gps技术的原理及应用

第一章

1.1什么是ＧＰＳ

全球定位系统（GPS）是一个空基全天侯导航系统，它由美国国防部开发，用以满足军方在地面或近地空间内获取在一个通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。1.2GPS组成

空间星座部分、地面控制部分、用户接收部分1.3GPS特点

观测站之间不需要通视、提供三维坐标、定位精度高、操作简便、观测时间短、全天候24小时作业1.4什么是定位

确定点在某一坐标系中的位置1.5原始的定位方法

利用天体进行定向：日、月、特别的星体、自然现象：植物的生长态势（如苔藓）、采用人造的器械：司南，指南针1.6常规（地面）定位方法的局限性

观测点之间需要保证通视、需要事先布设大量的地面控制点/地面站、无法同时精确确定点的三维坐标、观测受气候、环境条件限制、受系统误差影响大，如地球旁折光、难以确定地心坐标1.7GPS的发展概况1957年10月4日第一颗人造卫星SputnikI发射成功。1958年12月开始设计NNSS–TRANSIT，即子午卫星系统。1964年1月该系统正式运行。1967年7月系统解密以供民用。1973年12月，美国国防部批准研制GPS。1992年，IGS成立。2000年5月1日，美国总

统克林顿宣布，GPS停止实施SA。1.8其它卫星导航系统GLONASS（俄）Galileo伽利略计划（欧）北斗导航系统（中）1.9GPS的应用

国防军事、搜索救援、气象观测、卫星定轨、交通、测量、遥感、电力2.0北斗导航系统与GPS的区别

三球交会原理、快速定位、简短通信、精密授时第二章

1.0天球

以地球质心为中心、半径为任意长大的一个球体1.1天轴（天极）

地球自转轴的延伸直线，天轴与天球的交点1.2黄道

地球公转轨道面与天球相交的大圆1.3岁差

地球在日月引力和其他天体引力对地球隆起部分的作用下，地球自转轴方向不再保持不变，使春分点在黄道上产生缓慢的西移现象，天文学中称为岁差。1.4章动

在日月引力的作用下，瞬时北天极产生旋转，形成椭圆轨迹，其长半径约9.2’’周期约为19.6年的现象1.5协议天球坐标系（CIS）

武汉大学测绘学院

2004—2005学年第二学期期末考试

《GPS原理及其应用》课程试卷A试题标准答案

一、 填空题

1. 全球定位系统是由空间部分、地面监控部分和 用户 部分组成的。其中地

面监控部分是由 主控站 、 监测站 、 注入站 、和 通信及辅助系统 组成的。

2. GPS卫星信号是由 载波 、 测距码 、和 导航电文 三部分组成的。

3. GPS卫星是采用 二进制相位调制法 来进行信号调制的。

4. 测码伪距观测值所受到的电离层延迟与 总电子含量(TEC) 成正比，与 信号频率的平方 成反比。

5. 在软件控制下能依次对多个卫星进行观测，且循环观测一次的时间大于20ms

的通道称为 序贯 通道。

6. 在接收机间求一次差后可消除 卫星钟差 参数，继续在卫星间求二次差后

可消除 接收机间的相对钟差 参数，再在历元间求三次差后可消除 双差整周模糊度 参数。

二、 单项选择题

1. GPS卫星之所以要发射两个频率的信号，其主要目的是为了 B 。

A、消除对流层延迟 B、消除电离层延迟

C、消除多路径误差 D、增加观测值个数

2. 组成宽巷观测值（wide lane）的主要目的是为了 C 。

A、消除电离层延迟 B、提高定位精度

C、便于确定整周模糊度 D、检核

3. 未经美国政府特许的用户不能用 D 来测定从卫星至接收机间的距离。

A、C/A码 B、Ll 载波相位观测值

C、载波相位观测值 D、Y码

4. 利用广播星历进行单点定位时，所求得的站坐标属于 C 。

A、1954北京坐标系 B、1980年西安坐标系

C、WGS-84 D、ITRF

5. 在一般的GPS 短基线测量中，应尽量采用 C 。

A、单差解 B、三差解

C、双差固定解 D、双差浮点解

三、 名词解释 1、整周跳变：在载波相位测量中，整周计数是[]0,itt时间段内的累积值，()rFφ

则是一个瞬时观测值，观测时若由于卫星信号被挡等原因而引起累积工作中断，

GPS 原 理 与 应 用 学 习 报 告

学号： 2011701011

学院： 国土资源工程学院

专业： 测绘工程

姓名： 刘 小 军

指导教师： 吴 学 群

全球定位系统(GPS)技术的发展现状及未来发展趋势

全球定位系统（GPS）作为新一代卫星导航与定位系统，以其全球性、全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，在我国大地测量、工程测量、水利、电力、交通、资源勘探和航海等领域有着广泛的应用。可以说，GPS技术给我国的测绘领域带来了一场深刻的技术革命。在国家重点工程“三峡工程、青藏铁路、西气东输”等重大项目的建设中，GPS接收机被用来进行控制测量、地形测量、地质灾害预警和滑坡检测等工作，在保证工程质量和加快工程建设方面发挥了重要作用。此外，GPS技术在民用领域发展潜力巨大，伴随着车载GPS导航系统的大量应用和GPS手机的出现，GPS也在逐步走入我们的生活，这是未来GPS市场的巨大增长点。 山东省计量科学研究院作为全国第一个建立“GPS接收机校准装置”的省级计量机构，多年来一直跟踪GPS技术的最新发展，并对当前GPS技术的发展现状和未来发展趋势进行了研究和探讨。

一 GPS技术的发展现状

目前GPS技术的发展特点主要表现为以下三个方面：

1 GNSS系统是当前卫星导航技术的热点:

随着全球卫星导航技术的不断发展，俄罗斯、中国和欧盟也都在建立自己的卫星导航系统，GPS一词也正在被GNSS（Global Navigation Satellite System）一词所取代。GNSS包含了美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的Compass(北斗)、欧盟的GALILEO系统，可用的卫星数目将达到100颗以上，可以说过去美国GPS一统天下的局面将被逐步打破。

GPS的原理与应用

1. GPS的基本原理

GPS（全球定位系统）是一种通过卫星定位的导航系统，它基于卫星的测量技术来确定地理位置、速度和时间。GPS系统由三个主要部分组成：空间部分、控制部分和用户部分。

1.1 空间部分

空间部分由一组24颗运行在距离地球约20000公里的轨道上的卫星组成。这些卫星被均匀地分布在六个轨道平面上，每个轨道平面上有四颗卫星。这样可以确保任何地点在任何时刻都能接收到至少四颗卫星的信号。这些卫星以固定的速度和高度绕地球旋转。

1.2 控制部分

控制部分由多个全球监测站和一个主要的控制中心组成。全球监测站用于跟踪卫星并测量它们的位置和速度。控制中心负责分析监测站收集到的数据，并计算卫星的精确位置和时钟误差。控制中心还负责将这些数据发送给卫星，以确保卫星的正常运行。

1.3 用户部分

用户部分由GPS接收器组成，这些接收器可以接收卫星发送的信号并计算出用户的位置。GPS接收器使用三角测量原理来计算出用户的位置。接收器同时接收来自多颗卫星的信号，并使用这些信号之间的差异来计算出用户与每颗卫星之间的距离。通过测量多个卫星的距离，接收器可以确定用户的精确位置。

2. GPS的应用

GPS技术在各个领域都有广泛的应用，以下是一些典型的应用领域：

2.1 车辆导航

GPS技术可以用于车辆导航系统，帮助司机快速准确地找到目的地。车辆导航系统通过接收卫星信号，计算出车辆的当前位置和目的地的位置，然后根据实时交通情况提供最佳的行驶路线和导航指引。 2.2 航空导航

GPS技术在航空领域也有广泛的应用。航空导航系统使用GPS技术来确定飞机的位置、航向和速度，以便飞机能够准确地飞行和降落。GPS技术还可以用于航空交通管制，帮助调度员更好地管理航班。

2.3 物流管理

GPS技术在物流管理中起着重要的作用。物流公司可以使用GPS技术来实时追踪货物的位置和运输进程，以便更好地管理物流。同时，GPS技术还可以用于优化路线和调度，提高物流效率。