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GPS全称是什么

模板之家 2022-9-29 20:29

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GPS全称为“Global Positioning System”,中文意思为“全球定位系统”,是一种以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统,它在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信 ...

GPS全称为“Global Positioning System”,中文意思为“全球定位系统”,是一种以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统,它在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息;它是具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。

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本教程操作环境:windows7系统、Dell G3电脑。

全球定位系统(Global Positioning System,GPS),是一种以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统,它在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息。

GPS自问世以来,就以其高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活吸引了众多用户。

GPS不仅是汽车的守护神,同时也是物流行业管理的智多星。随着物流业的快速发展,GPS有着举足轻重的作用,成为继汽车市场后的第二大主要消费群体。

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GPS是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。经近10年我国测绘等部门的使用表明,GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点,赢得了广大测绘工作者的信赖,并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科中,从而给测绘领域带来了一场深刻的技术革命 。

GPS是美国第二代卫星导航系统。它是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的,它采纳了子午仪系统的成功经验。按目前的方案,GPS的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。24颗卫星均为近圆形轨道,运行周期约为11小时58分,分布在6个轨道面上(每轨道面4颗),轨道倾角为55度。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图形。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。

GPS主要由三大组成部分:空间部分、地面监控部分和用户设备部分。GPS系统具有高精度、全天候、使用广泛等特点。

定位原理

GPS定位包括伪距单点定位、载波相位定位和实时差分定位。

1.伪距测量及伪距单点定位

伪距测量就是测定卫星到接收机的距离,即由卫星发射的测距码信号到达GPS接收机的传播时间乘以光速所得的距离。伪距法单点定位,就是利用GPS接收机在某一时刻测定与4颗以上GPS卫星的伪距,及从卫星导航电文中获得的卫星瞬时坐标,采用距离交会法求出天线在WGS-84坐标系中的三维坐标。

2.载波相位测量及载波相位定位

载波相位测量是测定GPS卫星载波信号到接收机天线之间的相位延迟。GPS卫星载波上调制了测距码和导航电文,接收机接收到卫星信号后,先将载波上的测距码和卫星电文去掉,重新获得载波,称为重建载波。GPS接收机将卫星重建载波与接收机内由振荡器产生的本振信号通过相位计比相,即可得到相位差。

3.实时差分定位

GPS实时差分定位的原理是在已有的精确地心坐标点上安放GPS接收机(称为基准站),利用已知的地心坐标和星历计算GPS观测值的校正值,并通过无线电通信设备(称为数据链)将校正值发送给运动中的GPS接收机(称为流动站)。流动站利用校正值对自己的GPS观测值进行修正,以消除上述误差,从而提高实时定位精度。GPS动态差分方法有多种,主要有位置差分、伪距差分( RTD)、载波相位实时差分(RTK)和广域差分等。

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GPS特点

GPS是目前成用最为成功的卫星定位系统,被誉为人类定位技术的一个里程碑。归纳起来,系统具有以下特点:

(1)全球,全天候连续不断的导航定位能力。GPS能为全球任何地点或近地空间的各类用户提供连续的、全天候的导航定位能力,用户不用发射信号,因而能满足多用户使用。

(2)实时导航,定位精度高,观测时间短。利用GPS定位时,在1s内可以取得几次位置数据,这种近乎实时的导航能力对于高动态用户具有很大的意义,同时能为用户提供连续的三维位置、三维速度和精确的时间信息。目前利用C/A码的实时定位精度可达20-50m,速度精度为0.1m/s,利用特殊处理可达0.005m/s,相对定位精度可达毫米级。

随着GPS系统的不断完善和软件的不断更新,目前20km以内相对静态定位仅需15-20min,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1-2min,然后可随时定位,每站观测只需几秒。

(3)测站无需通视:GPS测量只要求测站上空开阔,不要求测站之间互相通视,因此可节省大量的造标费用(一般造标费用占总经费的30%、50%)。由于无需点间通视,点位位置可根据需要可疏可密,这样就使得选点工作变得非常灵活,也可省去经典测量中的传算点、过渡点的测量工作。

(4)可提供全球统一的三维地心坐标:GPS测量可同时精确测定测站平面位置和大地高程。目前GPS水准可满足四等水准测量的精度,另外,GPS定位是在全球统一的WGS-84坐标系统中计算的,因此全球不同地点的测量成果是相互关联的。

(5)仪器操作简便:随着GPS接收机的不断改进,GPS测量的自动化程度越来越高。在观测巾测量员只需安置仪器,连接电缆线,量取天线高,监视仪器的工作状态,而其他观测工作,如卫星的捕扶,跟踪观测和记录等均由仪器自动完成,结束测量时,仅需关闭电源,收好接收机,便完成了野外数据采集任务。

如果往一个测站上需做长时间的连续观测,还可以通过数据通信方式将所采集的数据传送到数据处理中心,实现全自动化的数据采集与处理。另外,接收机的体积也越来越小,相应的重量也越来越轻,极大地减轻测量作者的劳动强度,使野外工作变得更为轻松 。

(6)抗干扰能力强、保密性好:GPS采用扩频技术和伪码技术,用户只需接收GPS信号,自身不会发射信号,出而不会受到外界其他信号源的干扰。

(7)功能多、应用广泛:GPS是军、民两用系统,其应用范围十分广泛。具体的应用实例包括:汽车导航和交通管理、巡线车辆管理、道路工程、个人定位以及导航仪等。

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