资源描述
目 录 1 GPS（全球定位系统） 开发与应用 目 录 2 前 言 全球定位系统（Global Positioning SystemGPS ）是美国国防部主要为满足军事部 门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的。GPS 作为新一代导 航与定位系统，不仅具有全球性、全天候、连续的精密三维导航与定位能力，而且具有 良好的看抗干扰性和保密性。因此，发展全球定位系统（GPS）已成为美国导航技术现 代化的重要标志，并且被视为本世纪美国继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后又一重 大科技成就。 目前，GPS 精密定位及时已经渗透到了经济建设和科学技术的许多领域，尤其对经 典测量学的各个方面产生了极其深刻的影响。它在大地测量学及其相关领域，如地球动 力学、海洋大地测量学、天文学、地球物理勘探、资源看勘查、航空与卫星遥感、工程 变形监测、运动目标的测速以及精密时间传递等方面的广泛应用，充分显示了这一卫星 定位技术的高精度和高效益。 近年来，高精度定位技术在我国已得到蓬勃发展。在我国大地测量、精密工程测量。 地壳运动监测、资源勘察和城市控制网的改善等方面的应用及其所取的成功经验，进一 步展示了 GPS 精密定位技术的显著优越性和巨大潜力。 随着由南方公司牵头的国产测量型 GPS 的产生和发展，静态测量型 GPS 已经在国 内全面普及。随着急速的的发展 RTK 动态测量型 GPS 也将更广泛的应用于国内测量的 各个领域，从而将为国家的经济建设、国防建设的发展做出新的奉献。 本书的编写目的，主要在于适应 GPS 卫星测量发展的需要，向广大 GPS 测量用户 比较全面地介绍 GPS 卫星测量的原理、基础知识和主流测量型 GPS 系统的操作，以利 于这一新技术在测量行业的应用和普及，为测量技术手段的提高而服务。 全文共分六章，其中第一章为绪论，简要的介绍了卫星导航与定位技术的特点和构 成概况，以便于读者对 GPS 有了概括性的了解。第二章介绍介绍了 GPS 定位的相关基 础知识，包括 GPS 的坐标系统、时间系统，GPS 信号的构测和传播方式，GPS 信号的 观测量和误差分析。了解这些 GPS 定位的基础知识对于掌握 GPS 测量的基本原理和理 解 GPS 测量施工的方法来说是必要的。第三章主要介绍 GPS 的定位原理中最基础的绝 对定位原理以及测量中最普遍利用的相对定位原理。第四章阐述了 GPS 测量和经典相互 联系的坐标系统转换和投影的内容。第五章重点介绍 GPS 测量实施的主要过程，作业的 基本方法和原则。第六章通过具体的接收机操作介绍 GPS 在测量领域的主要应用。 GPS 卫星测量学是由多学科相互渗透而形成的一门新兴科学，其理论和实践工作在 不断完善，应用领域也不断拓宽，发展迅速，日新月异。由于作者水平有限，说中错误 与不当之处在所难免，诚恳欢迎读者批评。 南方 GPS 产品部 目 录 3 目 录 第一章 绪 论 .1 1.1 GPS 系统的特点 .1 1.2 GPS 系统的构成 .3 第二章 GPS 系统定位的基础知识 .5 2.1 GPS 定位的坐标系统 .5 2.2 GPS 定位的时间系统 .6 2.3 GPS 卫星星历 .7 2.4 电磁波的传播与 GPS 卫星信号 .9 2.4.1 电磁波的介绍 .9 2.4.2 大气层对 GPS 信号传播的影响 .10 2.4.3 GPS 卫星的测距码信号 .11 2.4.5 GPS 卫星的导航电文（数据码） .12 2.5 GPS 定位的观测量及误差分析 .13 2.5.1 GPS 定位的方法与观测量 .14 2.5.2 观测量的误差来源及其影响 .15 第三章 GPS 系统的定位原理 .19 3.1 绝对定位原理 .19 3.1.1 绝对定位方法概述 .19 3.1.2 动态绝对定位原理 .21 3.1.3 静态绝对定位原理 .23 3.1.4 观测卫星的几何分布及其对绝对定位精度的影响 .24 3.2 相对定位原理 .25 3.2.1 相对定位方法的概述 .25 3.2.2 静态相对定位方程 .27 3.2.3 准动态相对定位模型 .31 3.2.4 动态相对定位的观测方程 .33 3.2.5 整周未知数的确定方法 .35 3.2.6 周跳分析的基本思路 .35 3.3 GPS 的高程系统 .36 第四章 坐标系统与投影 .39 4.1 坐标系统与投影 .39 4.2 GPS 术语 .44 目 录 4 第五章 GPS 测量的实施 .46 5.1 接收机类型 .46 5.2 GPS 测量实施 .48 5.2.1 GPS 网的技术设计 .48 5.2.2 选点与埋石 .51 5.2.3 GPS 测量的观测工作 .52 第六章 GPS 定位技术在测量中的应用 .56 6.1 GPS 定位技术在平面控制测量方面的应用 .56 6.1.1 静态相对定位模式 .56 6.1.2 南方 9600 静态 GPS 的应用 .56 6.2 后差分动态相对定位模式 .69 6.3 动态测量 .70 南方 GPS 培训教材 1 第一章 绪 论 GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航 定位系统，利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定 位和测速；另外，利用该系统，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。 随着 GPS 定位技术的发展，其广泛的应用于民用领域，在测量工作方面 GPS 定位技术 在大地测量，工程测量，工程与地壳变形监测、地籍测量，航空摄影测量和海洋测量等 各个领域的应用已甚为普及。正因为 GPS 系统在军事和民用领域定位技术上发挥的巨大 作用被视为 20 世纪最重大的科技成就之一。 1.1 GPS 系统的特点 1GPS 相对于其他导航系统的特点 从 1978 年发射第一颗 GPS 试验卫星以来，利用该系统进行定位的研究、开发和实 验工作，发展异常迅速。理论与实践表明，GPS 同其他导航系统相比，其主要优点如下： 全球地面连续覆盖。由于 GPS 卫星的数目较多，且分布合理，所以地球上任何地点， 均可连续地同步观测到至少 4 颗卫星。从而保障了全球、全天候、连续地三维定位。 功能多，精度高。GPS 可为各类用户连续地提供动态目标的三维位置、三维速度和 时间信息。随着 GPS 定位技术和数据处理技术的发展，其定位、测速和测时的精度将进 一步提高。 实时定位。利用全球定位系统导航，可以实时地确定运动目标的三维位置和速度， 由此即可保障运动载体沿预定航线的运行，也可以实时地监视和修正航行路线，以及选 择最佳的航线。 应用广泛。随着 GPS 定位技术的发展，其应用的领域在不断拓宽。目前，在导航方 面，它不仅已广泛地用于海上、空中和陆地运动目标的导航，而且，在运动目标的监控 与管理，以及运动目标的报警与救援等方面，也已获得了成功地应用；在测量工作方面， 这一定位技术在大地测量，工程测量，工程与地壳变形监测、地籍测量，航空摄影测量 和海洋测绘等各个领域的应用，已甚为普遍。 考虑到 GPS 主要是为满足军事部门高精度导航的需要而建立的，所以上述优点，对 军事上的动态目标的导航，具有十分重要的意义。正因为如此，美国政府把发展 GPS 技 术作为导航技术现代化的重要标志，并把这一技术，视为 20 世纪最重要的科技成就之 一。 2GPS 定位技术相对于经典测量技术的优点 GPS 定位技术的高度自动化和所达到的定位精度及其潜力（如下图） ，使广大测量 南方 GPS 培训教材 2 工作者产生了极大的兴趣。尤其从 1982 年第一代测量型无码 GPS 接收机 Macrometer V- 1000 投入市场以来，在应用基础的研究、应用领域的开拓、硬件和软件的开发等方面， 都得到蓬勃发展。广泛的实验活动为 GPS 精密定位技术在测量工作中的应用，展现了广 阔的前景。 相对于经典的测量技术来说，这一新技术的主要特点如下： （1）观测站之间无需通视。既要保持良好的通视条件，又要保障测量控制网的良 好结构，这一直是经典测量技术在实践方面的困难问题之一。GPS 测量不要求观测站之 间相互通视，因而不再需要建造觇标。这一优点即可大大减少测量工作的经费和时间 （一般造标费用约占总经费的 30%50%） ，同时也使点位的选择变得甚为灵活。 不过也应指出，GPS 测量虽不要求观测站之间相互通视，但必须保持观测站的上空 开阔（净空） ，以使接收 GPS 卫星的信号不受干扰。 （2）定位精度高。现已完成的大量实验表明，目前在小于 50KM 的基线上，其相 对定位精度可达到 12*10-6，而在 100KM500KM 的基线上可达到 10-610-7。随着光测 技术与数据处理方法的改善，可望在 1000km 的距离上，相对定位精度达到或优于 10- 8。 （3）观测时间短。目前，利用经典的静态定位方法完成一条基线的相对定位所需 要的观测时间，根据要求的精度不同，一般约为 13 小时。为了进一步缩短观测时间， 提高作业速度，近年来发展的短基线（例如不超过 20km）快速相对定位法，其观测时 间仅需数分钟。 （4）提供三维坐标。GPS 测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定 观测站的大地高程。GPS 测量的这一特点，不仅为研究大地水准面的形状和确定地面点 的高程开辟了新途径，同时也为其在航空物探、航空摄影测量及精密导航中的应用，提 供了重要的高程数据。 （5）操作简便。GPS 测量的自动化程度很高，在观测中的测量员的主要任务只是 安装并开关仪器、量取仪器高、监控仪器的工作状态和采集环境的气象数据，而其他观 南方 GPS 培训教材 3 测工作，如卫星的捕获、跟踪观测和记录等均有仪器自动完成。另外，GPS 用户接收机 一般重量较轻、体积较小，例如南方的 S-80 双频 GPS 接收机，重量约为 1.25kg，体积 为 3500 ，因为携带和搬运都很方便。3cm （6）全天候作业。GPS 观测工作，可以在任何地点，任何时间连续地进行，一般 也不受天气状况的影响。所以，GPS 定位技术的发展，对于经典的测量技术是一次重大 的突破。一方面，它使经典的测量理论与方法产生了深刻的变革，另一方面，也进一步 加强了测量学与其他学科之间的相互渗透，从而促进科测绘科学技术的现代化发展。 1.2 GPS 系统的构成 全球定位系统（GPS）的整个系统由三大部分组成，即空间部分、地面控制部分和 用户部分所组成： 图 12 全球定位系统（GPS）构成示意图 1 空间部分 GPS 的空间部分是由 24 颗 GPS 工作卫星所组成，这些 GPS 工作卫星共同组成了 GPS 卫星星座，其中 21 颗为可用于导航的卫星，3 颗为活动的备用卫星 1。这 24 颗卫 星分布在 6 个倾角为 55的轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为 12 恒星时。每颗 GPS 工作卫星都发出用于导航定位的信号。GPS 用户正是利用这些信号来进行工作的。 2 控制部分 GPS 的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控系统所构成，根据其 1 实际上这 3 颗备用卫星同样可用于导航定位。 南方 GPS 培训教材 4 作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。主控站有一个，位于美国 克罗拉多（Colorado）的法尔孔（Falcon）空军基地，它的作用是根据各监控站对 GPS 的观测数据，计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站注入 到卫星中去；同时，它还对卫星进行控制，向卫星发布指令，当工作卫星出现故障时， 调度备用卫星，替代失效的工作卫星工作；另外，主控站也具有监控站的功能。监控站 有五个，除了主控站外，其它四个分别位于夏威夷（Hawaii ）、阿松森群岛 （Ascencion）、迭哥伽西亚（Diego Garcia）、卡瓦加兰（ Kwajalein），监控站的作用 是接收卫星信号，监测卫星的工作状态；注入站有三个，它们分别位于阿松森群岛 （Ascencion）、迭哥伽西亚（Diego Garcia）、卡瓦加兰（ Kwajalein），注入站的作用 是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入到卫星中去。 3 用户部分 GPS 的用户部分由 GPS 接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机气象仪 器等所组成。它的作用是接收 GPS 卫星所发出的信号，利用这些信号进行导航定位等工 作。 目前，国际、国内适用于测量的 GPS 接收机产品众多，更新更快，许多测量单位也 拥有了一些不同型号的 GPS 接收机，在本书的最后一章，以南方公司的 GPS 接收机为 例介绍 GPS 接收设备。 南方 GPS 培训教材 5 南方 GPS 培训教材 6 第二章 GPS 系统定位的基础知识 GPS 系统的基础知识包括几方面的内容：GPS 定位的坐标系统和时间系统，GPS 卫 星的星历情况，GPS 卫星信号的相关知识。了解这些 GPS 的基础知识对于掌握 GPS 测 量的基本原理来说是必要的。 掌握 GPS 系统定位原理涉及的 GPS 定位的基本方法、单点定位和相对定位等概念， 能有助于使用者在进行 GPS 测量工作中更主动的掌握 GPS 的施测方法与要求，更有效 的利用 GPS 接收机硬件与软件进行测量工作。 2.1 GPS 定位的坐标系统 坐标系统与时间系统是描述卫星运动，处理观测数据和卫星观测位置的数学与 物理基础，了解常用坐标系统和时间系统，有助于理解 GPS 定位的原理。 在 GPS 定位中，通常使用和接触到的是两种大地测量基准及其转换。 1 经典大地测量基准 从几何意义上说，大地测量基准是由一组确定测量参考系在地球内部的位置和方向 以及描述参考面的形状和大小的参数来表达的。在经典大地测量学中，为了便于观测成 果的处理和坐标计算，一般都选择一个椭球面作为计算的参考面，并确定其在地球内部 的位置和方向，这样建立大地坐标系与确立大地测量基准问题是一致的。 由于参考椭球的几何特征，对于测量计算工作具有特别重要的意义，所以长期以来， 在大地测量学中对地球椭球的描述，一般只是强调了表征椭球几何特性的两个参数，即 椭球的长半轴 a 及其扁率 f（或椭球的短半轴 b）。例如，我国 1954 年的北京大地坐 标系，采用了克拉索夫斯基椭球，其参数为 a6378245 （m） f1/298.3 参考椭球的形状和大小一经确定后，建立大地坐标系（或者确定大地测量基准）的任务 便归结为椭球体在地球内部的定位和方向。为此，通常均首先选择一参考点作为大地基 准点（或大地原地），并且利用该点的天文与水准观测量来实现椭球体内部的定位和方 向。关于参考椭球定位与定向参数的选择，一般来说，具有相当的任意性。但考虑到地 区性测量计算工作的方便，通常要求满足以下条件： 参考椭球面与地区大地水准面最佳配合； 参考椭球的短轴与地球的某一平自转轴相平行； 起始大地子午面与起始格林尼治平子午面相平行。 南方 GPS 培训教材 7 可见利用经典的大地测量技术，建立全球统一的坐标系统是极为困难，同时也是为了方 便本地区的大地测量工作，所以，各国都建立和保持了各自独立的地区性大地坐标系统。 这些地区性大地坐标系统，在地球内部既具有不同的位置和方向，一般又具有不同的椭 球参数，也就是说，具有不同的大地测量基准。 不同坐标系统之间大地测量基准的差异，只有通过大地联测，根据公共点的坐标之 差来确定。但是，由于观测误差的影响，由此所确定的大地基准转换参数，也不可避免 地含有一定的误差，误差的大小主要取决于，坐标系中公共点的数量和分布、坐标的精 度和数据处理方法。 2 卫星大地测量基准 在全球定位系统中，卫星主要被视为位置已知的高空观测目标。所以，为了确定用 户接收机的位置，GPS 卫星的瞬时位置，通常也应化算到统一的地球坐标系统。 目前 GPS 卫星瞬时位置的计算采用了大地坐标系统 WGS84，WGS 84 是迄今采 用的最为精确的全球大地系统，定义 GPS 的大地测量基准，要比在经典大地测量中，定 义参考地球坐标系的大地基准复杂得多。这是将涉及到地球重力场模型、地极运动模型、 地球引力常数、地球自转速度和光速等基本常数。同时还涉及到卫星跟踪站数量、分布， 及其在协议地球坐标系中得坐标等因素。尽管如此，GPS 大地测量基准，仍可表达为一 组确定 GPS 坐标系在地球内部位置和方向的参数为： a6378137 （m） f1/298.25 确定地区性坐标系统与全球坐标系的大地测量基准差，并进行两坐标系统之间的转 换，是 GPS 测量应用中经常遇到的一个重要问题。这两个坐标系统间的大地基准之差， 通常应通过联合处理公共点的坐标来确定。这时，所求大地基准转换参数的精度，既与 联合平差中所取的转化模型有关，又与公共点坐标的精度、数量和分布有关。有关的细 节操作，请参阅第四章第一节。 2.2 GPS 定位的时间系统 在 GPS 卫星定位中，时间系统的重要意义主要表现： 1GPS 卫星作为一个高空观测目标，其位置是不断变化的。因此在给出卫星运行 位置的同时，必须给出相应的瞬间时刻。例如，当要求 GPS 卫星的位置误差小于 1cm 时，则相应的时刻误差应小于 2.610-6 秒。 （1）GPS 定位是通过接收和处理 GPS 卫星发射的无线电信号，来确定用户接收机 （即观测站）至卫星间的距离（或距离差） ，进而确定观测站的位置。因此，准确地测 定观测站至卫星的距离，必须精密地测定信号的传播时间。如果要求上述距离误差小于 1cm，则信号传布产生测定误差，应不超过 310-11 秒。 （2）由于地球的自转现象，在天球坐标系中，地球上点的位置是不断变化的。若 南方 GPS 培训教材 8 要求赤道上一点的位置误差不超过 1cm，则时间的测定误差需小于 210-5 秒。 显然，利用 GPS 进行精密的导航与测量，尽可能获得高精度的时间信息，其意义至 关重要。因此，了解一下有关时间系统的基本概念，对于 GPS 的应用来说，是甚为必要 的。 时间包含有“时刻”和“时间间隔”两个概念。所谓时刻，即发生某一现象的瞬间。 在天文学和卫星定位中，与所获数据对应的时刻也称为历元。而时间间隔，系指发生某 一现象所经历的过程，是这一过程始末的时刻之差。所以，时间间隔测量，也称为相对 时间测量，而时刻测量相应的称为绝对时间测量。 测量时间，同样必须建立一个测量的基准，即时间的单位（尺度）和原点（起始历 元） 。其中时间的尺度是关键，而原点可以根据实际应用加以选定。一般来说，任何一 个可观察的周期运动现象，只要符合一下要求，都可以用作确定时间的基准。 （1）运动应是连续的，周期性的； （2）运动的周期应具有充分的稳定性； （3）运动的周期必须具有复现行，即要求在任何地方和时间，都可以通过观测和 实验，复现这种周期性运动。 在实践中，由于我们所选的上述周期运动现象不同，便产生了不同的时间系统。 常用建立时间基准的基础 （1）地球自转：世界时时间基准的基础，稳定度 10-8S； AS （2）行星绕太阳的公转：力学时间基准的基础； （3）电子、原子的谐波振荡：原子时时间基准的基础，稳定度 10-13。 以上时间单位为国际标准单位秒；派生出的单位 毫秒（10 -3 秒） 、微秒 （10 -6 秒） 、纳秒（10 -9 秒） 在 GPS 定位中，具有重要意义的时间系统主要有三种，恒星时、力学时和原子时。 为了精密的导航和测量的需要，GPS 系统建立了专用的时间系统。该系统可简写位 GPST，由 GPS 主控站的原子钟控制。 GPS 时属于原子时系统，其秒长与原子时相同，与国际原子时具有不同的原点。所 以 GPS 时间系统的稳定度达到 10-13S。 2.3 GPS 卫星星历 卫星在空间进行的轨迹称为轨道，而描述卫星轨道位置和状态的参数，称为轨道参 数。由于在利用 GPS 进行导航和测量时，GPS 卫星是作为位置已知的高空观测目标， 所以在进行绝对定位时，卫星轨道误差，将会直接影响所求用户接收机位置的精度，而 在相对定位时，尽管卫星轨道误差的影响将会减弱，但当基线较长且精度要求较高时， 这种影响也不可忽视。如果假设 观测站至所测卫星的距离； 南方 GPS 培训教材 9 卫星轨道的误差； D两观测站间的基线长度； D 引起的基线长度误差， 则根据经验其间关系可近似地表示为 D 为了满足精密定位的要求，卫星的轨道必须具有足够的精度。 另外，为了制订 GPS 测量的观测计划和便于捕获卫星发射的信号，也需要知道卫星 的轨道参数，只是其要求的精度较低。对用户来说，理解和运用 GPS 卫星的轨道信息是 非常必要的，而卫星的轨道信息都包含在 GPS 卫星的星历中。 GPS 卫星的星历，是描述有关卫星运行轨道的信息。利用 GPS 进行定位，就是根 据已知的卫星轨道信息和用户的观测资料，通过数据处理来确定接收机的位置，及其载 体的航行速度，所以，精确的轨道信息是精密定位的基础。GPS 卫星星历的提供方式， 一般有两种：预报星历（广播星历）和后处理星历（精密星历） 。 1 . 预报星历 预报星历，是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文，传递给用户的，用户接收 机接收到这些信号，经过解码便可获得所需要的卫星星历，所以这种星历也叫做广播星 历。卫星的预报星历，通常包括相对某一参考历元的开普勒轨道参数，和必要的轨道摄 动改正项参数。 相应参考历元的卫星开普勒轨道参数，也叫参考星历，它是根据 GPS 监测站约一周 的观测资料推算的。 参考星历，只代表卫星在参考历元的瞬时轨道参数（也称为密切轨道参数） ，但是 在摄动力的影响下，卫星的实际轨道，随后将偏离其参考轨道，偏离的程度主要决定于 观测历元与所选参考历元间的时间差。一般来说，如果我们用轨道参数的摄动项来对已 知的卫星参考星历加以改正，就可以外推出任意观测历元的卫星星历。 由此不难理解，如果观测历元与所选参考历元的时间差很大，为了保障外推的轨道 参数具有必要的精度，就必须采用更严密的摄动力模型和考虑更多的摄动因素。这样一 来将会遇到建立更严格的摄动力模型的困难，因而可能降低预报轨道参数的精度。 实际上，为了保持卫星预报星历的必要精度，一般采用限制预报星历外推时间间隔 的方法。为此，GPS 跟踪站每天都利用其观测资料，更新用以确定卫星参考星历的数据， 以及计算每天卫星轨道参数的更新值，并且，每天按时将其注入相应的卫星加以存储以 资更新卫星的参考轨道之用。据此，GPS 卫星发射的广播星历，每小时更新一次，以供 用户使用。 这样，如果将上述计算参考星历的参考历元 toe，选在两次更新星历的中央时刻， 则外推的时间间隔，最大将不会超过 0.5 小时。从而可以在采用同样摄动力模型的情况 南方 GPS 培训教材 10 下，有效的保持外推轨道参数的精度。预报星历的精度，目前一般估计约为 20m-40m。 由于预报星历每小时更新一次，因此，在数据更新前后，各表达式之间将会产生小 的跳跃，其值可达数分米。对此，一般可利用适当的拟合技术（例如切比雪夫多项式） 予以平滑。 2. 后处理星历 卫星的预报星历，是用跟踪站以往时间的观测资料推求的参考轨道参数为基础，并 加入轨道摄动改正而外推的星历。预报星历，用户在观测时可以通过导航电文实时地得 到，这对导航或实时定位，显然是非常重要的。可是，对于某些进行精密定位工作的用 户来说，其精度难以满足要求，尤其当 GPS 卫星的预报星历，受到人为干预而降低精度 时，就更难于保障精密定位工作的要求。 后处理星历，是一些国家的某些部门，根据各自建立的跟踪站所获得的精密观测资 料，应用与确定预报星历相似的方法，计算的卫星星历。它可以向用户提供在用户观测 时间的卫星星历，避免了预报星历外推的误差。 目前，美国和其它许多国家的一些单位，正在完善或着手建立全球性或区域性的 GPS 卫星跟踪系统，以便为大地测量学和地球动力学研究的精密定位工作，提供所需要 的星历。 由于这种星历通常是在事后项用户提供的，在其观测时间的卫星精密轨道信息，因 此称为后处理星历或精密星历。该星历的精度，目前可达分米级。 后处理星历，一般不是通过卫星的无线电信号向用户传递的，而是网络或通过电传 通信等方式，有偿地为所需要的用户服务。但是，建立和维持一个独立的跟踪系统，来 精密测定 GPS 卫星的轨道，其技术比较复杂，投资也较大。目前国内此类接收机应用还 比较少。 2.4 电磁波的传播与 GPS 卫星信号 2.4.1 电磁波的介绍 GPS 定位的基本观测量，是观测站（用户接收天线）至 GPS 卫星（信号发射天线） 的距离（或称信号传播路径） ，它是通过测定卫星信号在该路径上的传播时间（时间延 迟） ，或测定卫星载波相位在该路径上变化的周数（相位延迟）来导出的，这跟通常的 电磁波测距原理相似，只要已知卫星信号的传播时间t 和传播速度 ，就可得到卫星 至观测站的距离 ，即有 = t 为便于理解 GPS 定位原理，这里首先介绍电磁波的基本知识，然后进一步说明有 关 GPS 卫星信号的问题。 根据物理学中的概念，电磁波是一种随时间 t 变化的正弦（或余弦）波。如果设电 南方 GPS 培训教材 11 磁波的初相角为 ，角频率为 ，振幅为 ，则有电磁波 y 的数学表达式0eA y = sin（ t+ ）0 0 t0 t1 y=Aesin(t+ 0) Ae t+0 利用电磁波测距，除了必须精确地测定电磁波的传播时间（或相位的变化）之外， 还应准确地测定电磁波的传播速度 。 2.4.2 大气层对 GPS 信号传播的影响 对 GPS 而言，卫星发射信号传播到接收机天线的时间约 0.1 秒，当光速值的最后一 位含有一个单位的误差，将会引起 0.1m 的距离误差。表明准确确定电磁波传播速度的 重要意义。实际的电磁波传播是在大气介质中，在到达地面接收机前要穿过性质、状态 各异且不稳定的若干大气层，这些因素可能改变电磁波传播的方向、速度和强度，这种 现象称为大气折射。 大气折射对 GPS 观测结果的影响，往往超过了 GPS 精密定位所容许的精度范围。 如何在数据处理过程中通过模型加以改正，或在观测中通过适当的方法来减弱，以提高 定位精度，已经成为广大用户普遍关注的重要问题。 根据对电池波传播的不同影响，一般可将大气层分为对流层和电离层。 1在对流层中，折射率略大于 1，随着高度的增加逐渐减小，当接近对流层顶部时， 其值接近于 1。对流层的折射影响，在天顶方向（高度角 900）可产生 2.3m 的电磁波传 播路径误差，当高度角为 100 时，传播路径误差可达 20m。在精密定位中，对流层的影 响必须顾及。 目前采用的各种对流层模型，即使应用实时测量的气象资料，电磁波的传播路径， 经过对流层折射改正后的残差，仍保持在对流层影响的 5%左右。 减弱对流层折射改正项残差影响主要措施： （1）尽可能充分地掌握观测站周围地区的实时气象资料。 （2）利用水汽辐射计，准确地测定电磁波传播路径上的水汽积累量，以便精确的 南方 GPS 培训教材 12 计算大气湿分量的改正项。但设备庞大价格昂贵，一般难以普遍采用。 （3）当基线较短时（20km） ，在稳定的大气条件下，利用相对定位的差分法来减 弱大气折射的影响。 （4）完善对流层大气折射的改正模型。 2由于影响电离层电子密度的因素复杂（时间、高度、太阳辐射及黑子活动、季 节和地区等） ，难以可靠地确定观测时刻沿电磁波传播路线的电子总量。对 GPS 单频接 收用户，一般均利用电离层模型来近似计算改正量，但目前有效性不会优于 75%。即当 电离层的延迟为 50m，经过模型改正后，仍含有约 12.5m 的残差。 为减弱电离层的影响，比较有效的措施为： （1）利用两种不同的频率进行观测 （2) 两观测站同步观测量求差 用两台接收机在基线的两端进行同步观测，取其观测量之差。因为当两观测站相距 不太远时，卫星至两观测站电磁波传播路径上的大气状况相似，大气状况的系统影响可 通过同步观测量的差分而减弱。 该方法对小于 20km 的短基线效果尤为明显，经过电离层折射改正后，基线长度的 相对残差约为 10-6。故在短基线相对定位中，即使使用单频接收机也能达到相当高精度。 但随着基线长度的增加，精度将明显降低。 2.4.3 GPS 卫星的测距码信号 1关于 GPS 卫星信号 GPS 卫星所发射的信号包括载波信号、P 码（或 Y 码） 、C/A 码和数据码（或 D 码） 等多种信号分量，其中 P 码和 C/A 码统称为测距码。 GPS 卫星信号的产生与构成主要考虑了如下因素； （1）适应多用户系统要求。 （2）满足实时定位要求。 （3）满足高精度定位需要。 （4）满足军事保密要求。 2.码与码的产生 （1）码的概念 在现代数字通信中，广泛使用二进制数（0 和 1）及其组合，来表示各种信息。表 达不同信息的二进制数及其组合，称为码。一位二进制数叫一个码元或一比特。比特为 码和信息量的度量单位。 如果将各种信息例如声音、图像和文字等通过量化，并按某种预定规则，表示成二 进制数的组合形式，则这一过程称为编码。 在二进制数字化信息的传输中，每秒传输的比特数称为数码率，表示数字化信息的 传输速度，单位为 bit/s。 （2）随机噪声码 南方 GPS 培训教材 13 既然码是用以表达各种信息的二进制数的组合，是一组二进制的数码序列，则这一 序列就可以表达成以 0 和 1 为幅度的时间函数。假设一组码序列 u(t)，对某一时刻来说， 码元是 0 或 1 完全是随机的，但出现的概率均为 1/2。这种码元幅度的取值完全无规律 的码序列，称为随机码序列（或随机噪声码序列） 。它是一种非周期性序列，无法复制， 但其自相关性好。而相关性的好坏，对提高利用 GPS 卫星码信号测距精度，极其重要。 3.GPS 的测距码 GPS 卫星所采用的两种测距码，即 C/A 码和 P 码（或 Y 码） ，均属于伪随机码。 （1）C/A 码：是由两个 10 级反馈移位寄存器组合而产生。码长 Nu=210-1=1023 比 特，码元宽为 Tu=1/f1=0.97752s,（ f1 为基准频率 f0 的 10 分之 1，1.023 MHz）,相应 的距离为 293.1m。周期为 Tu= Nutu=1ms，数码率为 1.023Mbit/s。 C/A 码的码长短，共 1023 个码元，若以每秒 50 码元的速度搜索，只需 20.5s，易 于捕获，称捕获码。 码元宽度大，假设两序列的码元对齐误差为码元宽度的 100 分之 1，则相应的测距 误差为 2.9m。由于精度低，又称粗码。 （2）P 码 P 码产生的原理与 C/A 码相似，但更复杂。发生电路采用的是两组各由 12 级反馈 移位寄存器构成。码长 Nu2.351014 比特，码元宽为 tu=1/f0=0.097752s，相应的距离 为 29.3m。周期为 Tu= Nutu 267d，数码率为 10.23Mbit/s。 P 码的周期长，267 天重复一次，实际应用时 P 码的周期被分成 38 部分， （每一部 分为 7 天，码长约 6.19 1012 比特） ，其中 1 部分闲置， 5 部分给地面监控站使用，32 部分分配给不同卫星，每颗卫星使用 P 码的不同部分，都具有相同的码长和周期，但结 构不同。P 码的捕获一般是先捕获 C/A 码，再根据导航电文信息，捕获 P 码。由于 P 码 的码元宽度为 C/A 码的 1/10，若取码元对齐精度仍为码元宽度的 1/100，则相应的距离 误差为 0.29m，故 P 码称为精码。 2.4.5 GPS 卫星的导航电文（数据码） 所谓导航电文，就是包含有关卫星的星历，卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行 状态、导航摄动改正、大气折射改正和 C/A 码捕获 P 码等导航信息的数据码（或 D 码） 。 导航电文是利用 GPS 进行定位的数据基础。 导航电文也是二进制码，依规定格式组成，按帧向外播送。每帧电文含有 1500 比 特，播送速度 50bit/s，每帧播送时间 30s。 1卫星的载波信号与调制 GPS 卫星信号包含三种信号分量：载波、测距码和数据码。信号分量的产生都是在 同一个基本频率 f0=10.23MHz 的控制下产生，GPS 卫星信号示意图如下 南方 GPS 培训教材 14 从上图中可见，GPS 卫星取 L 波段的两种不同电磁波频率为载波，L 1 载波频率为 1575.42MHz，波长为 19.03cm； L2 载波频率为 1227.60MHz，波长为 24.42cm。在 L1 载 波上，调制有 C/A 码、P 码（或 Y 码）和数据码； L2 载波上，只调制有 P 码（或 Y 码） 和数据码。 在无线电通信中，为有效地传播信息，一般将频率较低的信号加载到频率较高的载 波上，此时频率较低的信号称为调制信号。 GPS 卫星的测距码和数据码是采用调相技术调制到载波上，且调制码的幅值只取 0 或 1。如果码值取 0，则对应的码状态取+1；而码值取 1 时，对应码状态为-1，载波和 相应的码状态相乘后，即实现了载波的调制。 2.卫星信号的解调 为进行载波相位测量，当用户接收到卫星发射的信号后，可通过以下两种解调技术 来恢复载波相位。 （1）复制码与卫星信号相乘：由于调制码的码值是用1 的码状态来表示的，当把 接收的卫星码信号与用户接收机产生的复制码（结构与卫星测距码信号完全相同的测距 码） ，在两码同步的条件下相乘，即可去掉卫星信号中的测距码而恢复原来的载波。但 此时恢复的载波尚含有数据码即导航电文。这种解调技术的条件是必须掌握测距码的结 构，以便产生复制码。 （2）平方解调技术：将接收到的卫星信号进行平方，由于处于+1 状态的调制码经 过平方后均为+1 ，而+1 对载波相位不产生影响。故卫星信号平方后，可达到解调目的。 采用这种方法，可不必知道调制码的结构，但平方解调后，不仅去掉了卫星信号中的测 距码，而且也同时去掉了导航电文。 2.5 GPS 定位的观测量及误差分析 GPS 的观测量，是用户利用 GPS 进行定位的重要依据之一。在这里我们在以上相 关预备知识的基础上，进一步介绍利用 GPS 进行定位的基本方法和观测量的类型并详细 基本频率 10.23MHz L1载波 1575.42MHz L2载波 1227.60MHz C/A码 1.023MHz P码 10.23MHz P码 10.23MHz 数据码 50BPS 数据码 50BPS 154 120 10 204600 南方 GPS 培训教材 15 地说明 GPS 观测量地误差来源，以及减弱其影响的措施。 2.5.1 GPS 定位的方法与观测量 1.定位方法分类 按参考点的不同位置划分为： （1）绝对定位（单点定位）：在地球协议坐标系中，确定观测站相对地球质心的 位置。 （2）相对定位：在地球协议坐标系中，确定观测站与地面某一参考点之间的相对 位置。 按用户接收机作业时所处的状态划分： （1）静态定位：在定位过程中，接收机位置静止不动，是固定的。静止状态只是 相对的，在卫星大地测量中的静止状态通常是指待定点的位置相对其周围点位没有发生 变化，或变化极其缓慢，以致在观测期内可以忽略。 （2）动态定位：在定位过程中，接收机天线处于运动状态。 在绝对定位和相对定位中，又都包含静态和动态两种形式。 2.观测量的基本概念 无论采取何种 GPS 定位方法，都是通过观测 GPS 卫星而获得某种观测量来实现的。 GPS 卫星信号含有多种定位信息，根据不同的要求，可以从中获得不同的观测量，主要 包括： 根据码相位观测得出的伪距。 根据载波相位观测得出的伪距。 由积分多普勒计数得出的伪距。 由干涉法测量得出的时间延迟。 采用积分多普勒计数法进行定位时，所需观测时间较长，一般数小时，同时观测过 程中，要求接收机的震荡器保持高度稳定。 干涉法测量时，所需设备较昂贵，数据处理复杂。 这两种方法在 GPS 定位中，尚难以获得广泛应用。 目前广泛应用的基本观测量主要有码相位观测量和载波相位观测量。 所谓码相位观测是测量 GPS 卫星发射的测距码信号（C/A 码或 P 码）到达用户接 收机天线（观测站）的传播时间。也称时间延迟测量。 载波相位观测是测量接收机接收到的具有多普勒频移的载波信号，与接收机产生的 参考载波信号之间的相位差。 由于载波的波长远小于码长，C/A 码码元宽度 293m，P 码码元宽度 29.3m，而 L1 载波波长为 19.03cm， L2 载波波长为 24.42cm，在分辨率相同的情况下， L1 载波的观 测误差约为 2.0mm， L2 载波的观测误差约为 2.5mm。而 C/A 码观测精度为 2.9m，P 码 为 0.29m。载波相位观测是目前最精确的观测方法。 载波相位观测的主要问题：无法直接测定卫星载波信号在传播路径上相位变化的整 南方 GPS 培训教材 16 周数，存在整周不确定性问题。此外，在接收机跟踪 GPS 卫星进行观测过程中，常常由 于接收机天线被遮挡、外界噪声信号干扰等原因，还可能产生整周跳变现象。有关整周 不确定性问题，通常可通过适当数据处理而解决，但将使数据处理复杂化。 上述通过码相位观测或载波相位观测所确定的卫星距离都不可避免地含有卫星钟与 接收机钟非同步误差的影响，含钟差影响的距离通常称为伪距。由码相位观测所确定的 伪距简称测码伪距，由载波相位观测所确定的伪距简称为测相伪距。 2.5.2 观测量的误差来源及其影响 GPS 定位中，影响观测量精度的主要误差来源分为三类： 与卫星有关的误差。 与信号传播有关的误差。 与接收设备有关的误差。 为了便于理解，通常均把各种误差的影响投影到站星距离上，以相应的距离误差表 示，称为等效距离误差。 测码伪距的等效距离误差(单位：米 ) 误差来源 误差来源分解 P 码 C/A 码 卫星 星历与模型误差 钟差与稳定度 卫星摄动 相位不确定性 其它 合计 4.2 3.0 1.0 0.5 0.9 5.4 4.2 3.0 1.0 0.5 0.9 5.4 信号传播 电离层折射 对流层折射 多路径效应 其它 合计 2.3 2.0 1.2 0.5 3.3 5.0-10.0 2.0 1.2 0.5 5.5-10.3 接收机 接收机噪声 其它 合计 1.0 0.5 1.1 7.5 0.5 7.5 总计 6.4 10.8-13.6 根据误差的性质可分为： （1）系统误差：主要包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差、以及大气折 射的误差等。为了减弱和修正系统误差对观测量的影响，一般根据系统误差产生的原因 而采取不同的措施，包括： 引入相应的未知参数，在数据处理中联同其它未知参数一并求解。 南方 GPS 培训教材 17 建立系统误差模型，对观测量加以修正。 将不同观测站，对相同卫星的同步观测值求差，以减弱和消除系统误差的影响。 简单地忽略某些系统误差的影响。 （2）偶然误差：包括多路径效应误差和观测误差等。 1.与卫星有关的误差 （1）卫星钟差 GPS 观测量均以精密测时为依据。GPS 定位中，无论码相位观测还是载波相位观测， 都要求卫星钟与接收机钟保持严格同步。实际上，尽管卫星上设有高精度的原子钟，仍 不可避免地存在钟差和漂移，偏差总量约在 1 ms 内，引起的等效距离误差可达 300km。 卫星钟的偏差一般可通过对卫星运行状态的连续监测精确地确定，并用二阶多项式 表示：tj=a 0+a1(t-t0e)+a2(t-t0e)2。式中的参数由主控站测定，通过卫星的导航电文提供给 用户。 经钟差模型改正后，各卫星钟之间的同步差保持在 20ns 以内，引起的等效距离偏 差不超过 6m。卫星钟经过改正的残差，在相对定位中，可通过观测量求差（差分）方 法消除。 （2）卫星轨道偏差： 由于卫星在运动中受多种摄动力的复杂影响，而通过地面监测站又难以可靠地测定 这些作用力并掌握其作用规律，因此，卫星轨道误差的估计和处理一般较困难。目前， 通过导航电文所得的卫星轨道信息，相应的位置误差约 20-40m。随着摄动力模型和定 轨技术的不断完善，卫星的位置精度将可提高到 5-10m。卫星的轨道误差是当前 GPS 定 位的重要误差来源之一。 GPS 卫星到地面观测站的最大距离约为 25000km，如果基线测量的允许误差为 1cm，则当基线长度不同时，允许的轨道误差大致如下表所示。从表中可见，在相对定 位中，随着基线长度的增加，卫星轨道误差将成为影响定位精度的主要因素。 GPS 卫星到地面观测站的最大距离约为 25000km，如果基线测量的允许误差为 1cm，则当基线长度不同时，允许的轨道误差大致如下表所示。从表中可见，在相对定 位中，随着基线长度的增加，卫星轨道误差将成为影响定位精度的主要因素。 基线长度 基线相对误差 容许轨道误差 1.0km 1010-6 250.0m 10.km 110-6 25.0m 100.0km 0.110-6 2.5m 1000.0km 0.0110-6 0.25m 在 GPS 定位中，根据不同要求，处理轨道误差的方法原则上有三种； 忽略轨道误差：广泛用于实时单点定位。 南方 GPS 培训教材 18 采用轨道改进法处理观测数据：卫星轨道的偏差主要由各种摄动力综合作用而产 生，摄动力对卫星 6 个轨道参数的影响不相同，而且在对卫星轨道摄动进行修正时，所 采用的各摄动力模型精度也不一样。因此在用轨道改进法进行数据处理时，根据引入轨 道偏差改正数的不同，分为短弧法和半短弧法。 短弧法：引入全部 6 个轨道偏差改正，作为待估参数，在数据处理中与其它待估参 数一并求解。可明显减弱轨道偏差影响，但计算工作量大。 半短弧法：根据摄动力对轨道参数的不同影响，只对其中影响较大的参数，引入相 应的改正数作为待估参数。据分析，目前该法修正的轨道偏差不超过 10m，而计算量明 显减小。 同步观测值求差：由于同一卫星的位置误差对不同观测站同步观测量的影响具有 系统性。利用两个或多个观测站上对同一卫星的同步观测值求差，可减弱轨道误差影响。 当基线较短时，有效性尤其明显，而对精密相对定位，也有极其重要意义。 2.卫星信号传播误差 （1）电离层折射影响：主要取决于信号频率和传播路径上的电子总量。通常采取 的措施： 利用双频观测：电离层影响是信号频率的函数，利用不同频率电磁波信号进行观 测，可确定其影响大小，并对观测量加以修正。其有效性不低于 95%. 利用电离层模型加以修正：对单频接收机，一般采用由导航电文提供的或其它适 宜电离层模型对观测量进行改正。目前模型改正的有效性约为 75%，至今仍在完善中。 利用同步观测值求差：当观测站间的距离较近（小于 20km）时，卫星信号到达不 同观测站的路径相近，通过同步求差，残差不超过 10-6。 （2）对流层的影响 对流层折射对观测量的影响可分为干分量和湿分量两部分。干分量主要与大气温度 和压力有关，而湿分量主要与信号传播路径上的大气湿度和高度有关。目前湿分量的影 响尚无法准确确定。对流层影响的处理方法： 定位精度要求不高时，忽略不计。 采用对流层模型加以改正。 引入描述对流层的附加待估参数，在数据处理中求解。 观测量求差。 （3）多路径效应：也称多路径误差，即接收机天线除直接收到卫星发射的信号外， 还可能收到经天线周围地物一次或多次反射的卫星信号。两种信号迭加，将引起测量参 考点位置变化，使观测量产生误差。在一般反射环境下，对测码伪距的影响达米级，对 测相伪距影响达厘米级。在高反射环境中，影响显著增大，且常常导致卫星失锁和产生 周跳。改善措施： 安置接收机天线的环境应避开较强发射面，如水面、平坦光滑的地面和建筑表面。 选择造型适宜且屏蔽良好的天线如扼流圈天线。 适当延长观测时间，削弱周期性影响。 南方 GPS 培训教材 19 改善接收机的电路设计。 3.接收设备有关的误差 主要包括观测误差、接收机钟差、天线相位中心误差和载波相位观测的整周不确定 性影响。 （1）观测误差：除分辨误差外，还包括接收天线相对测站点的安置误差。分辨误 差一般认为约为信号波长的 1%。安置误差主要有天线的置平与对中误差和量取天线相 位中心高度（天线高）误差。例如当天线高 1.6m ,置平误差 0.10，则对中误差为 2.8mm。 （2）接收机钟差 GPS 接收机一般设有高精度的石英钟，日频率稳定度约为 10-11。如果接收机钟与 卫星钟之间的同步差为 1s，则引起的等效距离误差为 300m。处理接收机钟差的方法： 作为未知数，在数据处理中求解。 利用观测值求差方法，减弱接收机钟差影响。 定位精度要求较高时，可采用外接频标，如铷、铯原子钟，提高接收机时间标准 精度。 （3）载波相位观测的整周未知数 无法直接确定载波相位相应起始历元在传播路径上变化的整周数。同时存在因卫星 信号被阻挡和受到干扰，而产生信号跟踪中断和整周变跳。 （4）天线相位中心位置偏差 GPS 定位中，观测值都是以接收机天线的相位中心位置为准，在理论上，天线相位 中心与仪器的几何中心应保持一致。实际上，随着信号输入的强度和方向不同而有所变 化，同时与天线的质量有关，可达数毫米至数厘米。如何减小相位中心的偏移，是天线 设计的一个迫切问题。 5. 其它误差来源 （1）地球自转影响 在 GPS 定位中，除了上述各种误差外，卫星钟和接收机钟震荡器的随机误差、大 气折射模型和卫星轨道摄动模型误差、地球潮汐以及信号传播的相对论效应等都会对观 测量产生影响。 为提高长距离相对定位的精度，满足地球动力学研究要求，研究这些误差来源，并 确定它们的影响规律和改正方法，有重要意义。 南方 GPS 培训教材 20 第三章 GPS 系统的定位原理 GPS 的定位原理：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些 信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。它广泛 的应用于导航和测量定位工作中。本章将主要介绍绝对定位和相对定位的方法及原理， 考虑到绝对定位的精度，与被观测卫星的几何分布密切相关，所以在这里还将介绍卫星 的几何分布对定位精度的影响。 3.1 绝对定位原理 3.1.1 绝对定位方法概述 绝对定位也叫单点定位，通常是指在协议地球坐标系（例如 WGS-84 坐标系）中， 直接确定观测站，相对于坐标系原点绝对坐标的一种定位方法。 “绝对”一词，主要是 为了区别以后将要介绍的相对定位方法。绝对定位和相对定位，在观测方式、数据处理、 定位精度以及应用范围等方面均有原则上的区别。 利用 GPS 进行绝对定位的基本原理，是以 GPS 卫星和用户接收机天线之间的距离 （或距离差）观测量为基础，并根据已知的卫星瞬时坐标，来确定用户接收机的点位， 即观测站的位置。 GPS 绝对定位方法的实质，即是测量学中的空间距离后方交会。如图 31 所示： 图 31 单点定位原理示意图 在个观测站上，有 4 个独立的卫星距离观测量。假设 t 时刻在地面待测点上安置 GPS 接收机，可以测定 GPS 信号到达接收机的时间t ，再加上接收机所接收到的卫星 南方 GPS 培训教材 21 星历等其它数据可以确定以下四个方程式： 上述四个方程式中 x、y、z 为待测点坐标，Vto 为接收机的钟差为未知参数，其中 di=ct i，(i=1、2、3、4)，di 分别为卫星到接收机之间的距离，t i 分别为卫星的 信号到达接收机所经历的时间，x i 、y i 、z i 为卫星在 t 时刻的空间直角坐标，Vt i 为卫 星钟的钟差，c 为光速。 由以上四个方程即可解算出待测点的坐标 x、y、z 和接收机的钟差 Vto。 这时候就有人说了，干嘛要四颗卫星呢三颗不就够了吗？想想还蛮有道理的，三个 球面，交汇于一点，不就可以定出接收机所在的位置了吗？但是实际上，GPS 接收器在 仅接收到三颗卫星的有效信号的情况下只能确定二维坐标即经度和纬度，只有收到四颗 或四颗以上的有效 GPS 卫星信号时，才能完成包含高度的 3D 定位。这是为什么呢？ 问题出在时间上。先来看一颗卫星，它在一个规定的时间发送一组信号到地面，比 如说每天 8：00 整开始发送一组信号，如果地面接收机就在 8
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