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1、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)((GPS)GPS)簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介鄭大偉鄭大偉臺(tái)北科技大學(xué)材料及資源工程系資料提供:逢甲大學(xué)洪本善博士1大綱大綱?全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem)簡(jiǎn)介?衛(wèi)星定位測(cè)量之原理?GPS測(cè)量作業(yè)方法及精度?GPS衛(wèi)星測(cè)量之應(yīng)用2傳統(tǒng)測(cè)量的限制傳統(tǒng)測(cè)量的限制~通常平面及高程控制測(cè)量是分開進(jìn)行~傳統(tǒng)測(cè)量的方式測(cè)量?jī)x器與目標(biāo)之間必須通視如果中間有阻隔,必須利用導(dǎo)線方式轉(zhuǎn)點(diǎn)~一般測(cè)量距離大約限制在5Km以內(nèi)~易受氣候影響,例如霧氣,下雨等...3ＧＰＳ的由來ＧＰＳ的由來??由美國國防部主導(dǎo)發(fā)展由美國國防部主導(dǎo)發(fā)展??
2、一致的座標(biāo)系統(tǒng)一致的座標(biāo)系統(tǒng)--WGS84WGS84??提供定位、導(dǎo)航及定時(shí)提供定位、導(dǎo)航及定時(shí)??設(shè)計(jì)來取代舊有導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)來取代舊有導(dǎo)航系統(tǒng)??國防優(yōu)先民間應(yīng)用國防優(yōu)先民間應(yīng)用??民間與軍方皆可使用民間與軍方皆可使用4GPSGPS的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)~不受氣候影響,日夜均可操作~測(cè)站間不需通視,且距離可達(dá)數(shù)千公里~可得較高精度的坐標(biāo)值~快速並節(jié)省人力及經(jīng)費(fèi)~平面及高程控制測(cè)量一次完成,且座標(biāo)系統(tǒng)一致~儀器操作簡(jiǎn)便,且適合更多的用途5全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem)簡(jiǎn)介經(jīng)緯大地，精準(zhǔn)快捷一全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)簡(jiǎn)稱GPS，係由分佈2020
3、0km高空，6個(gè)軌道上的24顆衛(wèi)星，其地面有一個(gè)主控站、五個(gè)監(jiān)測(cè)站所組成。衛(wèi)星測(cè)量即由設(shè)置在地面之GPS衛(wèi)星接收儀，將GPS衛(wèi)星位置視為已知，接收其發(fā)射的訊號(hào)，以「空間後方交會(huì)法」測(cè)算點(diǎn)位間距離及方位角。6GPSGPS系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)太空部分太空部分衛(wèi)星本體,傳送星曆及距離衛(wèi)星本體,傳送星曆及距離觀測(cè)資料觀測(cè)資料24顆衛(wèi)星24顆衛(wèi)星20200Km高度20200Km高度地面控制站地面控制站1主控站使用者1主控站使用者55監(jiān)視站接收儀監(jiān)視站接收儀7太空部分太空部分~24顆衛(wèi)星?運(yùn)行週期11hrs58min}4衛(wèi)星、6個(gè)?壽命7.5年軌道面,與赤道傾斜55度~高度2
4、0200Km55赤道8控制站控制站~1主控制站及5監(jiān)視站}負(fù)責(zé)追縱接收衛(wèi)星的資料及計(jì)算軌道、時(shí)鐘參數(shù)}負(fù)責(zé)上載有關(guān)衛(wèi)星的所有資訊}監(jiān)控及維持預(yù)定軌道的運(yùn)行9GPS大地型接收儀10手持式GPS接收儀11衛(wèi)星定位測(cè)量之原理GPS衛(wèi)星於太空中運(yùn)行時(shí)，以L1、L2頻率向地面發(fā)射衛(wèi)星訊號(hào)，地面衛(wèi)星接收儀接收衛(wèi)星資料(星曆、距離及相位)，利用幾何原理求出接收儀坐標(biāo)，以完成導(dǎo)航定位及各種測(cè)量作業(yè)。L1(1575.42MHz,19.0cm)-C/A+P碼L2(1227.6MHz,24.5cm)-P碼12ＧＰＳ定位原理ＧＰＳ定位原理??衛(wèi)星就像是軌道控制站將其軌道參數(shù)調(diào)製成電波
5、衛(wèi)星就像是軌道控制站將其軌道參數(shù)調(diào)製成電波??無線電波無線電波radiowaveradiowave以光速向地面發(fā)射運(yùn)行以光速向地面發(fā)射運(yùn)行??利用時(shí)間獨(dú)立的電碼利用時(shí)間獨(dú)立的電碼timedependentcodestimedependentcodes量測(cè)計(jì)量測(cè)計(jì)算出與每顆衛(wèi)星與地面接收者的距離算出與每顆衛(wèi)星與地面接收者的距離??通常衛(wèi)星內(nèi)部所使用的時(shí)鐘精度極高通常衛(wèi)星內(nèi)部所使用的時(shí)鐘精度極高??每筆衛(wèi)星發(fā)射訊號(hào)會(huì)紀(jì)錄瞬時(shí)時(shí)間（每筆衛(wèi)星發(fā)射訊號(hào)會(huì)紀(jì)錄瞬時(shí)時(shí)間（t1t1））??衛(wèi)星接收器內(nèi)部的時(shí)鐘精度會(huì)紀(jì)錄收到衛(wèi)星訊號(hào)的衛(wèi)星接收器內(nèi)部的時(shí)鐘精度會(huì)紀(jì)錄收到衛(wèi)星訊號(hào)的
6、時(shí)間（時(shí)間（t2t2））??距離距離==速度速度xx時(shí)間差（時(shí)間差（t1t1--t2t2））13概略原理概略原理::距離距離距離=傳輸時(shí)間x光速XllXllXllXllllVllllVVVlllV14定位原理定位原理R1R3後方交會(huì)後方交會(huì)R23個(gè)球面交叉為一個(gè)點(diǎn)3段距離可解算出緯度，經(jīng)度及高程15單點(diǎn)定位單點(diǎn)定位單點(diǎn)定位需四點(diǎn)單點(diǎn)定位需四點(diǎn)以上以資精密檢以上以資精密檢核核4段距離可解算出經(jīng)緯度高程及時(shí)間Latitude,Longitude,Height&Time此原理與後方交會(huì)方法類似16ＧＰＳ誤差來源ＧＰＳ誤差來源??衛(wèi)星誤差衛(wèi)星誤差??衛(wèi)星訊號(hào)傳播誤衛(wèi)星
7、訊號(hào)傳播誤}軌道偏差差差}衛(wèi)星時(shí)鐘誤差￠電離層延遲}SatelliteClock￠對(duì)流層延遲Model}SA效應(yīng)??接收器誤差接收器誤差??測(cè)站誤差測(cè)站誤差}接收器時(shí)鐘}接收器雜訊￠測(cè)站座標(biāo)￠多路徑效應(yīng)17軌道誤差衛(wèi)星時(shí)鐘誤差電離層誤差對(duì)流層誤差時(shí)鐘誤差多路徑誤差週波未定值18SASA效應(yīng)效應(yīng)SelectiveAvailabilitySelectiveAvailability100m??美國國防部刻意降低其廣播美國國防部刻意降低其廣播30m資訊的精度資訊的精度PP}撥亂衛(wèi)星時(shí)鐘}加入亂碼PP??此稱為此稱為SASA效應(yīng)效應(yīng)SelectiveAvailabili
8、tySelectiveAvailabi
