GPS原理及其应用

GPS定位技术课程教学大纲课程编号：050611总 学 时：36+12总 学 分：3课程性质：必修适用专业及层次：测绘工程本科相关课程：大地测量学基础教 材：GPS测量与数据处理，李征航，黄劲松编著，武汉大学出版社，2005年 推荐参考书：GPS测量原理与应用，周忠谟等编著，测绘出版社，1997年GPS测量原理与应用李天文编著，科学出版社，2003年一、课程性质、目的与任务通过本课程的学习，使学生了解GPS的产生、优点及其广泛用途，掌握GPS的组成及信 号结构， GPS 中的误差源，距离测量和定位方法。二、课程内容与要求第一章：绪论内容：1.1全球定位系统的产生，发展及前景：子午卫星系统及其局限性,GPS的产生，发 展及前景1.2 GPS在各个领域中的应用：GPS在军事、交通运输、测量和其它领域中的应用， GPS 在我国的应用状况。1.3美国政府的GPS政策：SA政策、AS政策，美国政府GPS政策的新变化重点讲授：子午卫星系统的局限性、GPS的产生发展、GPS在各个领域中的应用状况，美国 的 GPS 政策及其新变化第二章：全球定位系统的组成及信号结构内容：2.1全球地位系统的组成：空间部分；地面控制部分；用户部分；GPS接收机，天线；天线相位中心偏差及其改正方法；天线高，接收通道2.2 GPS 卫星的信号结构：载波、测距码、导航电文；卫星信号的调制方法 重点讲授：GPS的组成，天线相位中心偏差，接收通道第三章： GPS 定位中的误差源内容： 3.1 概述：误差分析，消除和削弱误差影响的方法和措施3.2 钟误差：卫星钟和接收机钟的钟误差及其改正方法3.3 相对论效应：相对论效应产生的原因及消除方法，近似方法和严格方法3.4 卫星星历误差：广播星历和精密星历；星历误差对定位的影响；消除和削 弱星历误差影响的方法3.5 电离层延迟：电离层的概况，双频改正模型3.6 对流层延迟：对流层概况，常用的对流层延迟模型提高对流层延迟改正的方法3.7 多路径误差：反射波，载波相位测量中的多路径误差，消除和削弱多路径误差 的方法和措施。重点讲授：3.1 误差分类；消除和削弱上述误差影响的方法3.2 钟误差及其改正方法3.3 相对论效应改正方法3.4 卫星星历误差及其改正方法3.5 电离层延迟，双频改正模型3.6 对流层延迟及其改正方法3.7 多路径误差及其改正方法第四章：距离测量与GPS定位内容： 4.1 利用伪距码测定卫地距、利用测距码测定伪距的方法，利用测距码测定伪距的优 点、观测方程4.2 载波相位测量：进行载波相位测量的原因，重建载波及相位测量原理，载波相 位测量的实际观测值、观测方程4.3 观测值的线性组合：同类型同频率观测值的线性组合，必要参数和多余参数、 单差，双差，三差，同类型不同频率观测值的线性组合：组合标准，常用的线性组合 宽巷观测值和无电离层延迟观测值4.4 周跳的探测及修复：产生周跳的原因，周跳的探测及修复，高次差发。多项式 拟合法、其它方法4.5 整周模糊度的确定，静态定位，动态定位，准动态定位中常用的模糊度确定方 法：模糊度和实数解，已知基线法，交换天线法，go and stop法、0TF法的基本概 念。4.6 单点定位：坐标系，用测距码进行单点定位，精密单点定位的基本概念4.7 相对定位：基本术语、静态相对定位，动态相对定位，准动态相对定位4.8差分GPS：差分GPS的产生，原理。单基准站差分GPS，具有多个基准站的局域 差分GPS，广域差分GPS，差分GPS的新进展重点讲授： 4.1 利用测距码测定伪距的方法、有点。4.2 载波相位测量原理及实际观测值、整周计数和整周模糊度4.3 单差，双差，三差，求差法的优点和缺点、观测值的线性组合4.4 产生周跳的原因及探测修复周跳的方法4.5 整周模糊度的确定方法。4.6 用测码伪距进行单点定位4.7 静态相对定位和动态相对定位4.8差分GPS原理、分类、单站差分和广域差分GPS三、课程学时分配内容实验讲授第一早绪论4第一早GPS的组成及信号结构210第一早GPS定位中的误差源612第四章距离测量及GPS定位410四、主要教学方法采用多媒体教学课件为主要载体，通过大型的工程实例来启发引导，将GPS基本理论与 工程实践相结合，难点与重点讲授明确、透彻，达到学生在分析问题与解决问题能力、动手 能力、创新能力等方面的全方位训练与培养。五、课程考核方式及成绩评定考核方式：考试成绩评定：平时成绩占 30%，考试成绩占 70%。