武漢大學(xué)GPS測量原理及應(yīng)用

〔2分×8〕UTC1〔閏秒〕的方法使協(xié)調(diào)時與世界時的時刻相近，其差不超過1〔以國際制秒(SI)為基準(zhǔn)，用正負(fù)閏秒的方法保持與世界時相差在一秒以內(nèi)的一種時間〕GPS4顆以上GPS以及的衛(wèi)星位置，承受距離交會的方法求定接收機(jī)天線所在點(diǎn)的三維坐標(biāo)?！綪DOPPDOPq11q11q22q33度因子和高程精度因子的平方和的開根號值，即PDOP=HDOP2VDOP2【SA技術(shù)】稱為有選擇可用性技術(shù)，即人為地將誤差引入衛(wèi)星鐘和衛(wèi)星數(shù)據(jù)中，有意降GPSC/A20m100m?！綬TKGPS(RTDGPS),地球自轉(zhuǎn)軸發(fā)生變化，使春分點(diǎn)在黃道上向西偏移?！驳厍蛩矔r自轉(zhuǎn)軸在慣性空間不斷轉(zhuǎn)變方向的長期性運(yùn)動〕時間而變，使地級放生偏移，稱為地極移動，簡稱極移。【周跳】在GPS定位工作中，由于某種緣由,如衛(wèi)星信號被臨時阻擋，或受到外界干擾影種現(xiàn)象稱為整周跳變或周跳。二．簡答〔共49〕SAAS〔5〕P-W技術(shù)和L1L2L2P研制能同時接收GPSGLONASS進(jìn)展DGPSWADGPSGPS建立獨(dú)立的GPS衛(wèi)星測軌系統(tǒng)。建立獨(dú)立的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的缺點(diǎn)及其GPS〔4〕子午系統(tǒng)缺陷：子午衛(wèi)星軌道低，難以周密定軌；子午衛(wèi)星射電頻率低，難以補(bǔ)償電離層效應(yīng)影響；觀測時間長，既不能進(jìn)展連續(xù)、實(shí)時定位又不能到達(dá)厘米級的定位精度。GPS能為各類用戶供給周密的三維坐標(biāo)、速度和時間。定位精度高； 觀測時間短； 測站間無須通視；全天候作業(yè)；高效率、多功能、操作簡便、應(yīng)用廣泛。要實(shí)現(xiàn)54-80坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換過程及其適用條件？〔重點(diǎn)畫圖〔7分〕54坐標(biāo)80求得轉(zhuǎn)換參數(shù)后，再利用上述數(shù)學(xué)模型進(jìn)展各點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，當(dāng)重合點(diǎn)數(shù)為3個以上時，才可以用七參數(shù)法。偽距定位觀測方程組及其方程及字母意義5-8式5分式子：字母：衛(wèi)星坐標(biāo)〔Xs,Ys,Zs〕 接收機(jī)坐標(biāo)〔X，Y，Z〕j為衛(wèi)星個數(shù)〔j=1,2,3··〕信號傳播速度C 偽距觀測值 ρ’ k為接收機(jī)號衛(wèi)星鐘差δt j 接收機(jī)鐘差δt 電離層改正項(xiàng)δρ1對流層改正項(xiàng)δρ2k一次差〔單差，二次差〔雙差，三次差可以消退哪些誤差？5分〕一次差〔兩接收機(jī)間同時減弱了衛(wèi)星軌道誤差、大氣傳播誤差對兩個測站同步觀測的影響。二次差〔兩同步衛(wèi)星間機(jī)時鐘誤差還可以消退衛(wèi)星時鐘誤差〔雙差模型優(yōu)點(diǎn)〕三次差〔兩歷元間，可消退與衛(wèi)星和接收機(jī)有關(guān)的初始整周模糊度項(xiàng)N。多路徑效應(yīng)定義及其防止方法〔4分〕定義：在GPS測量中，無線電載波信號受到障礙物反射所產(chǎn)生多路徑傳播的現(xiàn)象?！灿捎诙嗦窂降男盘杺鞑ニ鸬母深A(yù)時延效應(yīng)被稱做多路徑效應(yīng)〕消弱多路徑誤差的方法：選擇適宜的站址〔測站應(yīng)遠(yuǎn)離水面、平坦路、高層建筑物等強(qiáng)反射物體，且不宜選擇在山坡、山谷、盆地中〕對接收機(jī)天線的要求〔在天線中設(shè)置仰徑板，天線安置不能低于1m，關(guān)鍵要增加衛(wèi)星截止高度角〕需要長時間觀測〔以獲得大量多余觀測來保障測量結(jié)果的牢靠性〕GPS靜態(tài)選點(diǎn)原則〔6〕點(diǎn)位應(yīng)設(shè)在易于安裝接收設(shè)備、視野開闊的較高點(diǎn)上點(diǎn)位目標(biāo)要顯著，視場四周15°以上不應(yīng)有障礙物。點(diǎn)位四周不應(yīng)有大面積水域或猛烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體。點(diǎn)位應(yīng)選在交通便利，有利于其他觀測手段擴(kuò)展與聯(lián)測的地方。地面根底穩(wěn)定，易于點(diǎn)的保存網(wǎng)形應(yīng)有利于同步觀測邊、點(diǎn)聯(lián)結(jié)。衛(wèi)星無攝運(yùn)動下的軌道參數(shù)a,e,v,Ω,i,w〔開普勒軌道六參數(shù)或軌道根數(shù)〕a——橢圓的長半徑 e——偏心率 V——真近點(diǎn)角〔3〕Ω——升交點(diǎn)的赤徑 i——軌道面的傾角〔2〕w——近地點(diǎn)角距〔1〕GPSGPS應(yīng)承受原有城市坐標(biāo)系統(tǒng)，以便沿用原來測繪成果資料、比例尺地形圖和舊點(diǎn)的標(biāo)石。GPS33聯(lián)測幾何水準(zhǔn)點(diǎn)的點(diǎn)位，應(yīng)均勻地布設(shè)于測區(qū)。假設(shè)測區(qū)有明顯地幾種趨勢地形，對地形突變局部的GPS點(diǎn)，應(yīng)聯(lián)測幾何水準(zhǔn)。GPS系統(tǒng)包括三大局部：空間局部——GPS衛(wèi)星星座；地面掌握局部——地面監(jiān)控系統(tǒng)用戶設(shè)備局部——GPS信號接收機(jī)GPS2136個近似圓形軌道上。GPS工作衛(wèi)星的編號方法：按放射先后次序編號；按PRN的不同編號；NASA編號；國際編號；按軌道位置挨次編號等〔導(dǎo)航定位測量中，一般承受PRN編號〕GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括：1個主控站、3個注入站、5個監(jiān)測站。GPS系統(tǒng)中衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘均承受穩(wěn)定而連續(xù)的GPS時間系統(tǒng)。GPS衛(wèi)星星歷分為預(yù)報星歷〔播送星歷〕和后處理星歷〔周密星歷。GPSGPS接收機(jī)天線單元〔板天線、四螺旋形天線、微帶天線、錐形天線、GPS接收機(jī)主機(jī)單元和電源。GPS衛(wèi)星位置承受WGS-84大地坐標(biāo)系〔原點(diǎn)為地球質(zhì)心〕我國雙星/〔3顆衛(wèi)星在工作〕協(xié)議天球坐標(biāo)系到協(xié)議地球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換流程：協(xié)議天球坐標(biāo)系-----歲差章動改正----瞬時天球坐標(biāo)系---旋轉(zhuǎn)春分點(diǎn)時角 瞬時地球坐標(biāo)系----極移 協(xié)議地球坐標(biāo)系時間坐標(biāo)系統(tǒng)，屬于均勻時間系統(tǒng)：原子時ATI，協(xié)調(diào)世界時UTC，GPS時間系統(tǒng)屬于地球自轉(zhuǎn)不均勻時間系統(tǒng)：恒星時ST，平太陽時MT，世界時UTGPS衛(wèi)星星歷由：C/A〔20~30m〕P〔10m〕來傳送軌道位置信息。GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文〔衛(wèi)星電文或數(shù)據(jù)碼或D碼〕包括：衛(wèi)星星歷，時鐘改正，電離層時延改正，工作狀態(tài)信息以及C/A碼轉(zhuǎn)換到捕獲P碼的信息。GPS星歷。第三數(shù)據(jù)塊主要包括：全部GPS衛(wèi)星的歷書數(shù)據(jù)。GPS〔L1LPRC/A碼P碼；〔導(dǎo)航電文或D碼，位置信息〕L1載波上有C/A碼，P碼；L2載波只含有P碼。用于測量或消退延遲誤差的影響。測距碼和數(shù)據(jù)碼均承受調(diào)相技術(shù)調(diào)制到載波上。即碼值0--1轉(zhuǎn)換使載波相位轉(zhuǎn)變180°

PRC/A碼由GP碼由PN〔PN2〔t〕38個星期。GPS接收機(jī)按工作原理分為：碼相關(guān)型接收機(jī)和平方型接收機(jī)〔均得載波偽距觀測值、混合型接收機(jī)〔得載波偽距和載波相位觀測值〕干預(yù)型接收機(jī)〔測距離〕GPSGPSt的方法。載波相位測量中重建載波的工作，可承受碼相關(guān)法和平方法。確定整周未知數(shù)N偽距〔兩種測量同時進(jìn)展將N當(dāng)做平差中的待定參數(shù) 多普勒法〔三差法〕④快速確定N整周跳變的探測和修復(fù)〔有意〕的方法：屏幕掃描法用高次差或多項(xiàng)式擬合法 在衛(wèi)星間求差法〔即電離層殘差法但有局限〕⑤依據(jù)平差后的殘差覺察和修復(fù)整周跳變〔僅⑤能探測出全部周跳〕【GPSGPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)之間的距離觀測值直接確定用戶接收機(jī)天線在WGS-84【GPSGPSGPS機(jī)天線之間的相對位置〔坐標(biāo)差是GPS〕ASP進(jìn)展周密導(dǎo)航定位。SAAS1.2.降低長距離相對定位的精度3.ASGPSGPSGPS【差分GPS定位原理】目的：消退公共誤差，提高定位精度。(差分技術(shù)關(guān)鍵：高波特率數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦慰啃院涂垢蓴_性)GPS分為：單站GPS差分；局部區(qū)域GPSLADGPS；廣域差分WADGPS；單站差分按基準(zhǔn)站發(fā)送的信息方式分為：位置差分，偽距差分，載波相位差分RTK?！残菤v誤差、大氣延時誤差〔電離層延時和對流層延時、衛(wèi)星鐘誤差〕進(jìn)展區(qū)分，目的：降低定位誤差的時空相關(guān)，因此廣域差分不行以相對定位。GPSGPS動態(tài)定位，方法有：1.單點(diǎn)動態(tài)定位〔確定動態(tài)定位〕2.實(shí)時差分動態(tài)定位〔相對動態(tài)定位，定位精度較高〕3.后處理差分動態(tài)定位GPS1.一站單機(jī)定時法。2。共視比對定時法。與信號傳播有關(guān)的誤差：電離層折射誤差，對流層折射誤差，多路徑效應(yīng)誤差。與衛(wèi)星有關(guān)的誤差：衛(wèi)星星歷差，衛(wèi)星鐘誤差，相對論效應(yīng)。與接收機(jī)有關(guān)的誤差：接收機(jī)鐘誤差，接收機(jī)位置誤差，天線相位中心位置誤差等。雙頻接收機(jī)可以同時接收L1，L2量的影響，所以定位精度較高，基線長度不受限制，所以作業(yè)效率極高。相對效應(yīng)：廣義上影響大于狹義上，且二者符號相反。故措施是降低f頻率改正。減弱接收機(jī)鐘差措施：key在衛(wèi)星間求一次差。同步觀測環(huán)：三臺或以上接收機(jī)同步觀測獲得的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)〔同步環(huán)〕異步觀測環(huán)：在構(gòu)成多邊形環(huán)路的全部基線向量中，只要有非同步觀測基線向量，則多邊形環(huán)路就叫做異步觀測環(huán)〔異步環(huán)〕獨(dú)立基線：對于NGPSJN-1.GPSC=n·m/N〔Cnm〕J總基線數(shù)=C·N〔N-1〕/2 J必要=n-1J獨(dú)立=N-〕 J多余=42.當(dāng)N3時，同步三角形閉合環(huán)的最少個數(shù)T應(yīng)為：T=J〔N-〔N-/2 〔利用J=〔N-/〕GPS接收機(jī)的檢驗(yàn)內(nèi)容：1.一般檢驗(yàn)2.通電檢驗(yàn)3.實(shí)