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1、GPS原理与应用 课程实验主讲人:马运涛实验实验 一 GPS接收机的认识试验认识试验、目的要求1 认识了解GPS接收机的基本组成、认清各部件的名 称、性能和作用。 2 练习GPS各部件的连接顺序、方法及各项注意事项 。 3 掌握GPS接收机的安置、开机、观察、记录、关机, 掌握各种指示灯闪烁的意义。实验实验 一 GPS接收机的认识试验认识试验二、计划与设备 1 实验时数 安排4学时,每小组安排2人为宜,两人轮换操 作、互相考换、互相协作。 2 每小组的设备为:一台GPS主机一个GPS天线一条主机至天线的电览(MARK ) 充满电的电池两块PC 数据记录本一个基座连接器一套脚架一个量高尺一把实验
2、实验 一 GPS接收机的认识试验认识试验三、方法与步骤 1 安置仪器:先将三角架张开使其高度适中。架头大致水 平,并用脚踩实后,再开机。取出基座连接器,固定再三角架上后,再取出GPS 连接器连接到基座连接器上。 2 认识仪器: 指出仪器各部件的名称、作用和功能。 3 仪器连接:熟练掌握主机与天线的连接方法及注意事项 。电磁安装方法、卸掉方法,PC机安卸方法及注意事项 。仪器高的量取方法及注意事项。 4 GPS开机观测:熟练掌握开机方法,开机后注意观察各 指示灯闪烁的方式及对应的意义(电源灯、卫星灯、记 录灯以及观测时间灯等)。 5 观测记录:熟练掌握GPS观测记录器上各项内容的意义 ,记录方法
3、并没人独立完成一站的观测记录。实验实验 一 GPS接收机的认识试验认识试验四、Z-MAX仪器的认识 Z-MAX测量系统是 Ashtech 先进的后处理静、动态测 量系统。该系统包含进行后处理 GPS测量所必需的全部 部件。Z-Xtreme 测量系统的核心是 Ashtech Z-MAX 双 频 GPS 接收机(利用L1 和 L2 频率的卫星信号),它比 单频 GPS 接收机通用性更好,生产率更高。双频测量系 统的静态测量观测时间较短,动态初始化要求时间也较 短,测量覆盖半径可达二十公里及以上。基于Z-MAX 双频 GPS 接收机的后处理测量系统确实具有无与伦比的 先进性能。 1 GPS 接收机
4、GPS 接收机是接收、处理和储存卫星信号的系统部件 。一个 GPS 后处理测量系统至少需要两套 GPS 接收机 。实验实验 一 GPS接收机的认识试验认识试验 四、Z-MAX仪器的认识1 GPS 接收机 GPS 接收机是接收、处理和储存卫星信号的系统部件 。一个 GPS 后处理测量系统至少需要两套 GPS 接收机 。如下图 正面 侧面实验实验 一 GPS接收机的认识试验认识试验 四、Z-MAX仪器的认识 2 GPS 天线 GPS 接收机必须配用天线才能接收卫星信号。GPS 接收机天 线是卫星信号的实际 采集点。它也是据以计算流动站系统定位 的点位。因此,要确定一个观测 点的位置,就必须把GPS
5、 接收机 天线安放在观测 目标点的上方。测点的平面位置就是天线中心点 的水平投影位置;测点的高程就是由天线的中心点高程减去天线 高而得。有两种不同的 GPS 接收机天线作为选择 :Geodetic IV 天线和扼流圈天线。 Geodetic IV Geodetic IV 天线,不带天线,不带/ /带抑径盘带抑径盘实验实验 一 GPS接收机的认识试验认识试验 四、Z-MAX仪器的认识 3 掌上电脑(数据采集器) 掌上电脑 是 Z-MAX 测量系统的选件。它作为 Z-MAX GPS 接 收机的高级介面。虽然 Z-MAX 有一个单行显示器,但其功能有 限。掌上电脑应 用软件扩展了接收机的介面,并提供
6、更多的控制 和应用功能。如果采用动态 数据采集方法,则建议选 配掌上电 脑作为系统部件。掌上电脑掌上电脑实验实验 一 GPS接收机的认识试验认识试验 四、Z-MAX仪器的认识 4 其他附件内置电池 外接电源 电源连接线 手簿连接线 充电器 下载线等实验实验 一 GPS接收机的认识试验认识试验 五、Z-MAX仪器的连接天线和主机相连仪器和脚架相连实验实验 一 GPS接收机的认识试验认识试验六、各种指示灯闪烁的意义。 接收机上有四个彩色 LED 指示灯 UHF/SS 电台指示灯绿灯闪动 表示无线电 台工作正常。 内存存储指示灯绿灯闪动 表示数据存储到内存工作正常;红灯闪动 表示数据卡已满。 卫星追
7、踪/电源指示灯 绿灯闪动 表示已跟踪到卫星;红灯闪动 表示接收机电源已接通。 RTK状态指示灯绿灯闪动 表示RTK固定解; 黄灯闪动 表示RTK浮点解; 红灯闪动 表示RTK无解。 实验二 GPS静态、快速静态作业试验一、目的与要求 1 了解掌握GPS各种作业模式及使用范围。 2 掌握静态、快速静态作业方法及作业步骤。 3 熟练掌握GPS的操作方法、操作步骤。掌握GPS接收机各指示灯各种闪烁方式的意义。实验二 GPS静态、快速静态作业试验二、计划与设备 1试验实数为8学时时,每实验小组由2人组成,每次试验由 4组同时完成,2人轮换操作,互相交换,互相协助。 2每2组设备:一台GPS主机一个GP
8、S天线一条主机至天线的电览线充满电的电池两块PC 数据记录本一个基座连接器一套脚架一个量尺一把实验二 GPS静态、快速静态作业试验三、方法与步骤 1 了解实验所需静态点位的分布及网形设计、点位标识,并到各组观 测 点上。 2 仪器安置与连接,并量取仪器高。仪器安置于连接与认识试验相应 部 分相同,量仪器高一定要记住量的位置,并按规范要求开机关各量一 次,合格后取平均值。 3 开机观测 按开关按钮开机观测.开机后注意观测各指示灯闪烁方式,了解仪器接 收 信号是否正常进行判断,如果不正常及时通知其他各组。 4 记录 仪器开始正常接收卫星信号后,便开始观测记录,要按试验指导书上 的 格式一一记清。清
9、楚并掌握观测进度及观测时间。 5 关机与搬站 关机时间到后,各站联系好并检查观测记录无误后,再一次量取仪器 高 无差后便开始关机,并按照安置与连接相反的秩序将仪器卸掉,装箱 , 搬往下一指定侧站。实验二 GPS静态、快速静态作业试验 四、仪器的操作 1. 仪器的菜单实验二 GPS静态、快速静态作业试验 四、仪器的操作 2. 静态采集数据时,每一台 Z-Xtreme 接收机都 将严格遵循同样的设备配置和测量实施步骤进 行:n确认测站点的位置是否适宜于 GPS 观测。 n把 GPS 天线安置在测站点的上方。 n测量、记录 GPS 天线高(HI)实验二 GPS静态、快速静态作业试验四、仪器的操作 G
10、PS接收机观测记录点号点名图幅编号 观测 点日期段号观测 日期 接收机名称及编 号无线点型及编 号存储编 号数据 文件名近似纬度近似经度近似高程 采样间 隔开始纪录时间结束纪录时间 无线高测定天气状况点位略图 侧前 侧后 测定值 修正值 天线高 平均值 记事试验试验 三 GPS静态态作业业数据处处理一、目的与要求 1 掌握数据处理的原理与方法。 2 掌握GPS系统软件的安装调试。 3 掌握GPS数据下载、分流、处理、分析、输出全过程。试验试验 三 GPS静态态作业业数据处处理二、计划与设备 1 计划学时8学时,在实验室进行上课。 2 实验设备 每人一台装有win98以上版本操作系统的微机, 一
11、张数据盘,一张系统盘。试验试验 三 GPS静态态作业业数据处处理 三、方法与步骤1 首先练习在微机上装GPS系统软件,并试运行。2 打开GPS系统软件界面后逐项操作。 1)打开文件栏逐次练习。 2)打开功能栏,主要练习planning 项目,输入沈阳地区大概经纬 度,纬度41度44分21秒 和度经123度13分 45秒,并输入不同日期 ,显示卫星各种预图,掌握它的运用。 3) 进行建立新项目 ,打开旧项目练习。 4) 进行数据导入练习。 5) 进行GPS基线处理练习。 6) 进行基线闭合差处理练习。 7)进行GPS网平差练习。含坐标系统选择练习高程系统选择练习投影方式及投影后选择练习 8)平差
12、成果分析。 9)成果输出练习。试验试验 三 GPS静态态作业业数据处处理 四、软件使用(Ashtech Solutions软件)1. 窗口介绍n“Time View” 视窗的功能有: n查看接收机信息。n查看原始数据文件信息。n查看和设置设站信息。n处理数据时,对设站的取舍。n打印“Time View”视窗。n从设站时段中,左时间裁剪。 n视窗网图有多种模式功能:n“Normal“(一般) 显示未经QA检测的站点和基线向量。n“process“(处理)自动显示经基线处理后的站点与向量,失败的基线呈红色。n“Adjustment“(平差)自动显示经平差后的 站点与向量,“ “检验失败呈红色。n“
13、Repeat Vector“(复测基线) 显示复测基线,QA检测失败者呈红色。n“Control Tie“(控制联测点)显示控制点坐标与闭合差,QA检测失败者呈红色。n“Loop closure“(环路闭合差)在网图上顺序单击所选闭合环基线向量边,以检测环 路闭合差 ,闭合差,QA检测失败的环路呈红色。n“Network Precision“(网精度)显示平差后的“点对“的误差椭圆,网精度,A检测失 败者呈红色。试验试验 三 GPS静态态作业业数据处处理 四、软件使用(Ashtech Solutions软件)1. 窗口介绍 c)工作薄视窗 n“Files”(文件卡页)装入项目中的原始数据文件。
14、在此页 可从项目中删文件。n“Occupations”(设站卡页)列有项目中、各设站信息。n“Control Sites”(控制点卡页)控制点的坐标、精度、固 定状态信息。n“Vectors”(向量卡页)列出基线处理后的向量信息。n“Repeat Vectors”(复制向量卡页)列有复测多时段向量信 息。此页仅供查看。n“Loop Closure”(环路闭合差卡页)列出环路闭合差计算 的信息。n“Control Tie”(控制点卡页)比对平差后的控制点坐标与 已知值较差的信息。n “Adjustment Analysis”(平差分析卡页)列有平差后所有 基本等信息,此页仅供查看。n “Netw
15、ork Rel.Accuracy“(极限相对精度卡页)列有平差后 所有基线相对精度等信息, 试验试验 三 GPS静态态作业业数据处处理 四、软件使用(Ashtech Solutions软件) 2. 数据解算步骤:n下载GPS原始数据n建立项目n设置为大地坐标系n设置其它参数 n给项目添加数据n求解基线向量 n自由网平差计算nGPS网约束平差具体操作和使用方法参见软件使用说明书。试验试验 三 GPS静态态作业业数据处处理 四、软件使用(Ashtech Solutions软件) 3.首次练习使用本操作手册各章节的顺序与关联试验试验 四 GPSRTK 认识认识 与操作试验试验一、目的与要求1 认识了
16、解GPSRTK系统的基本组成,认识个部分的名称 性能和作用。2 掌握GPSRTK系统的组装与连接方法,顺序及注意事项 。3 掌握GPSRTK系统基准站设置方法,流动站设置方法。 坐标转换参数的求值方法、数据采集方法。试验试验 四 GPSRTK 认识认识 与操作试验试验 二、计划与设备1 计划学时4学时,每小时安排6人。2设备每小组一套 1+1 GPSRTK系统, GPS基准站主机一台 GPS流动站主机一台 GPS主机到天线电缆一条 充电的主机内置电池2块 pc数据纪录卡一个 充电基准站电台电瓶一个 基座及连接器2套 脚架2个 量高尺一把 基准站电台一套 基准站电台升降杆一套 GPSRTK观测手簿一个 GPS基站电台天线电缆一套 GPS基准站电台天线一根 手簿到主机电缆一个试验试验