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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Chapter 1 绪 论,一、根本概念,1 卫星定位:,通过卫星的瞬时位置利用空间距离前方交会的方法确定点位置。,2 卫星定位根本观测量：距离差、距离,1距离差定位方式：,双曲面定位系统NNSS、TSICADA,2距离定位方式：,球面定位系统GPS、GLONASS、Galileo、BDSS,3GPS进展趋势,GIS/GPS/RS 组成的3S集成系统,GPS/INS 组合导航系统,GNSS/全球导航卫星系统,二、全球定位系统GPS,1 功能特点：,三大功能：导航、定位、授时,2 应用范围：,测量学、导航学及其相关学科领域,3 GPS组成：,1GPS卫星网及主要功能,21+3颗卫星,2地面监控系统及主要功能,主控站：1个、注入站：3个、监控站：5个,3GPS信号接收机及定位方式,Chapter 2 卫星大地测量根底,一、坐标系统,1 天球坐标系：,1章动、岁差,2三种天球坐标系：瞬时真天球坐标系、瞬时平天球坐标系、协议天球坐标系,2 地球坐标系：,1极移,2两种地球坐标系：瞬时地球坐标系、协议地球坐标系,3 协议地球坐标系：,1CTS-84坐标系,2WGS-84坐标系,极移运动轨迹,二、卫星大地测量中的时间系统,1 世界时UT,2 原子时AT,3 协调世界时UTC,4 力学时TD,5 GPS时间GPST,三、卫星运动,卫星运动状态：受地球、太阳、月球对卫星的引力，太阳光压、地球潮汐力等影响。,卫星受到的作用力：,1 地球质心引力中心力-无摄运动、无摄轨道,2 摄动力非中心力-有摄运动、有摄轨道,Chapter 3 GPS定位系统信号和接收机 的根本工作原理,GPS卫星信号承受组合码调制技术伪随机码扩频技术,组合码调制技术：将卫星导航电文基带信号经伪随机码扩频技术成为组合码，再对L频段的载波进展BPSK调制正交调制。,作 用：提高系统导航定位精度，使系统具有很高的抗电子干扰力气和极强的保密力气。,分为二级调制:第一级是导航电文调制到测距随机码，其次级是测距码调制到载波。,组合码调制技术,1 C/A码：粗码,P,码：精码,GPS,卫星信号构成,一、伪随机码PRNC,GPS卫星信号,测距码,数据码(导航电文，D码）,载波,P码（Y码）C/A码,L1载波,L2载波,伪随机码,L波段,1 导航电文：组成、格式,2 导航电文内容,1遥测码TLM；2转换码HOW；3第一数据块DATA1；4其次数据块DATA2；5第三数据块DATA3,二、导航电文D码,25帧/,12.5min,5,1,2,3,4,10字/子帧，300bit/,6s,（子帧）,5子帧/帧，1500bit/,30s,（帧）,30bit/字，30bit/,0.6s,（字）,0.02s/bit（比特）,三、GPS接收机,1 GPS接收机分类：,1按通道工作原理分,2按用途分,3按载波频率分,4按通道数分,2 根本构造,1天线,2主机,3电源,Chapter 4 GPS定位的根本观测量 及误差分析,一、GPS定位根本原理：=c.t,二、GPS定位观测量,1 码伪距：C/A、P码,2 载波相位：L1、L2,3 多普勒频移：D1、D2,码相位观测值,载波相位观测值,C/A码：码元宽293m，精度2.9m,P码：码元宽29.3m，精度0.29m,L1载波：波长19cm，精度0.19cm,L2载波：波长24cm，精度0.24cm,原始观测量,三、GPS测量误差来源,1 与卫星有关的误差：,1卫星钟差,2卫星星历误差,3地球自转影响,4相对论效应影响,2 信号传播误差：,1电离层折射影响,2对流层折射影响,3多路径效应,3 观测误差和接收设备误差：,1观测误差,2接收机钟差,3天线相位中心偏差,Chapter 5 GPS定位的根本原理和方法,静态定位、动态定位,确定定位、相对定位,测距码定位、载波相位定位,一、测距码伪距单点定位,1 原理：由卫星放射的测距码到观测站的传播时间时间延迟乘以光速所得到的量测距离。=c.t,2 瞬时确定定位精度,3 精度因子 DOP：PDOP、VDOP、HDOP、TDOP、GDOP,二、载波相位测量,1 瞬时载波相位差,2 初始历元整周模糊度,3 瞬时载波相位定位,三、GPS相对定位,1 GPS静态相对定位,2 GPS准动态相对定位,3 GPS动态相对定位,四、差分观测值,1 一次差分观测值SD：,1星际一次差分观测值,2历元间一次差分观测值,3站际一次差分观测值,2 二次差分观测值DD：,1站际、星际二次差分观测值,2星际、历元间二次差分观测值,3站际、历元间二次差分观测值,3 三次差分观测值TD：,星际、站际、历元间三次差分观测值,五、GPS基线向量解算,1 基线向量平差解算方法,1按单基线解算,2联合解算,2 基线向量质量评定,1基线长度中误差RMS,2双差模糊度的整数性RATIO,3同步观测环闭合差,4异步观测环闭合差,5重复基线闭合差,六、GPS测量的周跳,1 周跳产生缘由,1由于顶空障碍物阻挡，造成卫星信号临时中断；,2由于电离层条件差、多路径效应和卫星高度过低等缘由，造成卫星信号的信噪比过低；,3接收机软件发生故障，导致错误的信号处理。,2 通常处理方法,1第一类周跳数分钟：利用单差观测值通过高阶拉格朗日多项式进展拟合修复,2其次类周跳两历元间：利用单差观测值拟合或双差观测值拟合,3 双差固定解、双差浮点解,1双差固定解,2双差浮点解,七、整周模糊度确定方法,1 经典静态相对定位法：,1双差固定解,2双差浮点解,2 快速静态解算法：,1交换接收天线法,2P码双频技术法,3马吉尔配适滤波法,4搜寻法FARA技术,3 动态法OTF技术：,Chapter 6 GPS把握网建立,一、GPS把握网技术设计,GPS网的基准设计：位置基准、方位基准、尺度基准,二、GPS把握网图形设计,1 根本网形：,1三角形网,2环形网,3星形网,2 GPS同步连接方式,1点连式2边连式,3网连式4混合式,三、GPS外业观测,1 GPS卫星预报,2 GPS观测要求,3 GPS观测成果检验,4 GPS数据处理流程：,2 GPS同步观测,1单基线数：,2独立基线数：,3同步观测环数：,数据传输,数据采集,成果输出,GPS网平差,数据预处理,Chapter 7 GPS把握网的平差计算,一、参心坐标系,1 参心坐标系建立,1参心坐标系,2参心空间直角坐标系X、Y、Z,3参心大地坐标系B、L、H,4两者的关系,2 参心坐标系定位,1双平行定向条件,2单点定位,3多点定位,二、高斯投影,1 高斯投影,2 高斯正、反算,3 投影分带,4 投影长度比,三、UTM投影,1 投影条件,2 与GUASS投影的关系,四、国家坐标系,1 WGS-84坐标系,2 国家大地坐标系,1P54坐标系,2 C80坐标系,3新P54坐标系,五、不同坐标系的坐标转换模型,1 布尔沙模型B模型：,原点不重合、坐标轴不平行、坐标尺度不全都,2 莫洛金斯基模型M模型：,受尺度和旋转影响的是任意点与某一参考点的坐标差,3 武测模型W模型：,受尺度影响的是任意点与某一参考点的坐标差，而受旋转,影响的是任意点的坐标,4 三种模型比较,六、转换参数求解方法,1 三点法,2 多点法,V,T,V=min,3 严密平差法,V,T,PV=min,七、GPS网平差,1 三维无约束平差,1空间直角坐标,2大地坐标,2 三维约束平差,1地面数据,2基线向量观测值,3 二维约束平差,1E0、E1、E2椭球,2E1椭球变换求二维基线向量,3E2椭球变换求二维基线向量,4 地面起算把握点选取原则,5 地面起算把握点兼容性分析,八、GPS水准,1 常用的高程系统,1大地高系统,2正高系统,3正常高系统,2 确定大地水准面的传统方法,1天文大地水准法,2天文重力水准法,3重力场模型法,4司托克斯G.G.Stokes重力大地水准面模型法,3 GPS高程拟合方法,1二次曲面拟合法：,利用二次曲面靠近小区域的似大地水准面进展拟合。,2多重二次曲面拟合法：,利用多重二次曲面靠近任何光滑的数学曲面或非数学定义的任意曲面进展拟合。,3薄板小挠度变形模型拟合法：,参照力学中数值计算的加权残差法，利用自组织原理选取薄板受离散负载时的小挠度变形模型进展拟合。,4 常用的GPS高程拟合方法,1二次曲面拟合n6,2平面拟合n=3,3平移拟合n3,Chapter 8 GPS定位技术的应用,1、在测量学中的主要应用：,大地测量、地球动力学的争论，地区性测量把握网的联测，海洋测量，周密工程测量，工程变形监测和地籍测量等。,2、在导航学中的主要应用：,车辆、船只和飞机的周密导航、测速以及运动目标的监控与治理等。,3、在其它相关学科领域中的主要应用：,运动载体姿势测量，弹道的制导，近地卫星的定轨，周密测时以及气象学和大气物理学的争论等。,
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