認(rèn)識gps衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(1)

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1、認(rèn)識GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(1)摘要：本文主要介紹了gps導(dǎo)航定位系統(tǒng)的組成、基本工作原理、特點以及在各領(lǐng)域中的應(yīng)用等，力求讓測繪同行和有興趣的朋友對gps全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)有一個全面基本的了解和認(rèn)識。關(guān)鍵詞：gpsgps衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)gps接收機gps衛(wèi)星信號導(dǎo)航與定位rtk一、概述：自從五七年第一顆人造衛(wèi)星上天，六十年代的人造衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)，七十年代美國軍方開始發(fā)展gps（globalpositioningsystem）衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，直至1995年4月27日美國國防部宣部“gps系統(tǒng)已具備全部運作能力”。gps計劃的實現(xiàn)歷時23年，耗資200多億美元，前后共發(fā)

2、射35顆衛(wèi)星，目前仍在軌道上正常工作的有二25顆衛(wèi)星，其中1顆為實驗衛(wèi)星，24顆為工作衛(wèi)星。它具有海、陸、空全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力，是美國第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其特點是全天候、高精度、應(yīng)用廣，是迄今最好的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。它廣泛的應(yīng)用價值，引起了各國科學(xué)家的關(guān)注和研究，前蘇聯(lián)和西歐各國的科學(xué)家在積極開發(fā)利用gps信號資源的同時，還致力于研究開發(fā)各自的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，如前蘇聯(lián)建成的glonass衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，我國也在致力于發(fā)展自已的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。同時，它的出現(xiàn)也導(dǎo)致了測繪行業(yè)一場深刻的技術(shù)變革。二、gps系統(tǒng)的組成：由三大部分組成，即空間部分、地面監(jiān)控部分、用戶設(shè)備

3、部分。1、空間部分：gps系統(tǒng)的空間部分是指gps工作衛(wèi)星星座，其由24顆衛(wèi)星組成，其中21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星，均勻分布在6個軌道上。衛(wèi)星軌道平面與地球赤道面傾角為55°，各個軌道平面的升交點赤經(jīng)相差60°，軌道平均高度為20200km.衛(wèi)星運行周期為11小時58分（恒星時），同一軌道上的各衛(wèi)星的升交角距為90°，gps衛(wèi)星的上述時空配置，基本保證了地球上任何地點，在任何時刻均至少可以同時觀測到4顆衛(wèi)星，以滿足地面用戶實時全天候精密導(dǎo)航和定位。gps衛(wèi)星的主體呈圓柱形，直徑約為1.5m，重約774kg，兩側(cè)各安裝兩塊雙葉太陽能電池板，能自動對日定向，以保證衛(wèi)星正常

4、工作用電。每顆衛(wèi)星帶有四臺高精度原子鐘，其中2臺為銣鐘，2臺為銫鐘。gps衛(wèi)星上設(shè)有微處理機，可以進行必要的數(shù)據(jù)處理工作，它主要的3個基本功能：根據(jù)地面監(jiān)控指令接收和儲存由地面監(jiān)控站發(fā)來的導(dǎo)航信息，調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài)、啟動備用衛(wèi)星；向gps用戶播送導(dǎo)航電文，提供導(dǎo)航和定位信息；通過高精度衛(wèi)星鐘向用戶提供精密的時間標(biāo)準(zhǔn)。2、地面監(jiān)控部分：由5個地面站組成。1個主控站，其位于美國本土科羅拉多斯平土（coloradospings）的聯(lián)合空間執(zhí)行中心csoc，3個注入站，其分別設(shè)在印度洋的迭哥加西、南大西洋的阿松森島和南太平洋的卡瓦加蘭。5個監(jiān)控站，其中4個與主控站、注入站重疊，另外

5、一個設(shè)在夏威夷。主控站的主要任務(wù)為：根據(jù)各監(jiān)控站提供的觀測資料推算編制各顆衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星鐘差、和大氣層修正參數(shù)并把這些數(shù)據(jù)傳送到注入站；提供gps系統(tǒng)的時間標(biāo)準(zhǔn)；調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星，使之沿預(yù)定的軌道運行；啟用備用衛(wèi)星以取代失效的工作衛(wèi)星。注入站的主要任務(wù)為：在主控站的控制下，把主控站傳來的各種數(shù)據(jù)和指令等正確并適時地注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲系統(tǒng)。監(jiān)測站的主要任務(wù)為：給主控站編算導(dǎo)航電文提供觀測數(shù)據(jù)，每個監(jiān)控站均用gps信號接收機，對每顆可見衛(wèi)星每6秒鐘進行一次偽距測量和積分多普勒觀測，并采集氣象要素等數(shù)據(jù)。3、用戶設(shè)備部分：由gps接收機硬件和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件以及微處理

6、機及其終端設(shè)備組成。其主要功能是接收gps衛(wèi)星發(fā)射的信號，獲得必要的導(dǎo)航和定位信息及觀測量，并經(jīng)簡單數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)實時導(dǎo)航和定位，用后處理軟件包對觀測數(shù)據(jù)進行精加工，以獲取精密定位結(jié)果。三、gps導(dǎo)航定位系統(tǒng)的特點：gps導(dǎo)航定位系統(tǒng)之所以在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了與gps系統(tǒng)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)，這都得益于其本身所具有的諸多優(yōu)點，概括起來主要有以下幾個方面。1、定位精度高：通過很多應(yīng)用實踐已經(jīng)證明，gps相對定位精度在50km以內(nèi)可達10-6，100km～500km可達10-7，1000km以上可達10-9，在300-1500m工程精密定位中，1小時以上觀測的解算，其平面位置

7、誤差小于1mm?；€邊長越長越能突顯是定位精度高的優(yōu)勢。