《GPS测量原理与应用》知识点

GPS测量原理及应用各章知识点总结桂林理工大学测绘08-1 JL(纯手打)第一章绪论1、GPS系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。

能为各个用户提供三维坐标和时间。

2、GPS卫星位置采用WGS-84大地坐标系3、GPS经历了方案论证、系统论证、生产试验三个阶段。

整个系统包括卫星星座、地面监控部分、用户接收机部分。

4、GPS基本参数为:卫星颗数为21+3，卫星轨道面个数为6，卫星高度为20200km，轨道倾角为55度，卫星运行周期为11小时58分，在地球表面任何时刻，在高度较为15度以上，平均可同时观测到6颗有效卫星，最多可以达到9颗。

5、应用双定位系统的优越性:能同时接收到GPS和GLONASS卫星信号的接收机，简称为双系统卫星接收机。

(1)增加接收卫星数。

这样有利于在山区和城市有障碍物遮挡的地区作业(2)提高效率。

观测卫星数增加，所以求解整周模糊度的时间缩短，从而减少野外作业时间，提高了生产效率。

(3)提高定位的可靠性和精度。

因观测的卫星数增加，用于定位计算的卫星数增加，卫星几何分布也更好，所以提高了定位的可靠性和精度。

6、在GPS信号导航的定位时，为了解算测站的三维坐标，必须观测4颗(以上)卫星，称为定位星座。

7、PRN----------卫星所采用的伪随机噪声码8、在导航定位测量中，一般采用PRN编号。

9、用于捕获信号和粗略定位的为随机码叫做C/A码(又叫S码)，用于精密定位的精密测距码叫P码10、GPS系统中各组成部分的作用:卫星星座1、向广大用户发送导航定位信息。

2、接收注入站发送到卫星的导航电文和其他相关信息，并通过GPS信号电路，适时的发送给广大用户。

3、接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时的改正运行偏差和启用备用时钟等。

地面监控系统地面监控系统包括1个主控站，3个注入站和5个监测站。

1、监测和控制卫星上的设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行。

1.南方GPS数据处理的基本流程。

①新建项目。

在对话框中按照要求填入“项目名称”、“施工单位”、“负责人”，选择相应的“坐标系统”、“控制网等级”、“基线剔除方式”，最后点击“确定”按钮，完成操作。

②增加野外观测数据。

数据输入，增加观测数据文件③GPS基线处理。

处理合格后要检查异步、同步环闭合差，首先进行基线全部解算，再观察基线简表中各项方差大小，要求基线各方差的大小至少为20，若各基线小于20则右击进入调整高度截止角、历元间隔、参考卫星、以及观测组合方案等，直至所有基线方差都大于20。

④基线调整完成后调整闭合环，观察超限的闭合环，打开闭合环中的基线，调节方法和基线调节的方法一样，直至所有闭合环都合格。

⑤闭合环调节完成后，点击重复基线，看重复基线是否合格，若不合格，先调节基线，若基线调节不行，则找到该基线在网图中的位置，直接DELL进行选择删除，如此调整所有不合格的重复基线。

⑥重新解算，更新数据。

全部合格进行平差处理、自动处理、三维平差、二维平差、高程拟合、网平差计算。

最后点击成果，输出平差报告。

2.使用RTK进行点校正的基本详细流程。

1、对基准站的设置。

例如我们采用的主机工作模式是电台模式，首先在一个空旷的场地假设基准站，链接电源，设置好电台。

2、对主机的设置。

在主机和手簿开机后，首先打开手簿的NFC功能在主机的电池部位感应将主机和手簿进行连接。

连接成功后对主机进行设置，点击配置，主机设置、主机工作模式设置、设置为移动站。

再进行电台设置、选择电台通道，连接完成后新建一个工程，再配置中设置坐标系统，如果此时没有想要的坐标系统则增加一个，选择椭球为西安80坐标系，中央子午线设置为117度，点击确定，选择该坐标系统。

3、进行点平滑求取转换参数。

点击测量、点测量，分别在已知的控制点上进行至少四次平滑，完成后点击测量、求转换参数、增加、输入刚才进行平滑的控制点的真实坐标、弹出对话框选择从坐标管理库选择，选择对应采集的点，再增加，重复对采集的四个点进行关联。

第一部分：名词解释春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点真近点角：在轨道平面上卫星与近地点之间的地心角距.升交点赤经：在地球平面上，升交点与春分点之间的地心夹角. 近地点角距：在轨道平面上近地点与升交点之间的地心角距.天球：指以地球质心为中心，半径r为任意长度的一个假想球体。

为建立球面坐标系统，必须确定球面上的一些参考点、线、面和圈。

岁差：指由于日月行星引力共同作用的结果，使地球自转轴在空间的方向发生周期性变化。

章动：北天极除了均匀地每年西行以外，还要绕着平北天极做周期性的运动。

轨迹为一椭圆。

极移：地球自转轴相对于地球体的位置不是固定的，地极点在地球表面上的位置随时间而变化的现象称为极移历元：在天文学和卫星定位中，与所获取数据对应的时刻也称历元。

轨道：卫星在空间运行的轨迹轨道参数：描述卫星轨道位置和状态的参数卫星星历：描述卫星运动轨道的信息，是一组对应某一时刻的轨道根数及其变率预报星历：是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文传递给用户，经解码获得所需的卫星星历，也称广播星历后处理星历：是一些国家的某些部门根据各自建立的跟踪站所获得的精密观测资料，应用与确定预报星历相似的方法，计算的卫星星历。

GPS卫星所发射的信号包括载波信号、P码（或丫码）、C/A码和数据码（或D 码）等多种信号分量，其中P码和C/A码统称为测距码。

（1）码的概念：表达不同信息的二进制数及其组合，称为码（2）随机噪声码：对某一时刻来说，码元是0或1完全是随机的，这种码元幅度的取值完全无规律的码序列。

导航电文：导航电文是包含有关卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由C/A码捕获P码等导航信息的数据码（或D码）。

绝对定位：也称单点定位，是指在协议地球坐标系中，直接确定观测站相对于坐标原点（地球质心）绝对坐标的一种方法。

相对定位：用至少两台GPS接收机，同步观测相同的GPS卫星，确定两台接收机天线之间的相对位置。

测绘09-2班1基本概念：七．GPS 定位的误差来源及其消除方法： （1）与卫星有关的误差： 1）卫星星历误差。

减弱方法：①建立自己的卫星跟踪网独立定轨②轨道松弛法③利用同步观测值求差。

2）卫星钟差。

减弱方法：利用同步观测值求差。

3)相对论效应。

（是由于卫星钟和接收机钟所处的状态不同而引起卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差的现象）减弱方法：在制造卫星钟时预先把频率低。

（2）与信号传播有关的误差：1）电离层延迟。

减弱方法：①利用双频观测。

②利用电离层模型加以修正。

③利用同步观测值求差。

2）对流层延迟。

减弱方法：①充分地掌握观测站周围地区的实时气象资料。

②利用水汽辐射计，准确地测定电磁波传播路径上的水汽积累量，以便精确的计算大气湿分量的改正项。

③当基线较短时(20km)，稳定的大气条件下，利用差分法来减弱大气折射的影响。

④完善对流层大气折射的改正模型。

3）多路径效应。

（在GPS 测量中，如果测站周围的反射物所反射的卫星信号进入接收机天线，这就和直接来自卫星的信号产生干涉，从而使观测值偏离真值，产生多路径误差。

）减弱方法：①安置接收机天线的环境应避开较强发射面。

②选择造型适宜且屏蔽良好的天线。

③适当延长观测时间，削弱周期性影响。

④改善接收机的电路设计。

（3）与接收设备有关的误差1）接收机位置误差。

减弱方法：仔细操作。

2）接收机钟差。

减弱方法：①在决定定位中观测4颗卫星，把钟差作为未知数，在数据处理中求解。

②利用观测值求差方法，减弱接收机钟差影响。

③定位精度要求较高时，可采用外接频标。

3）接收机的测量噪声。

减弱方法：观测足够长的时间后，测量噪声的影响可以忽略不计。

5．卫星星历及其作用：卫星星历就是一组对应某一时刻的轨道参数及其变率。

作用：有了卫星星历就可以计算出任意时刻的卫星位置及其速度。

6、GPS 卫星信号：是GPS 卫星向广大用户发送的用于导航定位的调制波，它包含有：载波，测距码，导航电文7、历元：在天文学上，历元是为指定天球坐标或轨道参数而规定的某一特定时刻。

1.南方GPS数据处理的基本流程。

①新建项目。

在对话框中按照要求填入“项目名称”、“施工单位”、“负责人”，选择相应的“坐标系统”、“控制网等级”、“基线剔除方式”，最后点击“确定”按钮，完成操作。

②增加野外观测数据。

数据输入，增加观测数据文件③GPS 基线处理。

处理合格后要检查异步、同步环闭合差，首先进行基线全部解算，再观察基线简表中各项方差大小，要求基线各方差的大小至少为20，若各基线小于20则右击进入调整高度截止角、历元间隔、参考卫星、以及观测组合方案等，直至所有基线方差都大于20。

④基线调整完成后调整闭合环，观察超限的闭合环，打开闭合环中的基线，调节方法和基线调节的方法一样，直至所有闭合环都合格。

⑤闭合环调节完成后，点击重复基线，看重复基线是否合格，若不合格，先调节基线，若基线调节不行，则找到该基线在网图中的位置，直接DELL进行选择删除，如此调整所有不合格的重复基线。

⑥重新解算，更新数据。

全部合格进行平差处理、自动处理、三维平差、二维平差、高程拟合、网平差计算。

最后点击成果，输出平差报告。

2.使用RTK进行点校正的基本详细流程。

1、对基准站的设置。

例如我们采用的主机工作模式是电台模式，首先在一个空旷的场地假设基准站，链接电源，设置好电台。

2、对主机的设置。

在主机和手簿开机后，首先打开手簿的NFC功能在主机的电池部位感应将主机和手簿进行连接。

连接成功后对主机进行设置，点击配置，主机设置、主机工作模式设置、设置为移动站。

再进行电台设置、选择电台通道，连接完成后新建一个工程，再配置中设置坐标系统，如果此时没有想要的坐标系统则增加一个，选择椭球为西安80坐标系，中央子午线设置为117度，点击确定，选择该坐标系统。

3、进行点平滑求取转换参数。

点击测量、点测量，分别在已知的控制点上进行至少四次平滑，完成后点击测量、求转换参数、增加、输入刚才进行平滑的控制点的真实坐标、弹出对话框选择从坐标管理库选择，选择对应采集的点，再增加，重复对采集的四个点进行关联。

GPS测量原理及应用各章知识点总结桂林理工大学测绘08-1 JL（纯手打）第一章绪论1、GPS系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。

能为各个用户提供三维坐标和时间。

2、GPS卫星位置采用WGS-84大地坐标系3、GPS经历了方案论证、系统论证、生产试验三个阶段。

整个系统包括卫星星座、地面监控部分、用户接收机部分。

4、GPS基本参数为：卫星颗数为21+3，卫星轨道面个数为6，卫星高度为20200km，轨道倾角为55度，卫星运行周期为11小时58分，在地球表面任何时刻，在高度较为15度以上，平均可同时观测到6颗有效卫星，最多可以达到9颗。

5、应用双定位系统的优越性：能同时接收到GPS和GLONASS卫星信号的接收机，简称为双系统卫星接收机。

（1）增加接收卫星数。

这样有利于在山区和城市有障碍物遮挡的地区作业（2）提高效率。

观测卫星数增加，所以求解整周模糊度的时间缩短，从而减少野外作业时间，提高了生产效率。

（3）提高定位的可靠性和精度。

因观测的卫星数增加，用于定位计算的卫星数增加，卫星几何分布也更好，所以提高了定位的可靠性和精度。

6、在GPS信号导航的定位时，为了解算测站的三维坐标，必须观测4颗（以上）卫星，称为定位星座。

7、PRN----------卫星所采用的伪随机噪声码8、在导航定位测量中，一般采用PRN编号。

9、用于捕获信号和粗略定位的为随机码叫做C/A码（又叫S码），用于精密定位的精密测距码叫P码10、GPS系统中各组成部分的作用：卫星星座1、向广大用户发送导航定位信息。

2、接收注入站发送到卫星的导航电文和其他相关信息，并通过GPS信号电路，适时的发送给广大用户。

3、接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时的改正运行偏差和启用备用时钟等。

地面监控系统地面监控系统包括1个主控站，3个注入站和5个监测站。

1、监测和控制卫星上的设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行。

第一章绪论1.GPS系统的组成空间部分（GPS卫星星座）设计星座：(21+3)/6当前星座：31颗6个轨道平面，平均轨道高度20200km地面控制部分（地面监控系统）一个主控站: 成导航电文传送到注入站; 负责监测整个地面监测系统的工作三个注入站: 将主控站发来的导航电文注入发送到相应卫星五个监测站: 主要任务：为主控站提供卫星的观测数据用户设备部分（GPS接收机、数据处理软件）天线单元和接收单元2. GPS卫星的作用①用L波段无线载波向GPS用户连续不断地发送导航定位信号。

②在卫星飞越注入站上空时，接收由地面注入站用S波段发送到卫星的导航电文和其他有关信息，并通过GPS信号电路，适时地发送给广大GPS用户。

③接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时地改正运行偏差或启用备用时钟。

3. GPS系统的特点（1）定位精度高• GPS相对定位精度在50km以可达10-6, 100～500km可达10-7,1OOOkm以上可达10-9。

•工程精密定位中，平面位置误差小于1mm（2）观测时间短（3）测站间无需通视（4）可提供三维坐标（5）操作简便（6）全天候作业（7）功能多，应用广4. GLONASS:（21＋3）/35. GALILEO（27+3）/36.北斗卫星导航系统6-1系统组成①空间部分：（2+1）地球同步轨道卫星（东经80°~140°和110.5°赤道上空）②地面控制部分一个地面中心站:接收用户终端的应答信号/数据处理/分发给用户若干监测站:③用户终端：北斗导航定位接收机：基本型/通信型/授时型/指挥型6-2 BDS系统的定位原理利用两颗地球同步卫星进行双向测距，进行距离交会得到用户的平面位置（高程则由地面数字高程模型得到）6-3 BDS系统的作业流程地面中心站→卫星1→用户→卫星1→地面中心站→用户（l）地面中心站连续向北斗卫星发射信号，经卫星接收、放大、变频后再播发给用户；（2）用户终端接收到卫星信号后注入必要的测站信息，放大变频后再将应答信号播发给两颗北斗导航卫星；（3）两颗北斗导航卫星收到用户的应答信号后，放大变频，再将信号送往地面中心站；（4）地面中心站量测出卫星信号的到达时间后，采用距离交会法求得用户的平面位置（用户的高程则是通过地面高程模型获得）；（5）地面控制中心再通过卫星将计算结果告诉用户6-4 BDS系统的特点①主动式定位方式（接收卫星信号，且发射应答信号），隐蔽性差②定位速度慢，用户数量受到一定的限制用户不能独立进行定位，计算工作必须在地面中心站完成。

第一章绪论1.GPS系统的组成空间部分（GPS卫星星座）设计星座：(21+3)/6当前星座：31颗6个轨道平面，平均轨道高度20200km地面控制部分（地面监控系统）一个主控站: 成导航电文传送到注入站; 负责监测整个地面监测系统的工作三个注入站: 将主控站发来的导航电文注入发送到相应卫星五个监测站: 主要任务：为主控站提供卫星的观测数据用户设备部分（GPS接收机、数据处理软件）天线单元和接收单元2. GPS卫星的作用①用L波段无线载波向GPS用户连续不断地发送导航定位信号。

②在卫星飞越注入站上空时，接收由地面注入站用S波段发送到卫星的导航电文和其他有关信息，并通过GPS信号电路，适时地发送给广大GPS用户。

③接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时地改正运行偏差或启用备用时钟。

3. GPS系统的特点（1）定位精度高? GPS相对定位精度在50km以内可达10-6, 100～500km可达10-7,1OOOkm以上可达10-9。

?工程精密定位中，平面位置误差小于1mm（2）观测时间短（3）测站间无需通视（4）可提供三维坐标（5）操作简便（6）全天候作业（7）功能多，应用广4. GLONASS:（21＋3）/35. GALILEO（27+3）/36.北斗卫星导航系统6-1系统组成①空间部分：（2+1）地球同步轨道卫星（东经80°~140°和110.5°赤道上空）②地面控制部分一个地面中心站:接收用户终端的应答信号/数据处理/分发给用户若干监测站:③用户终端：北斗导航定位接收机：基本型/通信型/授时型/指挥型6-2 BDS系统的定位原理利用两颗地球同步卫星进行双向测距，进行距离交会得到用户的平面位置（高程则由地面数字高程模型得到）6-3 BDS系统的作业流程地面中心站→卫星1→用户→卫星1→地面中心站→用户（l）地面中心站连续向北斗卫星发射信号，经卫星接收、放大、变频后再播发给用户；（2）用户终端接收到卫星信号后注入必要的测站信息，放大变频后再将应答信号播发给两颗北斗导航卫星；（3）两颗北斗导航卫星收到用户的应答信号后，放大变频，再将信号送往地面中心站；（4）地面中心站量测出卫星信号的到达时间后，采用距离交会法求得用户的平面位置（用户的高程则是通过地面高程模型获得）；（5）地面控制中心再通过卫星将计算结果告诉用户6-4 BDS系统的特点①主动式定位方式（接收卫星信号，且发射应答信号），隐蔽性差②定位速度慢，用户数量受到一定的限制用户不能独立进行定位，计算工作必须在地面中心站内完成。

GPS测量原理及应用各章知识点总结桂林理工大学测绘08-1 JL（纯手打）第一章绪论1、GPS系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。

能为各个用户提供三维坐标和时间。

2、GPS卫星位置采用WGS-84大地坐标系3、GPS经历了方案论证、系统论证、生产试验三个阶段。

整个系统包括卫星星座、地面监控部分、用户接收机部分。

4、GPS基本参数为：卫星颗数为21+3，卫星轨道面个数为6，卫星高度为20200km，轨道倾角为55度，卫星运行周期为11小时58分，在地球表面任何时刻，在高度较为15度以上，平均可同时观测到6颗有效卫星，最多可以达到9颗。

5、应用双定位系统的优越性：能同时接收到GPS和GLONASS卫星信号的接收机，简称为双系统卫星接收机。

（1）增加接收卫星数。

这样有利于在山区和城市有障碍物遮挡的地区作业（2）提高效率。

观测卫星数增加，所以求解整周模糊度的时间缩短，从而减少野外作业时间，提高了生产效率。

（3）提高定位的可靠性和精度。

因观测的卫星数增加，用于定位计算的卫星数增加，卫星几何分布也更好，所以提高了定位的可靠性和精度。

6、在GPS信号导航的定位时，为了解算测站的三维坐标，必须观测4颗（以上）卫星，称为定位星座。

7、PRN----------卫星所采用的伪随机噪声码8、在导航定位测量中，一般采用PRN编号。

9、用于捕获信号和粗略定位的为随机码叫做C/A码（又叫S码），用于精密定位的精密测距码叫P码10、GPS系统中各组成部分的作用：卫星星座1、向广大用户发送导航定位信息。

2、接收注入站发送到卫星的导航电文和其他相关信息，并通过GPS信号电路，适时的发送给广大用户。

3、接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时的改正运行偏差和启用备用时钟等。

地面监控系统地面监控系统包括1个主控站，3个注入站和5个监测站。

1、监测和控制卫星上的设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行。