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1、全球定位系统（GPS）简介,周开耀,目 录,GPS系统组成 GPS定位原理 GPS误差项 GPS定位算法简介 GPS应用简介,GPS系统组成 空间部分 GPS卫星 Block A， R，M及 F卫星 GPS卫星星座 24颗卫星，6个轨道面，每个轨道4颗卫星 相邻轨道升交点赤经之差为60 地面监测部分 主控站，管理中心和技术中心 监测站，全球分布17个监控站 注入站，向卫星输入导航电文等 通信和辅助系统 用户部分 接收机 天线,GPS定位原理 GPS采用距离交会方法进行定位。通过接收到的卫星载波解调出导航电文，解算观测时刻卫星的轨道坐标，联合接收到的卫星至用户的伪距，在可视卫星超过4颗的条件下，
2、计算得到用户的位置。,为卫星 至用户之间的伪距； 为相应历元时刻卫星 的瞬时坐标； 为用户的位置坐标； c 为光速； 为接收机钟钟差； 为卫星钟钟差； 为电离层延迟； 为对流层延迟； 为其他偶然误差。,解算用户位置时，需考虑误差影响。公式中包括了接收机和卫星钟的钟差、对流层、电离层误差等，还包括其他观测误差。 在伪距定位中可将卫星钟钟差作为已知值；电离层、对流层等延迟误差均有相应的模型改正，电离层延迟还可进行双频改正。 式中最后包含4个未知数，包括用户的三维坐标以及接收机钟差。同步观测4颗以上卫星，利用平差方法便可求得用户的三维位置。,GPS误差项 信号从卫星发射端至接收机端的传播过程中会出现
3、各误差。按性质不同可分为系统误差和偶然误差。偶然误差主要受到噪声或者由观测等原因而形成，可以通过平差或滤波等方式控制。系统误差的误差值大，对定位结果的影响严重，需要通过特定方法加以改正。,系统误差从误差源分大致可以分为三类： 与卫星有关的误差：包括星历误差，卫星钟钟差，相对论效应。 与信号传播有关的误差：包括电离层延迟误差，对流层延迟误差，多路径误差等。 与接收机有关的误差：包括接收机钟的钟差，接收机位置误差等。 此外还包括地球自转在内的其他误差。,GPS定位算法简介 伪距定位 载波相位定位 差分定位,载波相位定位 利用载波相位进行精密定位,相对于伪距定位时测距码的码元宽度C/A码精度大约为3
4、m，载波的波长非常短，GPS L1载波波长为19cm，在采用码相关法解调后，测距精度可达波长的1/100。 利用载波相位方法进行定位时，测距精度可高达3mm左右，相比于伪距定位，其精度高出2个数量级。,载波是一种无标记的余弦波，接收机进行测量时只能够记录不足一周的部分以及锁定卫星信号进行首次测量后的整周计数，测量过程中会产生整周模糊度。 此外载波信号容易被障碍物遮挡；外界干扰也能引起信号的失锁，整周计数因此会出现暂时中止等问题，从而产生周跳现象。,为卫星 的实际观测量，包括整周计数 及不足一周的部分 ，即 为载波的波长。 为卫星 的整周模糊度。 其余部分与伪距定位的参数相同。,由于载波相位定位
5、精度高，卫星钟的钟差改正数 引起的误差超过1m，所以不再将此作为已知值，可利用IGS提供的精密钟差通过内插进行改正，或者将钟差改正数作为近似值，在解算方程时进行迭代改正。,差分定位 假设在某已知点（基准站）上配置一台接收机，而用户（流动站）在相距不远的地方进行导航定位，由于两个终端相距较近，卫星星历误差、大气延迟等误差大致相同。 利用已知点上的接收机反算求得误差综合改正数，并通过数据通信链将改正数发送给附近用户，用户进行相应误差改正，最后用户导航定位结果精度可以提高至1m以内。,GPS应用简介 导航 测绘 CORS LBS POS MMS 多模接收机 其他,其他GNSS系统 预计2020年，全球将遍布超过100颗导航卫星 GPS（30） GLONASS（24） Galileo（30） 北斗（Compass）（35） QZSS（3） IRNSS（7）,Q&A,谢 谢,
