原理1. 讲解GPS测量的基础知识：卫星信号的传播、接收器的工作原理2. 介绍单点定位原理：利用一颗卫星信号确定接收器的位置3. 讲解差分定位原理：利用两台接收器接收多颗卫星信号，相互校正提高定位精度4. 阐述动态定位原理：在运动过程中实时获取接收器的位置信息三、GPS测量设备及使用方法1. 介绍GPS测量设备：手持式接收器、车载接收器、静态接收器等2. 讲解手持式接收器的使用方法：开机、搜星、设置、记录位置信息等3. 阐述车载接收器的使用方法：安装、连接电源、设置、记录行驶轨迹等4. 介绍静态接收器的使用方法：固定安装、连接电源、设置、长时间记录位置信息等四、GPS测量数据处理1. 讲解GPS测量数据的格式：Rinex格式、GPX格式等2. 介绍数据处理软件：GPS数据处理软件、地理信息系统（GIS）软件等3. 阐述GPS测量数据处理流程：数据导入、坐标转换、基线解算、定位精度评估等4. 讲解GPS测量数据的应用：地图导航、工程测量、车辆监控等五、GPS测量误差及减小方法1. 介绍GPS测量误差来源：卫星信号传播误差、接收器误差、环境干扰等2. 讲解卫星信号传播误差：多路径效应、信号延迟等3. 阐述接收器误差：硬件故障、软件算法错误等4. 介绍减小GPS测量误差的方法：选用高质量的接收器、合理设置测量参数、避免环境干扰等六、GPS在工程测量中的应用1. 介绍工程测量领域对高精度定位的需求2. 讲解GPS在工程测量中的优势：高精度、实时动态、全天候作业3. 阐述GPS工程测量的应用案例：地形测绘、建筑施工、道路工程等4. 介绍GPS测量在工程测量中的数据处理和应用：坐标转换、高程控制、施工放样等七、GPS车辆监控系统1. 阐述GPS车辆监控系统的工作原理：通过车载GPS接收器实时获取车辆位置信息2. 介绍GPS车辆监控系统的组成：车载接收器、通信网络、监控中心等3. 讲解GPS车辆监控系统的应用：出租车管理、物流配送、车队管理等4. 分析GPS车辆监控系统的优势：提高运营效率、降低运营成本、提高安全管理水平等八、GPS在个人导航中的应用1. 介绍个人导航的需求和发展：从传统地图到GPS导航仪的演变2. 讲解GPS导航仪的工作原理：接收卫星信号，实时显示用户位置和路线3. 阐述GPS导航仪的应用：驾车导航、步行导航、骑行导航等4. 分析GPS导航仪的优势：方便快捷、准确可靠、实时更新路线等九、GPS技术的未来发展1. 介绍GPS技术的发展趋势：精度提升、信号增强、多系统融合等2. 讲解新型GPS技术：载波相位定位、实时动态定位等3. 阐述GPS技术在物联网、智慧城市等领域的应用前景4. 分析GPS技术发展面临的挑战：信号干扰、多系统兼容性、用户隐私保护等十、总结与展望1. 回顾整个GPS测量电子教案的内容：技术概述、测量原理、设备使用、数据处理、应用案例等2. 强调GPS技术在各个领域的重要性和实用性3. 展望GPS技术的未来发展：创新应用、技术突破、产业升级等4. 鼓励学生积极探索和实践GPS技术，为我国GPS 产业发展贡献力量重点和难点解析一、GPS技术概述难点解析：理解GPS技术从军事项目到民用领域的转变，以及GPS系统的卫星、地面控制站、用户接收器之间的相互关系。
《GPS测量电子教案》课件
《GPS测量电子教案》课件第一章：GPS测量简介1.1 GPS的发展历史1.2 GPS系统组成1.3 GPS测量原理1.4 GPS测量技术应用第二章：GPS测量设备2.1 GPS接收机介绍2.2 GPS测量设备的选购与维护2.3 GPS测量设备的使用方法2.4 GPS测量设备常见问题及解决方法第三章：GPS测量准备工作3.1 测区资料收集3.2 坐标系统转换3.3 控制点选取与布设3.4 测量计划制定与任务分配第四章：GPS测量操作流程4.1 基准站设置与架设4.2 流动站设置与架设4.3 数据采集与传输4.4 数据处理与质量检核第五章：GPS测量成果分析与应用5.1 数据处理软件介绍5.2 GPS测量成果格式与转换5.3 GPS测量成果的应用领域5.4 GPS测量成果的误差分析与改进措施第六章：GPS测量误差分析6.1 概述6.2 误差来源与分类6.3 误差分析方法6.4 误差改正与精度评价第七章：GPS测量数据处理7.1 数据预处理7.2 数据平差与优化7.3 数据质量评价与控制第八章：高级GPS测量技术8.1 实时动态GPS测量（RTK）8.2 精密GPS测量8.3 卫星激光测距技术8.4 无人机（UAV）辅助GPS测量第九章：GPS测量在工程应用中的案例分析9.1 土地测绘与规划9.2 建筑工程测量9.3 交通运输工程测量9.4 地质勘查与地震监测第十章：GPS测量发展趋势与展望10.1 卫星导航与位置服务的发展10.2 北斗导航系统与GPS的融合应用10.3 物联网与大数据技术在GPS测量中的应用10.4 未来GPS测量技术的发展方向重点和难点解析一、GPS测量原理难点解析：理解GPS信号的传输过程、接收机的定位算法以及误差来源。
二、GPS测量设备难点解析：掌握不同品牌和型号的GPS接收机的特点和适用场景，以及维护保养的方法。
三、GPS测量准备工作难点解析：理解不同坐标系统之间的转换方法，以及如何根据测量需求选取和布设控制点。
《GPS测量综合教案》课件
《GPS测量综合教案》课件一、教案概述《GPS测量综合教案》课件共十个章节，本教案主要针对GPS测量技术的基本原理、操作流程和实际应用进行讲解。
通过本教案的学习，使学生掌握GPS测量技术的基本知识，能够熟练操作GPS测量仪器，并应用于实际工程测量中。
二、教学目标1. 了解GPS测量技术的基本原理及发展历程。
2. 掌握GPS测量仪器的构造及操作方法。
3. 学会GPS测量数据的处理与分析。
4. 能够将GPS测量技术应用于实际工程测量中。
三、教学内容第一章：GPS测量技术概述1.1 GPS技术的发展历程1.2 GPS系统的组成及工作原理1.3 GPS测量技术的应用领域第二章：GPS测量仪器2.1 GPS测量仪器的构造及功能2.2 GPS测量仪器的选用与维护2.3 GPS测量仪器的操作方法第三章：GPS测量原理3.1 单点定位原理3.2 相对定位原理3.3 动态定位原理第四章：GPS测量数据处理4.1 GPS测量数据的采集与传输4.2 GPS测量数据的预处理4.3 GPS测量数据的后处理第五章：GPS测量误差分析5.1 GPS测量误差来源5.2 GPS测量误差的影响因素5.3 GPS测量误差的消减方法四、教学方法采用讲授、演示、实践相结合的教学方法，让学生在理论学习和实际操作中掌握GPS测量技术。
五、教学资源1. 教学PPT课件2. GPS测量仪器及配件3. 实践场地4. 相关教材与参考资料六、教学评价通过课堂讲授、实操演示、练习题和实践项目等方式，对学生的学习效果进行评价，确保学生能够熟练掌握GPS测量技术。
七、教学进度安排根据教学目标和教学内容，合理安排每个章节课时的分配，确保教学进度与质量。
八、教学实践安排实际操作环节，让学生在实践场地进行GPS测量操作，巩固所学知识，提高实际操作能力。
九、课后作业与辅导布置课后练习题，帮助学生巩固所学知识。
提供课后辅导，解答学生疑问。
六、GPS测量数据处理软件应用6.1 GPS数据处理软件的功能与特点6.2 常见GPS数据处理软件的使用方法6.3 GPS测量数据的图形展示与分析七、GPS测量在工程中的应用7.1 工程测量概述7.2 GPS测量在工程测量中的应用案例7.3 GPS测量在工程控制网布设中的应用八、GPS测量技术在地质勘查中的应用8.1 地质勘查概述8.2 GPS测量在地质勘查中的作用8.3 GPS测量在地质勘查实例分析九、GPS测量技术在环境监测中的应用9.1 环境监测概述9.2 GPS测量在环境监测中的作用9.3 GPS测量在环境监测实例分析十、GPS测量技术的未来发展10.1 GPS技术的发展趋势10.2 GPS测量技术在新技术中的应用10.3 GPS测量技术的发展前景十一、教学方法采用讲授、演示、实践相结合的教学方法，让学生在理论学习和实际操作中掌握GPS测量技术。
GPS测量的原理与应用教案
GPS测量的原理与应用教案一、教学目标1. 了解GPS的基本概念和发展历程2. 掌握GPS测量原理和方法3. 熟悉GPS在各个领域的应用4. 培养学生的实际操作能力和团队协作精神二、教学内容1. GPS概述1.1 GPS的定义1.2 GPS的发展历程1.3 GPS系统组成2. GPS测量原理2.1 卫星信号传播2.2 接收机接收信号2.3 坐标转换2.4 精度分析3. GPS测量方法3.1 静态测量3.2 动态测量3.3 实时动态测量4. GPS在各个领域的应用4.1 土地测绘4.2 交通运输4.3 地质勘探4.4 农业4.5 森林防火三、教学重点与难点1. 教学重点：GPS的基本概念和发展历程GPS测量原理和方法GPS在各个领域的应用2. 教学难点：GPS测量原理的数学推导GPS实际操作四、教学准备1. 教材或教参：《GPS测量原理与应用》2. 教学多媒体课件3. 手持GPS接收机4. 坐标转换软件五、教学过程1. 导入新课：介绍GPS的发展历程和基本概念，引发学生兴趣。
2. 讲解GPS的基本组成和原理：讲解卫星信号传播、接收机接收信号、坐标转换等过程。
3. 演示GPS测量方法：通过实际操作，演示静态测量、动态测量和实时动态测量。
4. 案例分析：分析GPS在土地测绘、交通运输等领域的应用。
5. 课堂讨论：让学生谈谈对GPS应用的看法，以及在未来发展中可能遇到的挑战。
6. 课后作业：让学生运用坐标转换软件，进行简单的GPS数据处理。
7. 总结：回顾本节课所学内容，强调GPS在现实生活中的重要性和应用前景。
六、教学策略与方法6.1 授课方式：采用讲授、演示、实践相结合的方式进行教学。
6.2 教学手段：利用多媒体课件、实际操作演示、案例分析等手段，提高学生的学习兴趣和参与度。
6.3 实践操作：安排课内外实践环节，让学生亲手操作GPS接收机，提高实际操作能力。
6.4 互动讨论：鼓励学生提问、发表见解，培养学生的思考能力和团队协作精神。
《GPS测量综合教案》课件
《GPS测量综合教案》PPT课件第一章：GPS测量简介1.1 GPS技术的背景和发展1.2 GPS系统的组成和工作原理1.3 GPS测量的应用领域1.4 GPS测量的重要性和优势第二章：GPS测量原理与方法2.1 GPS测量基本原理2.2 GPS测量方法与流程2.3 GPS测量数据的获取与处理2.4 GPS测量的精度与误差分析第三章：GPS测量仪器与设备3.1 GPS接收机的分类与性能指标3.2 GPS测量仪器的选择和使用3.3 GPS测量辅助设备及其功能3.4 GPS测量设备的维护与管理第四章：GPS测量数据处理与分析4.1 GPS测量数据的预处理4.2 GPS测量数据的基线解算4.3 GPS测量数据的网平差与精度分析4.4 GPS测量成果的应用与展示第五章：GPS测量在工程应用案例解析5.1 GPS测量在土地测绘中的应用5.2 GPS测量在建筑工程中的应用5.3 GPS测量在道路工程中的应用5.4 GPS测量在其他领域的应用案例分析第六章：GPS测量的高级应用6.1实时动态GPS测量（RTK）技术6.2差分GPS测量技术6.3载波相位差分（PPP）技术6.4 GPS测量在其他领域的高级应用第七章：GPS测量数据的后处理7.1 数据格式与转换7.2 数据清洗与预处理7.3 误差分析和削弱方法7.4 精确度评估与优化第八章：GPS测量在环境监测中的应用8.1 环境监测概述8.2 GPS在环境监测中的作用8.3 环境监测案例分析8.4 未来发展趋势与挑战第九章：GPS测量在灾害监测与救援中的应用9.1 灾害监测概述9.2 GPS在灾害监测与救援中的作用9.3 灾害监测案例分析9.4 未来发展趋势与挑战第十章：GPS测量的未来发展趋势10.1 技术进步与创新10.2 新一代GPS系统（伽利略、GLONASS等）的发展10.3 跨学科研究与应用10.4 我国在GPS测量领域的发展与展望重点和难点解析一、GPS测量原理与方法难点解析：GPS信号的传输与接收、坐标系统转换、多路径效应的消除、动态定位技术的应用。
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两种码信号(C/A码和P码)
一组导航电文(信息码，D码)
2019/9/7
13
L1载波相位观测值 L2载波相位观测值 调制在L1上的C/A-code伪距 调制在L2上的P-code伪距 Dopple(多普勒)观测值
2019/9/7
14
GPS定位的各种常用观测量
对卫星进行测距
Si
i
Pj
ri
Rj = ri +Pij
Pj Rj
有关各观测量及已知数据如下： r— 为已知的卫地矢量
地心
P—为观测量(伪距) R—为未知的测站点位矢量
接收机对跟踪的每一颗卫星进行测距
2019/9/7
15
距离观测值的计算
t t
接收机至卫星的距离借助于卫星发射的码信号量测并计算 得到的
接收机本身按同一公式复制码信号
8 GPS定位原理
9 GPS测量
10 小结
2019/9/7
2
1 GPS测量的特点
GPS测量与经典测量方法的对比1：
不需要相互通视 观测作业不受天气条件的影响 网的质量与点位的分布情况无关 能达到大地测量所需要的精度水平 白天和夜间均可作业 经济效益显著
2019/9/7
3
GPS测量与经典测量方法的对比2：
用户部分：
接收并测卫星信号 记录处理数据 提供导航定位信息
2019/9/7
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
9
4 GPS卫星
24颗卫星(21+3) 6个轨道平面 55º轨道倾角 2万km轨道高度(地面高度) 12小时(恒星时)轨道周期 5个多小时出现在地平线以上(每颗星)
GPS 1.23,1.58
20200 21+3 11:58 10-12
2019/9/7
6
GPS与GLONASSS的主要特征比较
系统特征 载波频率GHz 卫星高度km
卫星数 卫星周期h 卫星钟稳定度
GLONASS 1.61,1.25
19100 21+3 11:15 10-11
GPS 1.23,1.58
GPS测量教学电子教案
1、原理 2、我国GPS测量的常用坐标系 3、GPS静态定位在测量中的应用 4、南方测绘NG100一体化测量系统 5、GPS高程
2019/9/7
1
第一部分 原理
1 GPS测量的特点
2 GPS的历史和背景
3 GPS系统的组成
4 GPS卫星
5 GPS地面控制站
6 GPS用户设备
7 GPS系统现状
(1) GPS测量效率比传统方法有极大的提高 (2)无论作大面积控制和局部测量都是理想的仪器 (3)价格上具有更强的市场竞争能力 (4)任何条件下都有充分把握提供足够的精度
2019/9/7
4
2 GPS的历史和背景
GPS是美国军方研制的第二代卫星导航系统
(1)全球通用 (2)24小时可以定位，测速和授时 (3)用户设备成本低廉 (4)确保美国军事安全，服务于全球战略 (5)导航精度可达10—20m (6)取代现存各种导航系统
2019/9/7
18
距离观测值的计算
t t
接收机至卫星的距离借助于卫星发射的码信号量测并计算 得到的
接收机本身按同一公式复制码信号
比较本机码信号及到达的码信号确定传播延迟的时间t
传播延迟时间乘以光速就是距离观测值=C• t
2019/9/7
19
卫星广播 的电磁波 信号2
8 GPS定位原理
卫星信号结构
基准频率 10.23MHZ
154
120 50比特/S
L1 1575.42MHZ
L2 1227.60MHZ
10
C/A码
P•码
1.023MHZ 10 . 23MHZ
P•码 10.23MHZ
卫星信息电文(D码)
每颗卫星都发射一系列无线电信号(基准频率ƒ) 两种载波(L1和L2)
卡瓦加兰(kwajalein)
五个监测站=1个主控站+3个注入站+夏威夷(Hawaii)
2019/9/7
11
显示控制器
6 GPS用户设备
测地型GPS接收机
天线 前置放大器
信号
供电
射电部分
命令 信息
数据 控制
供电，控制
微处理器
数据 供电
电源部分
数据存器
导航型GSP接收机一般情况下无数据输出的记录存储设备(手持机)
这种设备可以用来武装战车，舰船和飞机，提高其作战能力，并可 广泛用于地面部队，其作用已经在海湾战争中得到充分展示。
2019/9/7
5
GPS与NNSS的主要特征比较
系统特征 载波频率GHz 卫星高度km
卫星数 卫星周期min 卫星钟稳定度
NNSS 0.15,0.40
1000 5-6 1:47 10-11
目前轨道上实际运行的卫星个数已经超过了32颗
2019/9/7
10
5 GSP地面控制站
Colorado springs
55
Hawaii
kwajalei n
Ascencion Diego Garcia
一个主控站：科罗拉多•斯必灵司
三个注入站：阿松森(Ascencion)
迭哥•伽西亚(Diego Garcia)
比较本机码信号及到达的码信号确定传播延迟时间t
传播延迟时间乘以光速就得到距离观测值=C• t
2019/9/7
16
单点定位结果的获取
• 单点定位解可以理解为一个测边后方交会问题
• 卫星充当轨道上运动的控制点，观测值为测站至卫星的伪距(由时 间延迟计算得到)
• 由于接收机时钟与卫星钟存在同步误差，所以要同步观测4颗卫星， 解算四个未知参数：纬度 , 经度 , 大地高程 h , 钟差 t
20200 21+3 11:58 10-13
2019/9/7
7
技术背景(信号组成)：
C/A 码 L1 P码和Y码 L2 防电子欺骗技术(AS) 选择性服务政策(SA)*
SA技术已经于2000年5月取消
2019/9/7
8
3 GPS 系统的组成
全球定位系统(GPS)由三个主要部分组成
空间部分： 提供星历和时间信息 发射伪距和载波信号 提供其它辅助信息
2019/9/7
17
GPS定位的误差源
与GPS卫星有关的因素
SA技术：人为的降低广播星历精度(ε技术，2000年5月取消) 卫星星历误差 卫星钟差 卫星信号发射天线相位中心偏差
与传播途径有关的因素
电离层延迟 对流层延迟 多路径效应
与接收机有关的因素
接收机钟差 接收机天线相位中心误差 接收机软件和硬件造成的误差