GPS测量的时间系统简介
gps授时原理
gps授时原理
GPS授时原理是利用全球定位系统（GPS）通过卫星提供高精
度的时间信息。
GPS系统由一组空中部署的卫星组成，它们
围绕地球轨道运行。
每颗卫星都携带着高精度的原子钟，能够准确地测量时间。
当我们使用GPS设备确定位置时，设备会接收来自至少四颗
卫星的信号。
通过测量信号的传播时间，设备能够计算出从卫星到设备之间的距离。
利用这些距离信息，设备能够确定自己的准确位置。
然而，GPS系统的主要目的是提供定位服务，而不是时间服务。
虽然每颗卫星都携带着原子钟，但由于信号传播的延迟、大气层等因素的影响，接收到的时间信号可能会有一定的偏差。
因此，为了提供准确的时间信息，GPS设备需要进行时间校准。
GPS授时原理是通过测量接收到的信号的传播时间与实际时
间的差异来进行校准。
设备将接收到的卫星信号与地面上的参考时钟进行比较，计算出两者之间的差值，并将这个差值作为校准因子应用到设备的时钟上。
通过GPS授时，设备的时钟可以得到非常高精度的时间信息。
这样的时间校准通常能够提供纳秒级别以上的精度。
这对于很多需要高精度时间同步的应用非常重要，例如科学实验、通信系统以及金融交易等。
总之，GPS授时原理是利用GPS系统中的卫星信号和高精度原子钟来提供准确的时间信息。
通过接收卫星信号并与地面上的参考时钟进行比较，设备可以进行时间校准，以提供高精度的时间同步服务。
gps测量仪原理
gps测量仪原理
GPS测量仪是一种利用全球卫星定位系统（GPS）技术来测量位置、速度和航向的仪器。
其工作原理如下：
1. GPS系统：GPS系统由一组运行在地球轨道上的卫星和地面控制站组成。
卫星向地面发射定位信号，接收器通过接收多颗卫星的信号，利用三角测量原理计算自身的位置。
2. 测距原理：GPS测量仪通过接收来自多颗卫星的信号，测量从卫星到接收器的信号传播时间，然后乘以光速即可得到距离。
至少需要接收到四颗卫星的信号来进行三维位置测量。
3. 定位算法：GPS测量仪使用一种称为“三角测量法”的算法来计算自身的位置。
该算法利用接收器与多颗卫星之间的距离关系，将其转化为三角形，并利用三角形的几何关系来计算位置坐标。
4. 时钟同步：GPS测量仪中的时钟非常关键，因为定位精度与时钟的同步程度有关。
GPS测量仪会通过接收卫星的时间信号来进行时钟同步，并校准自身的时钟误差。
5. 数据处理：GPS测量仪会收集并记录卫星信号的时间和强度等信息，并将其传输至数据处理单元。
数据处理单元会对这些信息进行处理和分析，最终得出位置、速度和航向等测量结果。
综上所述，GPS测量仪利用卫星定位和三角测量原理，通过
测量卫星信号的传播时间和强度等信息，来计算位置、速度和航向等参数。
GPS测量方法介绍
GPS测量方法介绍GPS是全球定位系统的简称，它是一种基于卫星和地面设备的定位技术。
GPS 的广泛应用在现代社会中无处不在，从导航系统到地图应用，都使用了GPS测量方法来提供准确的位置信息。
本文将介绍GPS测量方法的原理、应用和发展。
一、GPS测量方法的原理GPS测量方法的基本原理是通过测量地球上接收到的卫星信号的时间差来计算位置。
GPS系统由一系列卫星组成，它们围绕地球轨道运行并发射精确的时钟信号。
地面上的接收器接收到来自多颗卫星的信号，并测量信号传播时间差。
根据信号传播的速度（光速），可以计算出接收器与卫星之间的距离。
为了更准确地测量位置，GPS接收器需要同时接收到多颗卫星的信号。
通过三个或以上的卫星信号交叉测量，可以计算出接收器的具体位置坐标。
这种测量方法被称为三角测量或多边测量。
二、GPS测量方法的应用1.导航系统GPS测量方法在导航系统中得到广泛应用。
无论是汽车导航系统还是航空导航系统，都依赖于GPS技术来提供精确的位置信息。
通过接收到的卫星信号，导航系统可以计算出车辆或航空器的准确位置，并提供导航指示。
2.地图应用GPS测量方法在地图应用中扮演着重要角色。
地图应用可以基于GPS测量结果来显示用户的位置，并提供相关的地理信息。
这对于旅游者来说非常有用，他们可以通过地图应用找到附近的餐馆、景点等。
3.地质勘探GPS测量方法在地质勘探中也起着重要的作用。
科学家可以使用GPS接收器来测量地壳运动、板块漂移等地质现象。
通过多年的测量，可以观察到地球的变化，并为地质研究提供重要的数据。
4.气象预测GPS测量方法对气象预测也有着重要的贡献。
当水汽通过大气层时，它会对GPS信号产生影响。
通过测量这种影响，可以获得关于大气湿度和降水等气象数据。
这对于气象预测和天气研究非常有帮助。
三、GPS测量方法的发展随着技术的发展，GPS测量方法也在不断演变和改进。
一些新的技术和方法被引入，以提高测量的精度和可靠性。
GPS_百度百科
GPS_百度百科一、GPS的基本概念和原理GPS，全称为全球定位系统（Global Positioning System），是一种基于卫星导航系统的定位技术。
它由一系列的卫星、地面控制站和用户设备组成，能够准确测量地球上任意点的位置坐标，并提供导航、定位等功能。
GPS的原理主要基于三个方面：卫星发射的信号、接收器接收的信号和测量时间。
首先，GPS系统中有24颗卫星（包括备用卫星），它们通过人造卫星轨道在地球上的分布。
这些卫星以恒定速度绕地球旋转，每颗卫星每天都会固定几次跟踪站的位置，并通过无线电信号发送卫星的位置信息。
其次，GPS接收器位于地面或者其他移动设备中，用来接收卫星发射的信号。
接收器会接收到至少四颗卫星的信号，并通过测量信号的传播时间来计算接收器到每颗卫星的距离。
通过将这些距离进行三角测量，GPS接收器能够确定接收器所在的位置。
最后，GPS接收器需要测量时间来确定信号传播的速度，并精确计算出定位信息。
GPS接收器内置一个高精度的原子钟，用来测量信号传播的时间。
接收器通过比较卫星发射信号的时间和它接收到信号的时间差来计算信号的传播时间，从而得出定位信息。
二、GPS的应用领域GPS的应用广泛，涵盖了几乎所有与位置有关的领域。
下面简要介绍几个主要的GPS应用领域：1.车辆导航和交通管理：GPS可以实时导航汽车、飞机等交通工具，提供最佳路线和交通信息，并帮助交通管理部门监控交通流量和疏导交通。
2.航海和航空：GPS已经成为航海和航空领域的重要工具，可用于船舶和飞机的导航定位、航线规划等。
3.军事应用：GPS最初是作为军事导航系统而研发的，现在仍广泛应用于军事领域，用于战术导航、目标定位、军事通信等。
4.地质勘探和测绘：GPS能够提供高精度的地球表面位置坐标，因此在地质勘探、测绘和地质灾害预警等方面有重要应用。
5.环境监测和气象预测：GPS可以用于监测大气湿度、气压和大气延迟等数据，从而提供准确的气象预测和环境监测。
第三讲GPS定位的坐标系统和时间系统
GPS原理及其应用
地心空间直角坐标系的定义: 原点与地球质心重合，z 轴指向地球北极，x轴指向格林尼治平子午面与赤道 的交点E，y轴垂直于xoz平面构成右手坐标系。
GPS原理及其应用
地心大地坐标系的定义：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球 短轴与地球自转轴重合，大地纬度B为过地面点的椭球法线与椭 球赤道面的夹角，大地经度L为过地面点的椭球子午面与格林尼治 平大地子午面之间的夹角，大地高H为地面点沿椭球法线至椭球 面的距离。任一地面点在地球坐标系中可表示为（X，Y，Z）和 （B，L，H），两者可进行互换。
GPS原理及其应用 § 2.4大地测量基准 1.经典大地测量基准 大地测量基准是由一组确定测量参考面（参考系）在 地球内部的位置和方向，以及描述参考面形状和大小的 参数来表示。一般选择一个椭球面作为计算的参考面。 同时地球作为宇宙空间的一个行星，也有重要的物理性 质，1967年国际大地测量协会（IAG）推荐如下4个量来 描述地球椭球的基本特征： a——地球椭球长半径m J2——地球重力场二阶带谐系数 GM——地球引力与地球质量乘积km3s-2 ——地球自转角速度rad/s
7.292115147 10-5
398600.8
7.292115 10-5
398600.5
C2,0为地球重力场正常化二阶带谐系数，等于-J2/51/2
GPS原理及其应用
§ 2.5时间系统
1有关时间的基本概念 在天文学和空间科学技术中，时间系统是精确描述天 体和卫星运行位置及其相互关系的重要基准，也是利 用卫星进行定位的重要基准。 在GPS卫星定位中，时间系统的重要性表现在： GPS卫星作为高空观测目标，位置不断变化，在给出卫 星运行位置同时，必须给出相应的瞬间时刻。例如当 要求GPS卫星的位置误差小于1cm，则相应的时刻误差 应小于2.6 10-6s。 准确地测定观测站至卫星的距离，必须精密地测定信 号的传播时间。若要距离误差小于1cm，则信号传播时 间的测定误差应小于3 10-11s
GPS对时系统的介绍
GPS对时系统的介绍在变电站中，各类自动化及继电保护装置的时间同步是进行事故分析的基准，计算机监控系统、故障录波器和微机保护装置都需要由统一的时钟源向它们提供标准时间。
国内变电站主要以GPS时间信号作为主时钟的外部时间基准。
3种对时方式：硬对时（分对时或秒对时）、软对时（即由通讯报文来对时）和编码对时（应用广泛的IRIG-B对时）。
软对时是以通讯报文的方式实现的，这个时间是包括年、月、日、时、分、秒、毫秒在内的完整时间，监控系统中一般是：总控或远动装置与GPS装置通讯以获得GPS的时间，再以广播报文的方式发送到装置。
这种广播的对时一般每隔一段时间广播一次，如南瑞RCS-9698CD是1分钟下发一次。
报文对时会受距离限制，如RS-232口传输距离为30m。
由于对时报文存在固有传播延时误差，所以在精度要求高的场合不能满足要求。
硬对时一般用分对时或秒对时，分对时将秒清零、秒对时将毫秒清零。
理论上讲，秒对时精度要高于分对时。
分脉冲对时方式是现在国内外微机保护较常采用。
在南瑞RCS-900系列微机保护中，可以在“装置参数”中设置为“分对时”还是“秒对时”。
若在液晶上有开入量显示，当有0和1的变化，则说明已经对上时了。
硬对时按接线方式又可分成差分对时与空接点方式两种。
差分是类似于485的电平信号，以总线方式将所有装置挂在上面，GPS装置定时（一般是整秒时）通过两根信号线中A（+）与B（-）的电平变化脉冲向装置发出对时信号。
这种对时方式可以节省GPS输出口数、GPS装置与各保护测控装置之间的对时线，还能保证对时的总线同步；如RCS-9000系列装置就是采用差分方式对时。
空接点方式是类似于继电器的接点信号，GPS装置对时接点输出与每台保护测控装置对时输入一一对应连接。
注意我们说GPS装置以空接点方式输出其实其内部是一个三极管，有方向性，而且不能承受高电压，一般要求是24伏开入，如果用户是要220V的开入要做特殊的处理。
6.2全球定位系统(GPS)
1、全球定位系统概述（1）GPS的概念及其发展GPS是英文缩写，其全名为Navigation System Timing and Raging／Global positioning System，即。
"授时与测距导航系统／全球定位系统".全球定位系统GPS，于1973年由美国政府组织研究，耗费巨资，历经约20年，于1993年全部建成。
该系统是伴随现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代精密卫星导航和定位系统，不仅具有全球性、全天候、连续的三维测速、导航、定位与授时能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性。
该系统的研制成功已成为美国导航技术现代化的重要标志，被视为本世纪继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的又一重大科技成就。
全球定位系统的研制，最初主要用于军事目的。
如为陆海空三军提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测、应急通讯和爆破定位等方面，其作用已在1991年海湾战争中得到了证实。
以美国为首的多国部队所持有的17000台GPS接收机被认为是作战武器的效率倍增器，是赢得海湾战争胜利的重要技术条件之一。
随着GPS系统步入试验和实用阶段，其定位技术的高度自动化及所达到的高精度和巨大的潜力，引起了各国政府的普遍关注，同时引起了广大测量工作者的极大兴趣。
特别是近几年来，GPS定位技术，在应用基础研究、新应用领域开拓、软硬件开发等方面都取得了迅速发展。
目前，GPS精密定位技术已经广泛地渗透到了经济建设和科学技术的许多领域，尤其是在大地测量学及其相关学科领域，如地球动力学、海洋大地测量学、天文学、地球物理和资源勘探、航空与卫星遥感精密工程测量、变形监测、城市控制测量等方面的广泛应用，充分显示了这一卫星定位技术的高精度和高效益。
这预示测绘界将面临着一场意义深远的变革，从而使测绘领域步入一个崭新的时代。
在我国测绘行业，GPS的应用起步较晚，但发展速度很快。
测绘工作者们在GPS 应用基础研究和实用软件开发等方面取得了大量的成果；从而为GPS技术在我国全面推广提供了技术保证。
gps 测量 原理
gps 测量原理
GPS测量原理是基于卫星信号的接收和计算。
基本原理如下：
1. 卫星发射信号：GPS系统由全球一定数量的卫星组成，它
们以非常准确的时间间隔向地面发射无线电信号。
2. 接收器接收信号：GPS接收器接收到卫星发射的信号。
接
收器内部有一块接收天线用来接收信号，并将信号送入接收器电路。
3. 测量信号延迟时间：接收器通过测量信号从卫星发射到接收器的时间差，计算出信号所经过的距离。
信号的传播速度为光速，所以信号延迟时间可以转化为距离。
4. 信号三角定位：接收器至少接收到3颗卫星信号后，可以通过三角定位的方法计算出自身的位置。
这是因为每颗卫星都处于已知的轨道上，接收器通过计算与每颗卫星的距离，得到三个距离值，再通过三角计算得到准确的位置。
5. 改善精度：接收器接收到的卫星信号可能会受到空气湿度、大气延迟、接收器钟差等因素的影响，会导致测量结果不够准确。
为了提高定位精度，GPS测量还会使用一些校正方法，
如差分GPS和载波相位测量等。
总的来说，GPS测量原理是通过接收卫星发射的信号，测量
信号延迟时间并利用三角定位原理计算出位置坐标。
同时还需进行额外的校正以提高精度。
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GPS测量的时间系统
在空间科学技术中，时间系统是精确描述天体和人造天体运行位置及其相互关系的重要基准，也是利用卫星进行定位的重要基准。
在现代大地测量中，为了研究诸如地壳升降和地球板块运动等地球动力学现象，时间也和描述观测点的空间坐标一样，成为研究点位运动过程和规律的一个重要分量，从而使大地网点成为空间与时间参考系中的四维大地网点。
在GPS测量中，时间对点位的精度具有决定性的作用。
首先，作为动态已知点的GPS卫星的位置是不断变化的，在星历中，除了要给出卫星的空间位置参数以外，还要给出相应的时间参数。
其次，GPS测量是通过接收和处理GPS卫星发射的电磁波信号来确定星站距离进而求得测站坐标的。
要精确测定星站距离，就必须精确测定信号传播时间。
其三，由于地球自转的缘故，地面点在天球坐标系中的位置是不断变化的，为了根据GPS卫星位置确定地面点位置，就必须进行天球坐标系与地球坐标系的转换。
为此也必须精确测定时间。
所以，在建立GPS定位系统的同时，就必须建立相应的时间系统。
GPS时间系统。
1 世界时系统
世界时系统是以地球自转为基准的一种时间系统。
然而，由于观察地球自转运动所选的空间参考点不同，世界时系统又包括恒星时、平太阳时和世界时。
1．1恒星时（Sidereal Time-ST）
由春分点的周日视运动确定的时间称为恒星时。
春分点连续两次经过本地子午线的时间间隔为一恒星日，含24个恒星小时。
恒星时在数值上等于春分点相对于本地子午圈的时角。
在岁差和章动的影响下，春分点分为真春分点和平春分点，相应的恒星时也分为真恒星时和平恒星时。
此外，为了确定世界统一时间，也用到格林尼治恒星时。
所以，恒星时分为以下四种。
LAST——真春分点的地方时角；
GAST——真春分点的格林尼治时角；
LMST——平春分点的地方时角；
GMST——平春分点的格林尼治时角。
四种恒星时有如下关系：
（5-26）
式中，λ为天文经度，Δψ为黄经章动，ε为黄赤交角。
1．2 平太阳时（Mean Solar Time-MT）
因地球绕太阳公转的轨道为一椭圆，所以太阳视运动的速度是不均匀的。
以真太阳周年视运动的平均速度确定一个假想的太阳，且其在天球赤道上做周年视运动。
称为平太阳。
以平太阳连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一个平太阳日，含24个平太阳小时。
与恒星时一样，平太阳时也具有地方性，故常称为地方平太阳时或地方平时。
1．3世界时（Universal Time-UT）
以子夜零时起算的格林尼治平太阳时称为世界时，如以GAMT表示平太阳相对于格林尼治子午圈的时角，则世界时UT与平太阳时之间的关系为：
（5-27）
在地极移动的影响下，平太阳连续两次经过格林尼治子午圈的时间间隔并不均等。
此外，地球自转速度也不均匀，它不仅包含有长期的减缓趋势，而且还含有一些短周期的变化和季节性变化。
因此，世界时也不均匀。
从1956年开始，在世界时中加入了极移改正和地球自转速度的季节性改正，改正后的世界时分别用UT1和UT2表示，未经改正的世界时用UT0表
示，其关系为：
（5-28）
式中Δλ为极移改正，ΔTS为地球自转速度的季节性变化改正。
世界时UT2虽经过以上两项改正，但仍含有地球自转速度逐年减缓和不规则变化的影响，所以世界时UT2仍是一个不均匀的时间系统。
2 原子时（Atomic Time-AT）
随着科技的发展，人们对时间稳定度的要求不断提高。
以地球自转为基础的世界时系统已不能满足要求。
为此，从20世纪50年代起，便建立了以原子能级间的跃迁特征为基础的原子时系统。
原子时秒长定义为：位于海平面上的铯原子基态两个超精细能级间，在零磁场中跃迁辐射振荡9192631770周所持续的时间，为一原子秒。
原子时的起点定义为1958年1月1日零时的UT2（事后发现AT比UT2慢0.0039s）国际上用约100台原子钟推算统一的原子时系统，称为国际原子时系统（IAT）。
3 协调世界时（Coordinate Universal Time-UTC）
原子时的优点是稳定度极高，缺点是与昼夜交替不一致。
为了保持原子时的优点而避免其缺点，从1972年起，采用了以原子时秒长为尺度，时刻上接近于世界时的一种折衷时间系统，称为协调世界时。
协调世界时秒长等于原子时秒长，采用闰秒的办法使协调世界时的时刻与世界时接近。
两者之差应不超过0.9秒，否则在协调世界时的时刻上减去1秒，称为闰秒。
闰秒的时间定在6月30日末或12月31日末，由国际地球自转服务组织（IERS）确定并事先公布。
目前几乎所有国家发播的时号，都以UTC为基准。
协调时与国际原子时之间的关系可由下式定义：
IAT＝UTC十1¢×n (5—29)
式中，n为调整参数，其值由IERS发布。
为使用世界时的用户得到精度较高的UTl时刻，时间服务部门在播发协调时(UTC)时号的同时，给出UTl与UTC的差值。
这样用户便可容易地由UTC得到相应的UTl。
目前，几乎所有国家时号的播发，均以UTC为基准。
时号播发的同步精度约为±0.2ms。
考虑到电离层折射的影响，在一个台站上接收世界各国的时号，其误差将不会超过±lms。
4 GPS时间系统（GPST）
为了精确导航和测量的需要，GPS建立了专用的时间系统。
由GPS主控站的原子钟控制。
GPS时属原子时系统，其秒长与原子时相同。
原点定义为1980年1月6日零时与协调世界时的时刻一致。
GPS时与国际原子时的关系为：
IAT-GPST=19(s) （5-30）
GPS时与协调世界时的关系为：
GPST=UTC+1¢×n -19s （5-30）
n值由国际地球自转服务组织公布。
1987年n=23，GPS时比协调世界时快4秒，即GPST=UTC+4s，2005年12月，n=32，2006年1月，n=33，所以，2006年1月GPS时与协调世界时的关系是：GPST=UTC+14s。
在GPS卫星定位中，时间系统的重要性表现在：
•GPS卫星作为高空观测目标，位置不断变化，在给出卫星运行位置同时，必须给出相应的瞬间时刻。
例如当要求GPS卫星的位置误差小于1cm，则相应的时刻误差应小于2.6 X10-6s。
准确地测定观测站至卫星的距离，必须精密地测定信号的传播•时间。
若要距离误差小于1cm，则信号传播时间的测定误差应小于3 X10-11s。