11gps在控制測(cè)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(guó)從本世紀(jì)70年代開(kāi)始研制，歷時(shí)20年，耗資300億美元，于1994年全面建成。它是一種定時(shí)和測(cè)距的空間交會(huì)定點(diǎn)的導(dǎo)航系統(tǒng)，可以向全球用戶(hù)提供連續(xù)、實(shí)時(shí)、高精度的三維位置、三維速度和時(shí)間信息，為海、陸、空三軍提供精密導(dǎo)航，向特殊用戶(hù)進(jìn)行授時(shí)，還可以用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)、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(hù)部分。圖101顯示了GPS定位系統(tǒng)的三個(gè)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(gè)跟蹤站組成的監(jiān)控系統(tǒng)所構(gòu)成（見(jiàn)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(gè)，位于美國(guó)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(duì)GPS的觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出

3、衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星時(shí)鐘的改正參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)注入站注入到衛(wèi)星中去；同時(shí)，它還對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令；當(dāng)工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時(shí)，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(gè)，除了主控站外，其他4個(gè)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(hào)，監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的工作狀態(tài)。注入站有3個(gè)，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(jì)算的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星時(shí)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(duì)每顆衛(wèi)星工作情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(shí)間標(biāo)準(zhǔn)－GPS時(shí)間系統(tǒng)（GPST）。主要指GPS接收機(jī)，此外還包括氣象儀器、計(jì)算機(jī)、鋼尺等儀器設(shè)備組成。GPS接收機(jī)主要由天線(xiàn)單元

5、，信號(hào)處理部分，記錄裝置和電源組成。天線(xiàn)單元由天線(xiàn)和前置放大器組成，靈敏度高，抗干擾性強(qiáng)。接收天線(xiàn)把衛(wèi)星發(fā)射的十分微弱的信號(hào)通過(guò)放大器放大后進(jìn)入接收機(jī)。GPS天線(xiàn)分為單極天線(xiàn)、微帶天線(xiàn)、錐型天線(xiàn)等。信號(hào)處理部分是GPS接收機(jī)的核心部分，進(jìn)行濾波和信號(hào)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(jī)的內(nèi)存硬盤(pán)或記錄卡（CF卡）。電源分為外接和內(nèi)接電池（12V），機(jī)內(nèi)還有一鋰電池。GPS接收機(jī)的基本類(lèi)型主要

6、分為大地型、導(dǎo)航型和授時(shí)型三種。(見(jiàn)圖104)其中，大地型接收機(jī)按接收載波信號(hào)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(jī)大地型接收機(jī)abc圖104不同類(lèi)型的接收機(jī)10.1.210.1.2GPSGPS系統(tǒng)的特點(diǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)：高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡(jiǎn)便、應(yīng)用廣泛等。1.定位精度高應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明，GPS相對(duì)定位精度在50km以?xún)?nèi)可達(dá)106，100500km可達(dá)107，1000km可達(dá)1

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