廣州GPS沃天分享：GPS衛(wèi)星定位技術(shù)詳解

1、GPS衛(wèi)星定位技術(shù)詳解本文由廣州沃天電子整理GPS 定位技術(shù)的由來GPS 英文全名是“ Navigation Satellite Timing AndRanging / Global Position System”，其意為“衛(wèi)星測時測距導(dǎo)航/ 全球定位系統(tǒng)”，簡稱 GPS 系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。GPS全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，開始時只用于軍事目的，后轉(zhuǎn)為民用被廣泛應(yīng)用于商業(yè)和科學(xué)研究上。 GPS空間部分使用了二十四顆衛(wèi)星組成的星座，衛(wèi)星高度約 20200 公里，分布在六條升交點互隔 60 度的軌道面上，每條軌道上均勻分布四顆衛(wèi)星，相鄰兩軌道上的衛(wèi)星相隔 40 度，使得地

2、球任何地方至少同時可看到四顆衛(wèi)星。傳統(tǒng)的 GPS定位技術(shù)在戶外運轉(zhuǎn)良好，但在室內(nèi)或衛(wèi)星信號無法覆蓋的地方效果較差，而且如果所在位置上空沒有 3 顆以上的衛(wèi)星，那么系統(tǒng)就無法從冷啟動狀態(tài)實現(xiàn)定位。傳統(tǒng) GPS技術(shù)由于過于依賴終端性能，即將衛(wèi)星掃描、捕獲、偽距信號接收及定位運算等工作集于終端一身，從而造成定位靈敏度低及終端耗電量大等方面缺陷。 CDMA定位技術(shù)將終端的工作簡化，將衛(wèi)星掃描及定位運算等最為繁重的工作從終端一側(cè)轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)一側(cè)的定位服務(wù)器完成。提高了終端的定位精度、靈敏度和冷啟動速度、降低終端耗電。在 GPS衛(wèi)星信號和無線網(wǎng)絡(luò)信號都無法單獨完成定位的情形下， CDMA定位系統(tǒng)會組合這兩種

3、信息源，只要有一顆衛(wèi)星和一個小區(qū)站點就可以完成定位，解決了傳統(tǒng) GPS無法解決的問題。 CDMA定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施輔助設(shè)備還提供了比常規(guī) GPS定位高出 20dB 的靈敏度，性能的改善使 GPSONE混合式定位方式可以在現(xiàn)代建筑物的內(nèi)部深處或市區(qū)的樓群間正常工作，而兩種傳統(tǒng)方案在這些地方通常是無法正常工作的。CDMA定位技術(shù)結(jié)合了無線網(wǎng)絡(luò)輔助 GPS定位和 CDMA三角運算定位，改善了室內(nèi)定位效果。 CDMA三角運算定位彌補無衛(wèi)星信號下也能完成定位，其他蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)如 GSM/GPRS也有類似自定位技術(shù)，但由于 CDMA是惟一全網(wǎng)同步（通過GPS）網(wǎng)絡(luò)，因此定位精度不高。1. GPS定位技術(shù)相

4、對于常規(guī)測量有設(shè)么特點？ 觀測站之間無需通視定位精度高觀測時間短便捷提供三維坐標(biāo)操作2.三維約束平差的目的？? 確定 GPS網(wǎng)中各個點在國家大地坐標(biāo)或在指定參照系下經(jīng)過了平差處理的三維空間直角坐標(biāo)系以及其他所需參數(shù)的估計值。3. GPS系統(tǒng)有哪些部分組成？空間星座部分地面監(jiān)控部分用戶設(shè)備部分4. 世界時系統(tǒng)在定位中的主要用途是什么？ 若同步于天球坐標(biāo)系和地球坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換。5. 什么是控制網(wǎng)的邊連式、點連式？ 若同步圖形之間由有一條公共基線連接時，稱為邊連式若相鄰?fù)綀D形之間僅由一個公共點連接，稱為點連式。6. 天球三維直角坐標(biāo)系是如何定義的？原點位于地球質(zhì)心MZ 軸指向天球的北極PnX 軸

5、指向春分點r Y 軸垂直于 xmz平面，與 X 軸和 Z 軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系統(tǒng)。7. 試分析 CPIII 高程控制網(wǎng)和平臺水準(zhǔn)網(wǎng)在數(shù)據(jù)處理方面有什么不同點。(1) 控制點數(shù)量眾多。沿線路方向通常每公里有 16 對即 32 個控制點。 (2) 精度要求高。(3) 控制的范圍長。線路有多長，控制網(wǎng)的長度就有多長。(4) 是一個平面位置和高程位置共點的三維控制網(wǎng)。目前 CP三維網(wǎng)平面和高程是分開測量后合并形成共點的三維網(wǎng)，但其使用時卻是平面和高程同時使用的。(5) 控制點的位置、 CP測量標(biāo)志較傳統(tǒng)控制測量有很大不同?？刂泣c通常設(shè)置在接觸網(wǎng)桿上（路基部分）、防撞墻上（橋梁部分）和圍巖上（隧道部分）。C

6、P測量標(biāo)志通常由永久性的預(yù)埋件、平面測量桿、高程測量桿和精密棱鏡組成。(6)高程 測量 一律 采用 電子 水準(zhǔn) 儀（ 如 TrimbleDiNi12 、 Leica DNA03等）。 (7) 圖形規(guī)則對稱，多余觀測數(shù)多，可靠性強。8.什么是國家協(xié)議原點？ 相應(yīng)于以平均地極設(shè)置為基準(zhǔn)點的地球自轉(zhuǎn)軸的平均位置，稱國家協(xié)議原點。9.技術(shù)設(shè)計書編寫的依據(jù)是什么？GPS測量規(guī)范測量任務(wù)書10. 地方坐標(biāo)系是怎樣產(chǎn)生的？? 因建設(shè)，城市規(guī)劃和科學(xué)研究需要而在局部地區(qū)建立的相對獨立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)? 為了便于必要時與國家坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通常應(yīng)與國家坐標(biāo)系進(jìn)行聯(lián)測。11. 什么是相位中心偏差？在測量中如何來減

7、弱這項誤差？ 觀測時相位中心的瞬時位置與理論上的相位中心不同這種差別稱為相位中心偏差 在實際測量中，使用同一類型的天線，在兩個或者多個觀測站上同步觀測同組衛(wèi)星，通過觀測值的求差方法來削弱相位中心偏移的影響。12. GPS衛(wèi)星受哪些攝動力？ 地球非球形對稱的作用力明引力大氣阻力光軸射壓力地球潮汐作用力13. 三維無約束平差的目的？ GPS基線向量網(wǎng)本身的內(nèi)符合精度考察基線向量之間有無明顯的系統(tǒng)誤差和粗差。15. GPS在測量領(lǐng)域有哪些應(yīng)用？ GPS信號中包括哪些部分？大地測量地球地理學(xué)的研究地區(qū)性測量的控制網(wǎng)聯(lián)測工程變形監(jiān)測精度測量16. 時間系統(tǒng)在 GPS定位中有哪些意義？ 確定 GPS衛(wèi)星的

8、在軌位置確定測站位置確定地球坐標(biāo)系和天球坐標(biāo)系的坐標(biāo)17. 什么是參心坐標(biāo)系？什么是地心坐標(biāo)系？? 參心坐標(biāo)系是以參考橢球的集合中心為原點的大地坐標(biāo)，通常分為：參考空間直角坐標(biāo)系（以 XYZ為其坐標(biāo)元素）和參心大地坐標(biāo)系（以 BLH為其坐標(biāo)元素）。參心坐標(biāo)系是在參考橢球內(nèi)建立 OXYZ坐標(biāo)系。原點 O 為參考橢球的幾何中心， X 軸與赤道面和瘦子無眠的交線重合，向東為正。 Z 軸與旋轉(zhuǎn)橢球的短軸重合，向北為正。 Y 軸與 XZ 平面構(gòu)成右手系參心意指參考橢球的中心。 ? 地心坐標(biāo)系以地球質(zhì)心為原點建立的空間直角坐標(biāo)系，或以球心與地球質(zhì)心重合的地球橢球面為基準(zhǔn)面所建立的大地坐標(biāo)系地心坐標(biāo)系是在大

9、地體系內(nèi)建立的oxyz 坐標(biāo)系，向東為正。 Z 軸與地球旋轉(zhuǎn)軸重合，向北為正， Y 軸與 XZ 平面構(gòu)成右手系。18. 獨立坐標(biāo)系是在怎樣的情況下產(chǎn)生的？ 投影影像變形太大，從而是以該測區(qū)中心為中線或者某個起算點的經(jīng)線作為獨立中央子午線的新投影帶建立獨立坐標(biāo)測距時，該地平均高程面與國家的標(biāo)準(zhǔn)有一定差異，采用平移或膨脹法等建立獨立坐標(biāo)系對于一些特殊的測量如大橋施工測量、隧道貫通、水利水壩等采用國家坐標(biāo)系在實際應(yīng)用中很不便利，所以需要建立獨立坐標(biāo)系。19. 什么是極移？產(chǎn)生原因是什么？? 地球自轉(zhuǎn)軸受到地球內(nèi)部質(zhì)量不均勻影響而在地球內(nèi)部運動，地球瞬時自轉(zhuǎn)軸在地球上隨時間而變，稱為地極移動，簡稱極移

10、。 ? 原因：地球自轉(zhuǎn)軸相對地球體的位置并不是固定的，因而，地極點在地球表面上的位置是隨時間而變化的。20. 與接收機相關(guān)的誤差源有哪些？ 觀測誤差接收機鐘誤差載波相位觀測的整周未知數(shù)天線相位中心位置偏差21.接收機按用途可分為： 1. 導(dǎo)航型2. 測量型3. 授時型22. GPS接收機類型通常有哪幾種？Ashteeh 系列接收機天寶系列GPS接收機萊卡系列GPS接收機南方系列 GPS接收機中偉系列GPS接收機中通達(dá)系列GPS接收機23. 什么是雙差固定解？什么是雙差浮點解？什么是三差解？通常在什么情況下使用？ 在明引力和其他天體引力對地球隆起部分的作用下，地球自轉(zhuǎn)軸方向不再保持不變，使春分點

11、在黃道上過緩慢的西移現(xiàn)象稱為歲差。在日月引力等因素的影響下24. 某 GPS控制網(wǎng)有 6 個點（ G1、 G2、G3、G4、 G5、G6），現(xiàn)有 3 臺接收機，編號分別為 ABC，平均設(shè)站次數(shù)為 1.6 ，請繪制網(wǎng)圖（自由設(shè)計），并設(shè)計出調(diào)度表。25. 某同學(xué)利用 RTK測量地形圖，測區(qū)內(nèi)現(xiàn)有 GPS控制點 4 個，分別為 GPS1，GPS2，GPS3，GPS4，其地方坐標(biāo)和 WGS84坐標(biāo)已知。為了使得基準(zhǔn)站和流動站更好的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，選擇某任意點 A 安置基準(zhǔn)站，情分析并說明如何完成本次地形圖測繪準(zhǔn)備工作。（選擇最優(yōu)秀方案得全分，次最優(yōu)方案得一半分。26. 某次利用測量獲得個點的大地高，已知其中 10 個點的正常高，試用二次多項式將這些點的正常高解算出來？27. 某測區(qū)未知點 25 個，已知點 5 個?，F(xiàn)有 3 臺接收機，要求平均設(shè)站次數(shù)為 2。時段長為 60 分鐘，每天可觀測 4 個時段。28. 廣州沃天 GPS定