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GPS接收机及其应用测绘工程08-3班王浩07083067一、为什么要向大家推荐GPS接收机GPS测量与传统测量方法的对比: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（1）GPS测量速度比传统方法有极为显著的提高（2）无论作大面积控制和局部测量都是理想的工具（3）任何条件下都有充分把握提供足够的精度所有这一切优越性在GPS测量系统都得到了显著证实！GPS接收机价格相对陀螺经纬仪、激光扫描仪等仪器低廉，且常用，容易掌握。在以后的学习与工作中接触的概率大。N个GPS接收机一个陀螺经纬仪价格N10二、GPS接收机及其基本工作原理GPS接收机是可以接收全球定位系统卫星信号以确定地面空间位置的仪器。GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备，即GPS信号接收机。1、国外品牌GNSS集成OEM板卡Trimble（美国天宝）天宝Leica（瑞士莱卡）NovAtelMagellan(美国麦哲伦）AshtechTOPCON（日本拓普康）JavadSOKKIA(日本索佳)NavCOM天宝GPS接收机主要型号R3R4R5R6R7GNSSR8GNSSLeicaGRX1200系列参考站接收机2、国内品牌华测南方中海达易测（合众思壮）GNSS理论部分光谱中纬博飞苏光中翰（励精科技）1.按接收机的用途分类按用途接收机可分为：(1)导航型接收机此类型接收机主要用于运动载体的导航，它可以实时给出载体的位置和速度。这类接收机一般采用C/A码伪距测量，单点实时定位精度较低一般为±25m,有SA影响时为±100m。这类接收机价格便宜，应用广泛。根据应用领域的不同，此类接收机可以进一步分为：车载型——用于车辆导航定位；航海型——用于船舶导航定位；航空型——用于飞机导航定位。由于飞机运行速度快，因此，在航空用的接收机要求能适应高速运动。星载型——用于卫星的导航定位。由于卫星的运动速度高达7公里/s以上，因此对接收机的要求更高。3、GPS接收机的分类(2)测地型接收机测地型接收机主要用于精密大地测量和精密工程测量。这类仪器主要采用载波相位观测值进行相对定位，定位精度高。仪器结构复杂，价格较贵。(3)授时型接收机这类接收机主要利用GPS卫星提供的高精度时间标准进行授时，常用于天文台及无线电通讯中时间同步。2.按接收机的载波频率分类(1)单频接收机单频接收机只能接收L1载波信号，测定载波相位观测值进行定位。由于不能有效消除电离层延迟影响，单频接收机只适用于短基线（15km）的精密定位。(2)双频接收机双频接收机可以同时接收Ｌ１，Ｌ２载波信号。利用双频对电离层延迟的不一样，可以消除电离层对电磁波信号延迟的影响，因此双频接收机可用于长达几千公里的精密定位。3.按接收机通道数分类GPS接收机能同时接收多颗GPS卫星的信号，为了分离接收到的不同卫星的信号，以实现对卫星信号的跟踪、处理和量测，具有这样功能的器件称为天线信号通道。根据接收机所具有的通道种类可分为：(1)多通道接收机(2)序贯通道接收机(3)多路多用通道接收机4.按接收机工作原理分类(1)码相关型接收机码相关型接收机是利用码相关技术得到伪距观测值。(2)平方型接收机平方型接收机是利用载波信号的平方技术去掉调制信号，来恢复完整的载波信号，通过相位计测定接收机内产生的载波信号与接收到的载波信号之间的相位差，测定伪距观测值。(3)混合型接收机这种仪器是综合上述两种接收机的优点，既可以得到码相位伪距，也可以得到载波相位观测值。(4)干涉型接收机这种接收机是将GPS卫星作为射电源，采用干涉测量方法，测定两个测站间距离。GPS接收机主要由1、GPS接收机天线单元；2、GPS接收机主机单元；3、电源三部分组成。接收机主机由变频器、信号通道、微处理器、存贮器及显示器组成。4GPS接收机的组成及工作原理1.GPS接收机天线天线由接收机天线和前置放大器两部分所组成。天线的作用是将GPS卫星信号的极微弱的电磁波能转化为相应的电流，而前置放大器则是将GPS信号电流予以放大。为便于接收机对信号进行跟踪、处理和量测，对天线部分有以下要求：——天线与前置放大器应密封一体，以保障其正常工作，减少信号损失；——能够接收来自任何方向的卫星信号，不产生死角；——有防护与屏蔽多路径疚的措施；——天线的相位中心保持高度的稳定，并与其几何中心昼一致。2.接收机主机(1)变频器及中频接收放大器经过GPS前置放大器的信号仍然很微弱，为了使接收机通道得到稳定的高增益，并且使L频段的射频信号变成低频信号，必须采用变频器。(2)信号通道信号通道是接收机的核心部分，GPS信号通道是硬软件结合的电路。不同类型的接收机其通道是不同的。GPS信号通道的作用有三：搜索卫星，索引并跟踪卫星；对广播电文数据信号衽解扩，解调出广播电文；进行伪距测量、载波相位测量及多普勒频移测量。从卫星接收到的信号是扩频的调制信号，所以要经过解扩、解调才能得到导航电文。为了达到此目的，在相关通道电路中设有伪码相位跟踪环和载波相位跟踪环。(3)存贮器接收机内设有存贮器或存贮卡以存贮卫星星历、卫星历书、接收机采集到的码相位伪距观测值、载波相位观测值及多普勒频移。目前，GPS接收机都装有半导体存贮器（简称内存），接收机内存数据可以通过数据口传到微机上，以便进行数据处理和数据保存。在存贮器内还装有多种工作软件，如：自测试软件；卫星预报软件；导航电文解码软件；GPS单点定位软件等。(4)微处理器微处理器是GPS接收机工作的灵魂，GPS接收机工作都是在微机指令统一协同下进行的。(5)显示器GPS接收机都有液晶显示屏以提供GPS接收机工作信息。并配有一个控制键盘。用户可通过键盘控制接收机工作，对于导航接收机，有的还配有大显示屏，在屏幕上直接显示导航的信息甚至显示数字地图3.电源GPS接收机电源有两种，一种为内电源，一般采用锂电池，主要用于RAM存贮器供电，以防止数据丢失。另一种为外接电源，这种电源常用可充电的12V直流镉镍电池组，或采用汽车电瓶。当用交流电时，要经过稳压电源或专用电流交换器。综上所述，接收机的主要任务是：当GPS卫星在用户视界升起时，接收机能够捕获到按一不定期卫星高度截止角所选择的待测卫星，并能够跟踪这些卫星的运行；对所接收到的GPS信号，具有变换、放大和处理的功能，以便测量出GPS信号从卫星到接收天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。GPS信号接收机不仅需要功能较强有力的机内软件，而且需要一个多功能的GPS数据测后处理软件包。接收机加处理软件包，才是完整的GPS信号用户设备。R3静态GPS—控制测量理想选择小型、轻巧的TrimbleR3系统承受坠落、极端温度并且防水的性能使其成为坚固的L1GPS解决方案；并且节省了您购买单独的GPS接收机的费用。TrimbleDigitalFieldbook外业软件在野外控制TrimbleR3GPS系统。它可以在短和中等长度的基线上进行静态、快速静态、动态和连续动态测量，快速、简单并且高效。静态和快速静态GPS测量水平.±(5mm+0.5ppm)RMS竖直.±(5mm+1ppm)RMS五、天宝系列GPS接收机R5GPS新品—适用于单基站建设TrimbleR-Track™技术高级TrimbleMaxwell™CustomSurveyGNSS芯片72通道，256M数据存储卡一种接收机多种配置TrimbleR5设计轻巧，坚固耐用，可以固定在三脚架或流动站标杆上，也可以放在舒适的背包里，可以满足最苛刻的应用需求。如果你担心安全问题，甚至可以把模块化GPS接收机锁在车里，只要把它连接到外部天线即可。这种多通道多频接收机便于你把最佳解决方案与天线和数据连接组合在一起，最好地满足手头作业的需求。具备高级TrimbleGNSS技术和高性能RTK引擎，只要进行升级，就能跟踪更多卫星，即使在富有挑战性的环境下也能更成功地进行测量。R8GNSS—世界顶级GPS带220通道的TrimbleMaxwell6芯片超强卫星信号接收，抗干扰能力强兼容欧洲伽利略导航卫星系统57MB内存的数据存储IP67防尘、防水初始化时间小于10秒无线蓝牙技术内置发射/接收超高频电台R8GNSS在市场的位置R8GNSS处在GNSS技术的领先位置,是目前GNSS的领头羊!更快、更抗干扰、更可靠！Trimble®TSC2™控制器•工作温度–30°C~+60°C(–22°F~+140°F)•存储温度40°C～+70°C(22°F～+140°F)•防尘防湿/防水符合军标MIL-STD810•跌落可经受从1.22m(4.0ft)跌落到坚硬表面•IP67:防尘,意外入水（带上帽子）CPU：IntelPXA270XScale无线网卡：WLAN802.11b无线蓝牙技术可以直插U盘电源：6600mA可充电锂电池，常温下可以使用30小时。266mm*131mm*48mm（手握76mm）重量0.95kg极其结实，坚固到足以满足你最恶劣的环境Recon控制器-坚固实用Microsoft®WindowsMobile™6系统坚固耐用，可靠性高军标设计IPX7全封闭设计内置蓝牙功能400MHzIntel®Xscale处理器256MB高性能闪存3.5寸240*320像素的TFT屏幕内置3800毫安电池，正常使用15小时左右常规的GPS测量方法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到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（Real-timekinematic）方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。六、RTK—实时动态测量1、RTK基本工作原理RTK（RealTimeKinematic）实时动态测量技术，是以载波相位观测为根据的实时差分GPS（RTDGPS）技术，它是测量技术发展里程中的一个突破，它由基准站接收机、数据链、流动站接收机三部分组成。RTK基本工作原理：在已知高等级点上（基准站）安置1台接收机为参考站，对卫星进行连续观测，并将其观测数据和测站信息，通过无线电传输设备，实时地发送给流动站，流动站GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线接收设备，接收基准站传输的数据，然后根据相对定位的原理，实时解算出流动站的三维坐标及其精度（即基准站和流动站坐标差△X、△Y、△H，加上基准坐标得到的每个点的WGS－84坐标，通过坐标转换参数得出流动站每个点的平面坐标X、Y和海拔高H）。用户在距离基站5公里的范围以内设置作业区域，在区域内选定各个作业点，其中一个作业点可标定为初始化点。用户在初始点上完成了初始化后，就可以沿着作业轨迹在每个作业点上依次标定，在这些作业点上，用户只需停留一个历元即可完成对该点坐标的精确测定。数据链通讯：1.电台模式：2.传统RTK的数据链传统RTK以及仪器操作UHF(UltraHighFrequency)超高频率，频率300MHz-300KMHz（波长属微波：波长1M-1MM，空间波，小容量微波中继通信）——410-430MHz/450-470MHzVHF(VeryHighFrequency)甚高频（3MHz～30MHz属短波：波长100M-10M，空间波）——220-240MHz2.网络模式：GPRS（GeneralPacketRadioService）中文是通用分组无线业务，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务；CDMA为码分多址数字无线技术⑴电台模式传统RTK以及仪器操作基准站移动站⑵电台模式特点1.作业距离一般距离为：0-28公里，特别是山区或城区传播距离就会受到影响；2.电台信号容易受干扰，所以要远离大功率干扰源；3.电台