11gps在控制測量中的應(yīng)用

1、(一)10.110.1GPSGPS概述概述全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem——GPS）是美國從本世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資300億美元，于1994年全面建成。它是一種定時和測距的空間交會定點的導(dǎo)航系統(tǒng)，可以向全球用戶提供連續(xù)、實時、高精度的三維位置、三維速度和時間信息，為海、陸、空三軍提供精密導(dǎo)航，向特殊用戶進行授時，還可以用于情報收集、核爆監(jiān)測、應(yīng)急通訊和衛(wèi)星定位等一些軍事目的。10.1.110

2、.1.1系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成GPS系統(tǒng)包括三大部分：地面控制部分；空間部分；用戶部分。圖101顯示了GPS定位系統(tǒng)的三個組成部分及其相互關(guān)系圖101GPS系統(tǒng)組成1.地面控制部分GPS的地面控制部分由分布在全球的由若干個跟蹤站組成的監(jiān)控系統(tǒng)所構(gòu)成（見圖10_2）。根據(jù)其作用的不同，跟蹤站分為主控站、監(jiān)控站和注入站。主控站有一個，位于美國科羅拉多（Colado）的法爾孔（Falcon）空軍基地。它的作用是根據(jù)各監(jiān)控站對GPS的觀測數(shù)據(jù)，計算出

3、衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星時鐘的改正參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去；同時，它還對衛(wèi)星進行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令；當工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時，調(diào)度備用衛(wèi)星，替代失效的工作衛(wèi)星工作；另外，主控站還具有監(jiān)控站的功能。監(jiān)控站有5個，除了主控站外，其他4個分別位于夏威夷（Hawaii）、阿松森群島（encion）、迭哥伽西亞（DiegoGarcia）、和卡瓦加蘭（Kwajalein）。監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號，監(jiān)測衛(wèi)星的工作狀態(tài)。注入站有3個，它們

4、分別位于阿松森群島（encion）、迭哥伽西亞（DiegoGarcia）、和卡瓦加蘭（Kwajalein）。注入站的作用是將主控站計算的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星時鐘的改正參數(shù)等注入到衛(wèi)星中去。地面監(jiān)控系統(tǒng)提供每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷。并對每顆衛(wèi)星工作情況進行監(jiān)測和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時間標準－GPS時間系統(tǒng)（GPST）。主要指GPS接收機，此外還包括氣象儀器、計算機、鋼尺等儀器設(shè)備組成。GPS接收機主要由天線單元

5、，信號處理部分，記錄裝置和電源組成。天線單元由天線和前置放大器組成，靈敏度高，抗干擾性強。接收天線把衛(wèi)星發(fā)射的十分微弱的信號通過放大器放大后進入接收機。GPS天線分為單極天線、微帶天線、錐型天線等。信號處理部分是GPS接收機的核心部分，進行濾波和信號處理，由跟蹤環(huán)路重建載波，解碼得到導(dǎo)航電文，獲得偽距定位結(jié)果。記錄裝置主要有接收機的內(nèi)存硬盤或記錄卡（CF卡）。電源分為外接和內(nèi)接電池（12V），機內(nèi)還有一鋰電池。GPS接收機的基本類型主要

6、分為大地型、導(dǎo)航型和授時型三種。(見圖104)其中，大地型接收機按接收載波信號的差異分為單頻（L1）型和雙頻（L1，L2）型。RTK系統(tǒng)導(dǎo)航型接收機大地型接收機abc圖104不同類型的接收機10.1.210.1.2GPSGPS系統(tǒng)的特點系統(tǒng)的特點GPS系統(tǒng)的特點：高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應(yīng)用廣泛等。1.定位精度高應(yīng)用實踐已經(jīng)證明，GPS相對定位精度在50km以內(nèi)可達106，100500km可達107，1000km可達1

7、09。在3001500m工程精密定位中，1小時以上觀測的解其平面其平面位置誤差小于1mm，與ME5000電磁波測距儀測定得邊長比較，其邊長較差最大為0.5mm校差中誤差為0.3mm。2.觀測時間短隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，目前，20KM以內(nèi)快速靜態(tài)相對定位，僅需1520分鐘；RTK測量時，當每個流動站與參考站相距在15KM以內(nèi)時，流動站觀測時間只需12分鐘。3.測站間無須通視GPS測量不要求測站之間互相通視，只需測站上空