GPS原理及应用

GPS原理及应用GPS原理及应用GPS原理及应用11.1GPS概述111.2GPS系统组成211.3GPS定位技术34411.4RTK的应用56GPS原理及应用几种卫星系统简介--GLONASS系统(俄罗斯）1982年开始研制,计划发射24颗卫星,均匀分布在三个轨道上.轨道平面倾角:64.5°卫星飞行高:19100km卫星运行周期:11h58min信号频率:1600MHz;1200MHz水平16米，垂直25米2019年2月有18颗在轨，恢复正常GLONASS系统的组成：GPS原理及应用几种卫星系统简介--Galileo系统(欧洲)Galileo系统是一种开放式的以民用为主的卫星系统。Galileo系统在技术构态上将以分布在3个轨道平面上的30颗MEO卫星为核心星座，其空间信号等效于GPSBlock-IIF卫星上的信号，具有在L频段上和GPS兼容的多频体制，在无增强下可以达到10米精度。Galileo系统的构成：卫星星座图GPS原理及应用几种卫星系统简介–北斗卫星系统（我国）2000年10月31日0时02分，我国自行研制的第一颗导航定位卫星——“北斗导航试验卫星”在西昌卫星发射中心发射；2000年12月21日0时20分，第二颗“北斗导航试验卫星”在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”火箭发射升空，并准确入轨；这标志着我国将拥有自主研制的第一代卫星导航定位系统。2019年12月27日正式向亚太地区提供定位、导航、授时服务2020年左右实现全球覆盖。5颗静止轨道卫星+30颗非静止轨道卫星，采用2000大地坐标系；定位精度：10米。GPS原理及应用11.3GPS系统的组成•GPS系统的组成GPS系统的组成空间部分：21颗工作卫星；三颗备用卫星。用户部分：GPS信号接收机监控站：科罗拉多卡瓦加兰狄哥-伽西亚阿松森岛夏威夷ColoradoSprings地面监控部分空间部分地面监控部分用户部分GPS原理及应用11.3GPS系统的组成空间部分:11.21颗工作卫星，3颗备用卫星，均匀分布在6个轨道上2.轨道倾角55°3.轨道高度:远地点:26560km近地点:20200km4.运行周期：11小时58分(恒星时)保证在地球上任何地点,任何时间都能同时看到4～8颗GPS卫星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GPS原理及应用11.3GPS系统的组成GPS卫星星座空间图GPS卫星星座平面图GPS原理及应用11.3GPS系统的组成地面监控部分:组成：主控站（1个）,注入站（3个）,监测站（5个）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。GPS原理及应用GPS地面监控站的分布示意图AscensionIsland:阿松森群岛注入站、监控站DiegoGarcia:迭哥伽西亚注入站、监控站Kwajalein:卡瓦兰注入站、监控站Colorado:科罗拉多主控站、监控站Hawaii：夏威夷监控站监控站主控站注入站夏威夷科罗拉多阿松森迭哥加西亚卡瓦加兰GPS原理及应用11.3GPS系统的组成用户部分―GPS信号接收系统导航型接收机:手持式、车载、机载测量型接收机:单频机、双频机接收并观测卫星信号记录和处理数据提供导航定位信息单频机(L1)双频机(L1/L2)GPS原理及应用我国GPS定位技术的应用和发展概况11.4GPS技术的应用从1970年4月把第一颗人造卫星送入轨道以来，我国已成功地发射了三十多颗不同类型的人造卫星，为空间大地测量工作的开展创造了有利条件。70年代后期，有关单位在从事多年理论研究的同时，引进并试制成功了各种人造卫星观测仪器。其中有人造卫星摄影仪、卫星激光测距仪和多普勒接收机。根据多年的观测实践，完成了全国天文大地网的整体平差，建立了1980年国家大地坐标系，进行了南海群岛的联测。80年代初，我国一些院校和科研单位已开始研究GPS技术。十多年来，我国的测绘工作者在GPS定位基础理论研究和应用开发方面作了大量的工作。GPS原理及应用我国GPS定位技术的应用和发展概况11.4GPS技术的应用在大地测量方面，利用GPS技术开展国际联测，建立全球性大地控制网，提供高精度的地心坐标，测定和精化大地水准面，组织各部门（10多个单位，30多台GPS双频接受机）参加1992年全国GPS定位大会战。经过数据处理，GPS网点地心坐标精度优于0.2m，点间位置精度优于。在我国建立了平均边长约100km的GPSA级网，提供了亚米级精度地心坐标基准。次后，在A级网的基础上，我国又布设了边长为30~100km的B级网，全国约2500个点。A、B级GPS网点都联测了几何水准。这样就为我国各部门的测绘工作，建立各级测量控制网，提供了高精度的平面和高程三维基准。我国已完成西沙、南沙群岛各岛屿与大地的GPS联测，使海岛与全国大地网联成一整体。GPS原理及应用三、GPS定位方法分类（1）绝对/单点定位——确定观测点在WGS-84系中的坐标，即绝对位置。GPS原理及应用（2）相对定位确定观测点在国家或地方独立坐标系中的坐标，即相对位置。BAS1S2S4S3GPS原理及应用四、GPS的后处理测量方法11.静态测量（1）方法：将几台GPS接收机安置在基线端点上，保持固定不动，同步观测4颗以上卫星。可观测数个时段，每时段观测十几分钟至1小时左右。最后将观测数据输入计算机，经软件解算得各点坐标。（2）用途主要用于大地测量、控制测量、变形测量、工程测量。（3）精度精度最高的作业模式，可达到（5mm+1ppm）GPS原理及应用2．动态测量（1）方法：先建立一个基准站，并在其上安置接收机连续观测可见卫星，另一台接收机在第1点静止观测数分钟后，在其他点依次观测数秒。最后将观测数据输入计算机，经软件解算得各点坐标。动态相对定位的作业范围一般不能超过15km。（2）用途：适用于精度要求不高的碎部测量。（3）精度：可达到（10~20mm+1ppm）GPS原理及应用相对定位模式动态模拟图静态相对定位模式流动站动态相对定位模式基准站GPS原理及应用五、GPS实时动态定位（RTK）方法11.RTK工作原理及方法与动态相对定位方法相比，定位模式相同，仅要在基准站和流动站间增加一套数据链，实现各点坐标的实时计算、实时输出。GPS原理及应用RTK定位图GPS原理及应用2．RTK用途：适用于精度要求不高的施工放样及碎部测量。3．作业范围：目前一般为10km左右。4．精度：可达到（10~20mm+1ppm）RTK的操作和应用一、RTK可以做什么?控制测量碎部测量点放样直线放样线路放样断面测量二、仪器的连接---基准站GDL电台主机二、仪器的连接---基准站三声关机，四声动态，五声静态，六声恢复初始设置。DL灯常亮，STA灯五秒钟闪一次，表示处在静态模式STA灯常亮，DL灯五秒钟快闪两次，表示处在动态模式动态时静态/GPRS/GSM指示灯数据链灯卫星/蓝牙灯电源灯开关键三、注意事项------基准站架设基准站架设的好坏，将影响移动站工作的速度，并对移动站测量质量有着深远的影响，因此用户注意使观测站位置具有以下条件：在10度截止高度角以上的空间部应没有障碍物；邻近不应有强电磁辐射源，比如电视发射塔、雷达电视发射天线等，以免对RTK电信号造成干扰，离其距离不得小于200m；基准站最好选在地势相对高的地方以利于电台的作用距离；地面稳固，易于点的保存。用户如果在树木等对电磁传播影响较大的物体下设站，当接收机工作时，接收的卫星信号将产生畸变，影响RTK的差分质量，使得移动站很难FIXED。四、仪器的连接---移动站三声关机，四声动态，五声静态，六声恢复初始设置。七声是基准站和移动站互换！DL灯常亮，STA灯五秒钟闪一次，表示处在静态模式。动态模式时，DL灯一秒钟闪一次。五、参数设置---新建工程依次按要求填写或选取如下工程信息：工程名称、椭球系名称、投影参数设置、四参数设置（未启用可以不填写）、七参数设置（未启用可以不填写）和高程拟合参数设置（未启用可以不填写），最后确定，工程新建完毕。五、参数设置---作业文件名五、参数设置---椭球设置五、参数设置---投影参数设置五、参数设置---四参数设置五、参数设置---七参数设置五、参数设置---高程拟合参数设置六、求转换参数---控制点坐标库六、求转换参数---输入已知坐标六、求转换参数---增加原始点坐标六、求转换参数---保存及查看参数七、碎部点测量---手动采集七、碎部点测量---自动采集八、点放样八、点放样----增加放样点八、点放样----确定放样点位九、直线放样---增加放样直线九、直线放样---确定直线位置十、线路放样----线路设置根据线路设计所需要的设计要素按照软件菜单提示录入后，软件按要求计算出线路点坐标和图形。道路设计菜单包括两种道路设计模式：元素模式和交点模式十、线路放样----元素模式元素模式”是道路设计里面惯用的一种模式，它是将道路线路拆分为各种道路基本元素（点、直线、缓曲线、圆曲线等），并按照一定规则把这些基本元素逐一添加组合成线路，从而达到设计整段道路的目的十、线路放样----元素模式“间隔”为生成线路点坐标的间隔；“整桩号”、“整桩距”是生成坐标的方式；“路名”为所需要设计的道路名称；“里程”为起始点里程。十、线路放样----元素模式道路元素分为：点、直线、缓曲线、圆曲线。各种元素的组合要遵循道路设计规则。要根据界面提示添加相应的数据信息，如：点要素就只需要输入X坐标和Y坐标，直线元素只需要输入方位角和长度。十、线路放样----元素模式点击“图形绘制”按钮，看到道路的计算后绘制的图形十、线路放样----交点模式交点模式是目前普遍使用的道路设计方式。用户只需输入线路曲线交点的坐标以及相应路线的缓曲长、半径、里程等信息，就可以得到要素点、加桩点、线路点的坐标，以及直观的图形显示，从而可以方便的进行线路的放样等测量工作。十、线路放样----交点模式十、线路放样----交点模式十、线路放样----放样十、线路放样----放样列表中显示设计文件中的所有的点（默认设置），用户也可以通过在列表下的标志、加桩、计算、断面前的对话框中打勾来选择是否在列表中显示这些点。选择要放样的点，如果要进行整个线路放样，就按“线路放样”按钮，进入线路放样模式进行放样；如果要对某个标志点或加桩点进行放样，就按“点放样”按钮，进入点放样模式。如果要对某个中桩的横断面放样，就按“断面放样”十、线路放样----放样在放线库中调入设计文件选择进行线路放样以后放样界面。路放样实际上是点放样的线路表现形式既在点放样时以设计的线路图为底图，实时的显示当前点在线路上的映射点（当前点距线路上距离最近的点）的里程和前进方向的左或右偏距。在图中会显示整个线路和当前测量点，并实时计算当前点是否在线路范围内，如果在线路范围内，就计算出到该线路的最近距离和该点在线路上的映射点的里程；如果不在线路范围内，就给出提示。十、线路放样---参数设置十、线路放样---参数设置最小值，最大值：点放样下面的圆圈提示和报警提示，当离放样点的距离小于最大值并且选择了声音提示时，就给出声音提示。北方向、线方向：线路放样和点放样两种方向指示模式的互相切换。属性赋值里程：测量点时是否把里程作为属性。显示所有放样路线：如果选择了就显示所有的放样路线。显示标志点：如果选择了就在图中显示所有的标志点。显示加桩点：如果选择了就在图中显示所有的加桩点。显示测量点：如果选择了就在图中显示测量点，并且显示的测量点个数跟下面设置“显示测量点个数”一样，如果选择显示“全部”测量点，就把所有采集点都显示出来，如果选择显示“3”个点，就显示最近的3个采集点。显示断面点：如果选择了就在图中显示所有的断面点。显示加桩点：如果选择了就在图中显示所有的加桩点。显示计算点：如果选择了就在图中显示所有的计算点。范围设置：用来设置放样的起始里程和终点里程，当前点不在此范围内时，不会计算偏距和里程，会提示不在线路范