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1、第九章GPS卫星定位技术,9.1 GPS定位概述,1957年10月，世界上（前苏联）第一颗人造地球卫星发射成功，标志着空间科学技术的发展跨入了一个崭新的时代。随着人造地球卫星的不断发射，利用卫星进行定位测量已成为现实。第一阶段：卫星仅作为观测目标 第二阶段：多普勒卫星定位 第三阶段：GPS定位系统,GPS全球定位系统的建立,1973年12月，美国国防部出于军事战略的考 虑，建立了全球定位系统（GPS）。全球定位系统（GPS）计划经历了以下三个 阶段：19741978年 方案论证 19791987年 系统论证 19881993年 生产实验,GLONASS全球导航卫星系统:,起步比GPS晚9年（1
2、982年），1996年1月18日整个系统正常运行。GLONASS系统在系统组成和工作原理上与GPS类似，也是有空间卫星星座、地面控制和用户设备三大部分组成。系统可供国防和民用，不带任何限制，也不计划对用户收费。,GLONASS卫星星座,GLONASS卫星,伽利略GNSS系统：1994年开始，欧盟对系统方案论证。2002年3月，欧盟15国交通部长一致同意该系统的建设，计划2008年完成系统部署并投入使用。GNSS系统的主要设计思想：与GPS/GLONASS不同，完全从民用出发；可与GPS/GLONASS系统有机的兼容；有偿的对民用开放（商用），高精度。,双星导航定位系统（北斗一号）：,空间部分G
3、PS卫星星座 三大部分 地面控制部分地面监控系统 用户设备部分GPS信号接收机,9.2 GPS系统组成,卫星星座的基本参数：21+3颗卫星，6个 轨道面，卫星高度 20200km，轨道倾 角55度，卫星运行 周期11小时58分（恒 星时12小时），载波 频率为1575.42和 1227.60MHz。,GPS工作卫星及其星座,GPS卫星,各种车载型：,用户设备部分 GPS信号接收机,各种手持机：,一体机：,GJS300 静态接收机,F30静态 接收机,Smart3100IS傻瓜型,徕卡GPS1200,南方测绘S808,天测Ashtech,蓝牙接收机：,“天目领航”汽车卫星定位导航系统,9800
4、天王星海洋水上测量系统(RTK),9.3 GPS特点及应用,（1）定位精度高 GPS相对定位精度在50km以内可达10-6,100500km可达10-7，1000km以上可达10-9。,一、GPS系统的特点,（2）观测时间短 20km以内的相对静态定位，仅需1520 分钟；速静态定位时，流动站距基准站15km以内时，流动站观测仅需1520分钟；动态定位仅需几秒钟。,（3）测站间无需通视 只需测站上空开阔即可，布点灵活。（4）可提供三维坐标 经典大地测量将平面与高程分别施测，GPS可同时测定点的三维坐标。（5）操作简便 随着接收机的不断改进，有的已达“傻瓜化”。（6）全天候作业 可在一天24小时
5、内任何时间进行。（7）功能多、应用广“GPS的应用仅受到人们想象力的限制！”,1、GPS系统用途广泛 导航方面、军事方面、测量方面、地球动力学研究方面、气象、交通管理、农林种植方面等等。2、多元化空间资源环境的出现 目前，GPS，GLONASS，INMARSAT等系统都具备了导航定位的功能，形成了多元化的空间资源环境。到2010年，GNSS纯属民间系统建成，GPS/GLONASS/GNSS将成为国际共有、国际共享的安全资源环境。,二、GPS系统的应用前景,3、GPS技术的最新进展 GPS技术的最新进展代表了全球卫星导航定位系统的主要发长方向，目前主要表现为卫星系统、定位方法和接收机三个方面的迅
6、速发展。（1）GPS现代化计划 实质：保护、阻止、改善（2）精密单点定位技术（3）网络RTK定位技术,4、发展GPS产业 今后GPS将像目前汽车、无线电通信等一样形成产业化。5、GPS的应用将进入人们的日常生活 尽管目前大多数人还不知道什么是GPS，但有人预言，GPS将改变我们的生活方式。GPS就像移动电话、传真机、计算机互联网对我们的生活的影响一样，人们日常生活将离不开它。,9.4 定位原理及作业模式,卫星定位的基本原理,1、卫星的位置,原理：根据地面已知点的坐标，用空间距离前方交会的方法，求出卫星的在轨位置。,原理：根据空中卫星的已知 坐标，用空间距离 后方交会的方法，求出测站点的位置。,2、测站的位置,1静态定位模式,定位原理及作业模式,2实时动态测量RTK,思考,与传统测量相比，GPS基线观测向量需要哪些改化和计算！,
