GPS卫星导航基础

Gps应用基础知识详述1． GPS系统组成GPS gloabal Positioning System,这玩意是美国人搞的。

主要分三大块，地面的控制站、天上飞的卫星、咱们手里拿的接收机。

简单唠叨唠叨先说说设备，当然大个的都是老美给咱准备好的，地上，有一个主控制站，当然在老美的本土了，在科罗拉多。

三个地面天线，五个监测站，分布在全球。

主要是收集数据，计算导航信息，诊断系统状态，调度卫星这些杂事。

天上，有27颗卫星，距离地面20200公里。

27颗卫星有24颗运行，3颗备用。

这些卫星已经更新了三代五种型号。

卫星发射两种信号：L1和L2。

L1:1575.42MHZ, L2:1227.60MHZ。

卫星上的时钟采用铯原子钟或铷原子钟，计划未来用氢原子钟，比我的手表准。

手里，就是接收机了。

大大小小，千姿百态，有袖珍式、背负式、车载、船载、机载什么的。

一般常见的手持机接收L1信号，还有双频的接收机，做精密定位用的。

2．关于GPS接收机GPS现在一般都是12通道的，可以同时接收12颗卫星。

早期的型号，比如GARMIN 45C就是8通道。

GPS接收机收到3颗卫星的信号可以输出2D（就是2维）数据，只有经纬度，没有高度，如果收到4颗以上的卫星，就输出3D数据，可以提供海拔高度。

但是因为地球自己的问题，不是太标准的圆，所以高度数据有一些误差。

现在有些GPS接收机内置了气压表，比如etrex的SUMMIT和vista，这些机器根据两个渠道得到的高度数据综合出最终的海拔高度，应该比较准确了。

GPS接收机的第一次开机，或者开机距离里上次关机地点超过800KM以上，因为接收机里存储的星历都对不上了，所以要在接收机上重新定位。

GPS接收机的使用要在开阔的可见天空下，所以，屋里就不能用了。

手持GPS的精度一般是误差在10米左右，就是说一条路能看出走左边还是右边。

精度主要依赖于卫星的信号接收，和可接收信号的卫星在天空的分布情况，如果几颗卫星分布的比较分散，GPS接收机提供的定位精度就会比较高。

知识点总结的不容易一页一页总结的，用积分来换吧！第一章全球定位系统概论全球导航卫星系统GNSS目前包括全球定位系统GPS、俄罗斯的格罗纳斯系统GLONASS。

中国的北斗卫星定位系统COMPASS以及欧洲联盟正在建设的伽利略系统GALILEO GPS利用卫星发射无线电信号进行导航定位，具有全球、全天候、高精度、快速实时的三维导航、定位、测速和授时功能。

GPS主要由GPS（GPS卫星星座）空间部分、地面监控部分、用户接受处理部分组成，GPS地面监控部分有分布在全球的若干个跟踪站组成的监控系统组成，跟踪站被分为主控站、监控站和注入站。

GPS用户部分有GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备（如计算机气象仪）组成。

GPS实施计划共分三个阶段：第一阶段为方案论证和初步设计阶段。

从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。

研制了地面接收机及建立地面跟踪网。

第二阶段为全面研制和试验阶段。

从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星，研制了各种用途接收机。

实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。

第三阶段为实用组网阶段。

1989年2月4日，第一颗GPS工作卫星发射成功，宣告了GPS系统进入了工程建设阶段，这种工作卫星称为Block Ⅱ和BlockⅡA型卫星。

这两组卫星差别是：Block Ⅱ只能存储14天用的导航电文（每天更新三次）；而BlockⅡA卫星能存储180天用的导航电文，确保在特殊情况下使用GPS卫星。

实用的GPS网即(21颗工作卫星+3颗备用卫星)GPS星座已建立，今后将根据计划更换失效的卫星。

GPS的特点：定位精度高、观测时间短、测站无需通视、可提供三维坐标、操作简便、全天候作业。

功能多，应用广GPS卫星信号包括测距码信号(即P码和C/A码信号)、导航电文(或称D码，即数据码信号)和载波信号。

GPS卫星的导航电文主要包括：卫星星历、时钟改正参数、电离层时延改正参数、遥测码，以及由C/A码确定P 码信号时的交接码等参数。

GPS特点全球定位系统的主要特点：(1)全球、全天候工作。

①定位精度高。

单击定位精度优于10m，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。

②功能多，应用广。

GPS系统的特点：高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等。

1、定位精度高应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50KM以内可达10-6，100-500KM可达10-7，1000KM可达10-9。

在300-1500M工程精密定位中，1小时以上观测的解其平面其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定得边长比较，其边长较差最大为0.5mm,校差中误差为0.3mm。

2、观测时间短随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20KM以内相对静态定位，仅需15-20分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观测时间只需1-2分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。

GPS应用主要是为船舶，汽车，飞机等运动物体进行定位导航。

例如：1.船舶远洋导航和进港引水2.飞机航路引导和进场降落3.汽车自主导航4.地面车辆跟踪和城市智能交通管理5.紧急救生6.个人旅游及野外探险7.个人通讯终端（与手机，PDA，电子地图等集成一体）1.电力，邮电，通讯等网络的时间同步2.准确时间的授入3.准确频率的授入1.各种等级的大地测量，控制测量2.道路和各种线路放样3.水下地形测量4.地壳形变测量，大坝和大型建筑物变形监测5.GIS应用6.工程机械（轮胎吊，推土机等）控制7.精细农业◆GPS在道路工程中的应用GPS在道路工程中的应用，目前主要是用于建立各种道路工程控制网及测定航测外控点等。

随着高等级公路的迅速发展，对勘测技术提出了更高的要求，由于线路长，已知点少，因此，用常规测量手段不仅布网困难，而且难以满足高精度的要求。

目前，国内已逐步采用GPS技术建立线路首级高精度控制网，然后用常规方法布设导线加密。

实践证明，在几十公里范围内的点位误差只有2厘米左右，达到了常规方法难以实现的精度，同时也大大提前了工期。

GPS基础知识⼀GPS 复习题⼀1.GPS 卫星定位技术的发展过程推算定位-天⽂导航-惯性导航-⽆线电导航 2.GPS 系统的组成空间部分:24颗卫星（21颗⼯作卫星+3颗备⽤卫星），6个近圆形轨道⾯，⾼度约20200km ，地⾯控制部分: 1个主控站、5个监测站、3个注⼊站⽤户设备部分: ⽤户设备主要是GPS 接收机，它由天线前置放⼤器、信号处理、控制与显⽰、记录和供电单元组成。

3.GPS 系统特点定位精度⾼观测时间短测站间⽆需通视可提供三维坐标操作简便,全天候作业功能多，应⽤⼴ 4.名词解释黄道 :地球公转的轨道⾯与天球相交的⼤圆，即当地球绕太阳公转时，地球上的观测者所见到的太阳在天球上的运动轨迹。

黄道⾯与⾚道⾯的夹⾓ε称为黄⾚交⾓，约23.50。

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γ。

岁差 : 春分点在黄道上产⽣缓慢西移，此现象在天⽂学上称为岁差。

章动 : 瞬时北天极将绕瞬时平北天极产⽣旋转，轨迹⼤致为椭圆。

这种现象称为章动。

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。

5．什么是协议坐标系？建⽴⽅法，协议天球坐标系与协议地球坐标系的转换坐标系统是由坐标原点位置、坐标轴指向和尺度所定义的。

在GPS 定位中，坐标系原点⼀般取地球质⼼，⽽坐标轴的指向具有⼀定的选择性，为了使⽤上的⽅便，国际上都通过协议来确定某些全球性坐标系统的坐标轴指向，这种共同确认的坐标系称为协议坐标系。

RM ——极移改正RS —— GAST 改正RN ——章动改正 RP ——岁差改正 6．什么是WGS —84坐标系？WGS —84坐标系采⽤什么椭球体参数？原点位于地球质⼼，z 轴指向国际时间局1984年0时定义的BIH1984.0协议地球极⽅向，x 轴指向BIH1984.0的零⼦午⾯和CTP ⾚道的交点，Y 轴与Z ，X 轴构成右⼿系坐标系。

GPS卫星导航原理：卫星信号定位技术全球定位系统（GPS）是一种通过卫星信号进行定位的导航技术。

GPS系统由一组卫星、地面控制站和接收设备组成。

以下是GPS卫星导航的基本原理：1. GPS卫星系统组成：卫星： GPS系统由一组绕地球轨道运行的卫星组成，这些卫星携带精确的时钟和GPS系统的控制信息。

地面控制站：位于地球表面的控制站负责监测卫星的状态、时钟校准和轨道调整等任务，以确保系统的正常运行。

接收设备：用户使用的GPS接收器通过接收卫星发射的信号来确定自身的位置。

2. 卫星信号传播原理：GPS卫星发射射频信号，这些信号包含了卫星的位置、时间等信息。

这些信号以电磁波的形式向地球传播。

GPS接收器接收来自多颗卫星的信号，并通过测量信号的传播时间来计算卫星与接收器之间的距离。

3. 距离测量和三边测量原理：GPS接收器通过测量信号传播的时间（即信号的往返时间）来计算卫星与接收器之间的距离。

速度等于距离除以时间。

GPS接收器同时接收多颗卫星的信号，并根据这些卫星与接收器之间的距离，采用三边测量的原理确定自身的位置。

4. 多普勒效应：GPS接收器还利用接收到的信号的多普勒效应，即由于接收器和卫星之间的相对运动，信号频率发生变化。

通过测量频率的变化，接收器可以计算速度。

5. 位置计算：GPS接收器通过测量来自至少三颗卫星的距离，可以在三维空间中确定自身的位置。

更多卫星的信号可以提高精度和稳定性。

6. 误差校正：GPS系统引入了一些误差校正的方法，如差分GPS、增强型GPS等，以提高定位的准确性。

GPS卫星导航系统利用卫星信号的传播时间和多普勒效应，通过测量距离和计算位置，为用户提供准确的定位信息。

该技术在航海、航空、汽车导航、军事应用等领域得到了广泛应用。

GPS系统应用基础必学知识点1. GPS的原理：GPS系统由一组在地球上运行的卫星和接收器组成。

卫星传输位置和时间信息，接收器收集卫星信号并计算接收器与卫星之间的距离，进而确定接收器的位置。

2. GPS的基本结构：GPS系统由24颗工作卫星、地球上的控制站和用户接收器组成。

每颗卫星都维持精确的轨道，通过射频信号与控制站保持通信。

3. GPS的工作原理：GPS接收器通过接收来自至少4颗卫星的信号，并计算出与每颗卫星的距离，利用三角测量原理确定接收器的位置。

接收器还通过测量信号的传播时间来确定接收器与卫星之间的距离。

4. GPS的定位精度：GPS的定位精度取决于接收器的技术水平和接收到的卫星数量。

较高级别的GPS接收器通常具有更高的精度，同时接收到的卫星数量也影响精度。

5. GPS的应用：GPS系统广泛应用于航空导航、车辆定位、地理信息系统（GIS）、户外活动、勘测和地图制作等领域。

它还被用于船舶导航、农业、气象预报和科学研究等领域。

6. GPS接收器的选择：在选择GPS接收器时，需要考虑接收器的性能、价格和所需的功能。

接收器可以有不同的定位精度、屏幕大小、电池寿命和导航功能等。

7. GPS错误和修正：GPS定位可能受到信号阻塞、多径效应、大气延迟等因素的影响，导致定位误差。

为了减少这些误差，需要进行误差修正，如差分GPS技术和增强型GPS技术。

8. GPS的未来发展：GPS技术在不断发展，包括提高精度、增加卫星数量、增强导航功能和对农业、交通等领域的应用。

此外，与其他导航系统的整合也是未来的趋势。