GPS 全球定位系统2版
测绘技术中的全球定位系统介绍
测绘技术中的全球定位系统介绍随着科技的不断发展，全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）已经深入到我们生活的方方面面。
无论是导航软件、无人机、智能手机还是航海、航空领域，都离不开GPS的辅助。
本文将介绍测绘技术中的全球定位系统。
一、GPS基本原理GPS是利用地球上的人造卫星与接收装置之间的广播信号进行定位的一种全球导航卫星系统。
它由一组位于地球轨道上的卫星、地面控制和用户所需的接收装置组成。
这些卫星会向地面不同位置的接收器广播精确的时间和位置信息。
接收器接收到来自多颗卫星的信号后，根据信号的传输时间以及卫星的位置，可以计算出接收器所在的准确位置。
二、GPS的使用领域1.测绘定位在测绘领域，GPS被广泛应用于地图制作、地质勘探、土地测量、边界划定等工作。
通过使用GPS接收器，测绘师可以准确测量出目标地点的经纬度坐标，从而制作出精确的地图。
同时，GPS技术还可以在不同时间段进行测量，以了解地壳运动的变化情况。
2.航海航空在航海、航空领域，GPS的应用极为重要。
通过GPS帮助船只和飞机确定自身的准确位置，可以大大提高导航的准确性和安全性。
尤其是在海上航行或天气不好的情况下，GPS可以指引船只和飞行器找到正确的航线，避免危险。
3.智能交通GPS技术在智能交通领域也起到了重要作用。
许多交通导航软件都依赖于GPS 来提供路线规划和导航服务。
通过GPS，驾驶员可以得到实时路况、定位和导航信息，从而选择最佳的行驶路径。
此外，GPS还可以用于车辆监控与管理，提供车辆的实时位置、速度等信息。
4.农业在农业领域，GPS技术可以帮助农民提高农业机械的使用效率。
例如，在精准农业中，农民可以利用GPS技术制定作业路线，保证农机在农田中准确行驶，避免重复作业和浪费资源。
此外，GPS还可以用于测绘土壤质量差异，为农场主提供农田的优化管理方案。
三、GPS的发展前景随着科技的不断推进，GPS技术也在不断发展。
GPS全球定位系统产品参数及功能要求
GPS全球定位系统产品参数及功能要求一、产品参数要求：1.定位精度：GPS的定位精度是一个关键指标，用户需要在空中、水上或地面时获得精确的位置信息。
因此，GPS产品应具有高精度的定位能力，最好能达到米级或亚米级的定位精度。
2.时间同步：GPS全球定位系统通过卫星信号精确同步时间，以确保设备与其他设备的时间一致。
产品应该提供准确的时间同步能力，以满足用户对时间精度的要求。
3.天线灵敏度：GPS接收器的天线灵敏度决定了它对卫星信号的接收能力。
产品应具有高灵敏度的天线，能够在室内或困难的地形条件下接收到足够强的卫星信号。
4.电池寿命：GPS产品的电池寿命是用户考虑的重要因素之一、产品应该具有长时间的电池寿命，能够在户外环境下持续工作数小时或数天。
5.尺寸和重量：GPS产品应具有小巧轻便的设计，方便携带和使用。
尺寸和重量应适中，以便用户可以随身携带并使用。
6.存储容量：GPS产品应具备足够的存储容量，能够存储用户的轨迹记录、地图数据和其他相关信息。
7.可靠性：GPS产品应具有高度稳定的性能和可靠的工作能力，能够在各种环境条件下正常工作。
二、功能要求：1.实时定位：GPS全球定位系统应该能够实时定位用户的位置信息，并以数字地图的形式显示出来。
用户可以随时查看自己的精确位置。
2.路线导航：GPS产品应具备路线导航功能，能够为用户提供最佳的行驶路线和声音提示，并在地图上实时显示当前位置和导航路径。
3.轨迹记录：GPS全球定位系统应该能够记录用户的轨迹，可以将轨迹数据保存并导出分析，以便用户了解自己的行程和活动。
4.智能：GPS产品应具备智能功能，能够根据用户的需求快速附近的餐厅、加油站、酒店等地点，并在地图上显示出来。
5.多种地图显示：GPS产品应该能够显示多种类型的地图，包括道路地图、卫星地图和地形地图等，以满足用户对不同地图信息的需求。
6.语音提示：GPS全球定位系统应具备语音提示功能，能够向用户提供详细的导航指引，以确保用户在行驶中能够全神贯注。
人教版高中地理选修7《第四章 精确定位的现代工具——全球定位系统(GPS) 第二节 GPS的应用与发展》_1
海湾战争？
（2）日常交通运输上的应用。如现在汽车导航功能，以及飞机和轮船的定位导航，都离不开GPS。还有近年来发展迅速的物流行业，生活中处处可见GPS的应用。新型智能车站，每个站台都安装了主控机，公交车上安装GPS，可以在车站电子屏幕上查询目前车辆所到站点信息。美团外卖，淘置共享等等。
【承转】GPS从美国将其使用权开放到全球开始，便经历了从军用到民用，从美国到全球，从大型到小型的转变。使用GPS固然便捷了我们的生活，但拿人的手短，吃人的嘴短，使用美国的GPS其实是一把双刃剑，产权不属于自己的国家，也注定意味着将会受制于人。
【讲述】PPT播放银河号事件，讲述银河号事件始末。
【提问】银河号事件给我们什么启示？
思考并回答：要拥有自己的定位导航系统
完成PPT上的练习题
运用吸引力较强的电影视频导入，调动学习热情激发学生兴趣
温故知新
培养分工合作解决问题能力以及理论联系实际能力
培养学生知识迁移能力，强化具体问题具体分析意识
培养学生理论联系实际的能力
培养学生的爱国情怀
板书设计
教学重点
GPS的应用
多媒体教学、读图分析、创设问题情境引发思考
教学难点
建立北斗卫星导航系统的必要性
案例分析、分组讨论、多媒体辅助
教学策略
教学顺序
1.GPS的应用领域探讨及总结2.GPS的发展方向
3.我国建立北斗卫星导航系统的重要意义
组织形式
集体教学为主，小组合作学习为辅
教学工具
多媒体课件
教学过程预设
根据建构主义的学习观，以情境性认知理论为指导，教师在教学中创设情境，引导学生用所学地理知识解决生活中的问题，培养学生的地理意识和地理素养。
无人机概论(第2版)课件：无人机系统组成
无人机系统组成 多旋翼无人机机体结构
2. 机架 (3)碳纤维机架
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无人机系统组成 多旋翼无人机机体结构
2. 机架 (3)碳纤维机架
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无人机系统组成 多旋翼无人机机体结构
2. 机架 机架的主要作用 （1）提供安装接口。 （2）提供整体的稳定和坚固的平台。 （3）起落架等缓冲设备。 （4）保证足够低的重量。 （5）提供相应的保护装置。
2.如果按机翼弦平面有无上反角来分,可分为上反翼、无上反翼与下反翼三种类型。
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无人机系统组成 多旋翼无人机机体结构
1.组成 多旋翼无人机组成一般包括机架起落架、电机和电调、电池、螺旋桨、 飞控系统、遥控装置、GPS模块、任务设备和数据链路。 2. 机架 机架按材质一般可以分为以下几种类型： (1)塑胶机架 主要特点是具有一定的刚度、强度和可弯曲度。 (2)玻璃纤维机架 主要特点是强度比较高，重量轻。 (3)碳纤维机架 其特点是价格要贵一些，但重量要轻一些。
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无人机系统组成 多旋翼无人机布局
多旋翼按形状分为：十型，X型，H型，Y型，上下布局等等。 1.十字型布局 特点：十型多旋翼是最早出现的一种气动布局，只需改变少量电机转速 就可实现。 2.X型布局 特点：X型多旋翼是目前最常见的，相比于十型多旋翼，前后左右动作时 加减速的电机较多，控制比较迅速和有力。 3.H型布局 特点：其特点在于比较易于设计成水平折叠结构，看起来比X型厚重，又 拥有与X型相当的特点，结构简单，方便控制。
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无人机系统组成 燃气涡轮发动机
2.涡轮喷气发动机 “涡喷”发动机是利用核心机出口燃气的可用能量，在发动机尾喷管中转变 成燃气的动能，以很高速度从喷口排出而产生推动力的一种涡轮发动机。 涡喷发动机转速高、推力大、直径小，主要适用于超音速飞行，缺点是耗油 率大，特别是低转速时更大，故经济性差。此外，由于排气速度大，噪声也 大。
6.2全球定位系统(GPS)
1、全球定位系统概述（1）GPS的概念及其发展GPS是英文缩写，其全名为Navigation System Timing and Raging／Global positioning System，即。
"授时与测距导航系统／全球定位系统".全球定位系统GPS，于1973年由美国政府组织研究，耗费巨资，历经约20年，于1993年全部建成。
该系统是伴随现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代精密卫星导航和定位系统，不仅具有全球性、全天候、连续的三维测速、导航、定位与授时能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性。
该系统的研制成功已成为美国导航技术现代化的重要标志，被视为本世纪继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的又一重大科技成就。
全球定位系统的研制，最初主要用于军事目的。
如为陆海空三军提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测、应急通讯和爆破定位等方面，其作用已在1991年海湾战争中得到了证实。
以美国为首的多国部队所持有的17000台GPS接收机被认为是作战武器的效率倍增器，是赢得海湾战争胜利的重要技术条件之一。
随着GPS系统步入试验和实用阶段，其定位技术的高度自动化及所达到的高精度和巨大的潜力，引起了各国政府的普遍关注，同时引起了广大测量工作者的极大兴趣。
特别是近几年来，GPS定位技术，在应用基础研究、新应用领域开拓、软硬件开发等方面都取得了迅速发展。
目前，GPS精密定位技术已经广泛地渗透到了经济建设和科学技术的许多领域，尤其是在大地测量学及其相关学科领域，如地球动力学、海洋大地测量学、天文学、地球物理和资源勘探、航空与卫星遥感精密工程测量、变形监测、城市控制测量等方面的广泛应用，充分显示了这一卫星定位技术的高精度和高效益。
这预示测绘界将面临着一场意义深远的变革，从而使测绘领域步入一个崭新的时代。
在我国测绘行业，GPS的应用起步较晚，但发展速度很快。
测绘工作者们在GPS 应用基础研究和实用软件开发等方面取得了大量的成果；从而为GPS技术在我国全面推广提供了技术保证。
全球定位系统GPS原理及应用
2、卫星定位系统 最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统
（Transit），1958年研制，64年正式投入使用。 由于该系统卫星数目较小（5-6颗），运行高度较 低（平均1000KM），从地面站观测到卫星的时间 隔较长（平均1.5h），因而它无法提供连续的实时 三维导航，而且精度较低。
为满足军事部门和民用部门对连续实时和三维 导航的迫切要求。1973年美国国防部制定了GPS 计划。
并开始逐步深入人们的日常生活。
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GPS系统的特点: 1、全球，全天候工作：
能为用户提供连续，实时的三维位置，三维速 度和精密时间。不受天气的影响。 2、定位精度高：
单机定位精度优于10米，采用差分定位，精度 可达厘米级和毫米级。 3、功能多，应用广：
随着人们对GPS认识的加深，GPS不仅在测量， 导航，测速，测时等方面得到更广泛的应用，而且 其应用领域不断扩大。
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3、GPS发展历程 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。
(5)“坐标基准”建立后设置“坐标格式”帮助用户选择或建立自已的坐 标投影模型。见图18、19。
图18
图19
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(6)光标选择“用户设置”按ENTER鍵进入输入数值。输入后可显示北 京54椭球基准的平面坐标。 (7)标准高斯投影：LG：输入3/6度带中央子午线经度；ECH： 尺度比为 1；EAST：Y加500公里；用户也可自定义投影参数，确认后退出，接收 机将显示当地平面坐标。见图20。
GPS的使用流程
GPS的使用流程1. 简介GPS（Global Positioning System）全球定位系统是一种通过卫星定位技术来确定地理位置的系统。
它利用地球上的多颗卫星，通过接收卫星信号并计算距离来确定用户的位置，广泛应用于导航、地理测量、足迹记录等领域。
本文将介绍GPS 的使用流程。
2. 准备工作在使用GPS之前，需要进行一些准备工作：•购买GPS设备：选择适合自己需求的GPS设备，并确保设备正常工作。
•充电：确保GPS设备电量充足，以免在使用过程中耗电过快。
3. 打开GPS设备在准备工作完成后，可以开始开启GPS设备并进行连接。
1.按下电源键：打开GPS设备的电源开关。
2.连接卫星信号：GPS设备会自动搜索并连接卫星信号，这个过程可能需要一些时间，请耐心等待。
3.检查连接状态：确认GPS设备已成功连接到卫星信号，并且显示出当前的位置信息。
4. 设置目的地在成功连接到卫星信号后，可以设置目的地并开始导航。
1.进入导航功能：在GPS设备的菜单中选择导航功能，并进入导航界面。
2.输入目的地：根据设备的提示，输入目的地的地址或坐标，可以使用键盘、触摸屏等输入方式。
3.确认目的地：确认输入的目的地信息是否正确，并进行确认。
5. 导航过程一旦设置了目的地，GPS设备将开始引导您完成导航过程。
•路线规划：GPS设备会计算最佳的行车路线，并显示在地图上。
•语音导航：设备会发出语音提示，指导您按照设定的路线前进。
•行车指示：设备会在屏幕上显示导航信息，包括道路名称、距离、转向指示等。
•实时更新：GPS设备会根据实时的交通情况更新导航路线，并提供更准确的预计到达时间。
6. 操作注意事项在使用GPS设备进行导航时，还需要注意一些事项：•注意交通情况：GPS设备提供的导航路线可能不会考虑道路堵塞等交通问题，因此在行驶过程中，应密切关注交通情况并做出相应的调整。
•遵守交通规则：GPS设备提供的导航信息仅供参考，但并不取代对交通规则和标示的遵守。
全球定位系统(GPS)及其应用
第二节 GPS系统的构成
一、空间部分 （GPS卫星） 二、地面控制部分 （GPS监控站） 三、用户设备部分（ GPS应用软件等）
一、空间部分 （GPS卫星）
GPS系统目前共有24颗卫星（其中21颗 为工作卫星，其他3颗为备用卫星）分布 在6条固定的轨道上，绕地球运行。 每颗卫星以12h为周期，卫星向地面发 射两个波段的载波信号,连续向地面发送 关于时间和自身位置的精确信息。
其次，也为民用、商用提供定位、导航、测速、 授时等数据服务。
GPS 是一个高精度、全天候和全球性的无线电 导航、定位和授时的多功能系统（如卫星上安 置的原子钟可以精确测时），现已发展成为多 领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新 技术产业。 各民用机构和国家纷纷采用措施提高 GPS 应用 的可靠性和定位精度。一方面建立独立的 GPS 卫星测轨系统；另一方面建立独立的卫星定位 系统。
四、中国北斗导航定位系统
我国自行研制了导航定位系统－北斗导航系统， 该系统的三颗卫星，北斗导航试验卫星1a，1b， 1c 到 2003 年 5 月 25 日都已经发射升空，系统在 2001年底开通运行。 在我国 GPS 的开发研究与应用不断在深化和广 化。特别是建立了全国永久性 GPS 跟踪网和相 应的通讯网络和数据处理设施。 GPS 接收机制造与生产也从无到有，工艺水平 也不断在提高，价格大大地低于进口的同类产
此外，GPS卫星还要接收和存储地面控制 站发送的导航信息，执行监控站的监控 指令，不断调整卫星姿态及在轨信息， 保证卫星按预定的轨道运行，通过原子 钟提供精密的时间标准。
二、地面控制部分
（GPS监控站）
地面监控系统是为了测量和调整卫星的工作状 态而设置的。
地面监控系统包括1个主控站、3个注入站和5 个监测站，分布在美国本土和其他国外空军基 地。 整个 GPS 地面监控部分，除主控站外均无人值 守。各站间用现代化的通讯系统联系起来，在 原子钟和计算机的驱动和精确控制下，各项工 作实现了高度的自动化和标准化。
全球定位系统的原理与应用
全球定位系统的原理与应用全球定位系统（Global Positioning System，GPS）是一种基于卫星的导航系统，可在任何时间、任何地点、在全球范围内提供准确的位置和时间信息。
GPS系统由美国国防部开发，最初是为军事用途而设计的。
但是，自从1980年代，GPS技术就开始向公众开放，且已广泛应用于各个领域，如航空、航海、露营、交通运输、气象预报等等。
本文将重点介绍GPS的原理和应用。
GPS原理GPS系统由三大部分组成：卫星网络，地面控制中心和GPS接收机。
卫星网络是由24颗卫星组成的，其中包括21颗工作卫星和3颗备用卫星。
这些卫星旋转在地球轨道上，以使它们的轨迹呈现完整的地球覆盖。
每颗卫星大约需要12个小时完成一次旋转并传输信息。
地面控制中心主要负责卫星排队、协调信号、处理日期和时间等功能。
GPS接收机是用于接收卫星信号并确定接收机的位置。
GPS接收机可以通过三台或以上的卫星接收数据，并根据卫星发射数据的时间戳计算出接收机的位置。
GPS接收机精度的计算是基于4种标准信号，包括轨道控制点信号、广播星历数据、差分信号和漂移信号。
轨道控制点信号主要用于维护卫星系统，广播星历数据是卫星位置数据、差分信号用于校准GPS接收机精度，漂移信号用于纠正卫星时钟误差。
通过发送卫星信号的时间戳信息，GPS接收机可以计算出准确的位置信息。
GPS应用GPS技术的应用范围非常广泛。
以下是GPS最常见的应用场景：1. 航空和航海GPS技术在航空和航海上的应用非常广泛。
GPS接收机可用于飞机和船只上，以确定它们的位置和朝向，有助于确保航行准确和安全。
2. 汽车导航系统汽车导航系统是GPS技术的另一个广泛应用。
现代汽车配备了GPS接收器，可为驾驶员提供方向指引，并且可以根据交通情况建议最适宜的路线。
3. 露营和野外旅游野外旅游和露营通常在远离城市和集中人口的地方进行。
此时，GPS接收机可为旅行者提供方向指引、以及发现适合他们行程的路线和停留地点。
全球定位系统简介GPS
GLONASS系统从理论上有24颗卫星，但由于卫星使用寿命和资金紧张等问题， 实际上目前只有8颗。
GLONASS系统单点定位精度水平方向为16m，垂直方向为25m。
加俐略系统
系统组成： ①卫星星座：由3个独立的圆形轨道，30颗GNSS卫星组
大气层的影响 多路径效应 卫星轨道误差 卫星钟差 地球自转 相对论效应 已知点坐标偏差 天线相位中心
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（反射波） 进入接收机天线，这就将和直接来 自卫星的信号（直接波）产生干涉， 从而使测量值偏离真值产生所谓的" 多路径误差"。这种由于多路径的信 号传播所引起的干涉时延效应被称 作多路径效应。
载波相位和差分定位技术的应用使测量定 位精度可以达到毫米级精度
GPS接收机分类
导航型 测量型 授时型
单频 L1 双频 L1 L2
测量型接收机
静态接收机 RTD 实时差分
Real Time Difference DGPS 信标机 RTK 实时动态
Real Time Kinematic RTG
差分GPS定位技术
在GPS定位过程中，存在三部分误差。一 部分是对每一个用户接收机所共有的，例 如：卫星钟误差、星历误差、电离层误差、 对流层误差等；第二部分为不能由用户测 量或由校正模型来计算的传播延迟误差； 第三部分为各用户接收机所固有的误差， 例如内部噪声、通道延迟、多径效应等。 利用差分技术第一部分误差可完全消除， 第二部分误差大部分可以消除。第三部分 误差则无法消除，只能靠提高GPS接收机 本身的技术指标
单点定位
首先我们可以得到GPS卫星的位置；其 次，我们又能准确测定我们所在地点A至 卫星之间的距离，那么A点一定是位于以 卫星为中心、所测得距离为半径的圆球 上。进一步，我们又测得点A至另一卫星 的距离，则A点一定处在前后两个圆球相 交的圆环上。我们还可测得与第三个卫 星的距离，就可以确定A点只能是在三个 圆球相交的两个点上。根据一些地理知 识，可以很容易排除其中一个不合理的 位置。
全球定位系统概述
1.什么是全球定位系统（GPS）全球定位系统（Global Positioning System - GPS）是美国从本世纪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能力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，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。
全球定位系统(Global Positioning System,缩写GPS)是美国第二代卫星导航系统。
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。
和子午仪系统一样，全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。
按目前的方案，全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。
21+3颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上（每轨道面四颗），轨道倾角为55度。
卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（DOP）。
这就提供了在时间上连续的全球导航能力。
地面监控部分包括四个监控间、一个上行注入站和一个主控站。
监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。
监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。
主控站设在范登堡空军基地。
它对地面监控部实行全面控制。
主控站主要任务是收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值。
上行注入站也设在范登堡空军基地。
它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。
卫星定位技术简介
卫星导航定位技术简介
美国卫星定位技术的发展
❖ 第一代卫星导航——子午卫星导航系统 优点：经济快速、精度均匀、不受天气和时间限制 缺点：观测时间长、不能进行连续实时定位、精度 低
❖ 第二代卫星导航——GPS(全球定位系统）
Global Positioning System 分三个阶段：
1、方案论证（1974－1978） 2、系统论证（1979－1987） 3、生产实验（1988－1993）
❖ GPS的测量精度与卫星的空中几何分布有关。 1、接收机与卫星所形成的多面体体积越大，测量精度越高。 2、卫星分布越均匀，测量精度越高。
GPS的定位方式
1、按接收机天线所处的状态： （1）静态定位 ： （2）动态定位： 用户的广泛性、定位的实时性、速度的多异性 低动态：秒速至几十米、中等动态：秒速至几百米、高动态：
Glonass系统实际处于近于崩溃的边缘。
北斗导航定位系统
❖ 系统组成 空间卫星部分、地面控制中 心、用户机
❖ 定位流程 ❖ 定位精度
卫星 地面控制中心 用户机
北斗导航定位系统
定位原理：
基于三球交会原理，即以2颗卫星的已知坐标为圆心，各以 测定的本星至用户机距离为半径，形成2个球面，用户机必 然位于这2个球面交线的圆弧上。中心站电子高程地图库提 供的是一个以地心为球心、以球心至地球表面高度为半径的 非均匀球面。求解圆弧线与地球表面交点，即可获得用户的 二维位置。
其高程可以从电子高程地图库查询，也可以从气压测高计读 取。
北斗卫星导航系统功能
❖ 快速定位：北斗导航系统可为服务区域内用户提供全天候、高精度、快 速实时定位服务。
❖ 简短通信：北斗系统用户终端具有双向数字报文通信能力，可以一次传 送不超过120个汉字的信息。
G.P.S 卫星定位系统
G.P.S 卫星定位系统G.P.S 卫星定位系统G.P.S Global Positioning SystemGPS 即环球卫星无线电定位系统，利用6 组轨道每组4 颗共24 颗位于约20180Km 高空，恒星同步卫星发射1575.42MHz 无线电讯号，检知讯号的时差而可精确全球定位达约30～100 公尺精度之经纬度显示。
地球为非正圆球体，赤道半径为6378.14Km，极半径6356.755Km，赤道一周约40075.04Km，光速为29979.458Km/S（定义值），将赤道一周分成360°即40075.04Km÷360°=111.31955Km/″÷60′=1.8553258Km/1″÷60″=30.92公尺/每秒。
1 浬＝1852 公尺，即约略1 分的距离。
经纬度为360°，1″＝60′（分）、1′＝60″（秒）。
1 哩＝1760 码×3＝5280 呎＝1609.35 公尺。
1 浬＝6076.1 呎＝1.516 哩＝1852.00 公尺。
G.P.S.的位置标示可设定为经纬度之度、分、秒，每秒约30 公尺，故精度即约30 公尺，每分在北纬25°时东西经差约1.682 公里，南北纬差约111.2Km/60＝1.8533Km÷60＝30.888 公尺。
注意为60 进位，若定为10/100 进位得小心换算以免失误。
G.P.S.卫星在2 万至2 万5 千公里高空，1.8GHz 信号之路径损失约180～185db，若无阻挡以700W 功率抵达接收天线，约有0.1～1uV 信号。
卫星为恒星同步，每天出现差4 分钟详细轨道资料及信号强度，请详细查阅已输入G.P.S.轨道资料之IT 程序。
（BV2AP 输入卫星资料之版本）注意：频率增3 倍，路径损失差10db 即101 倍/10 倍，地平面每天顶之信号强度所差不多约在数db即10 倍内，多为3～10db 间、路径损失多在130～180db 中。
全球卫星定位系统（GPS）是NAVSTARGPS
GPS在隧道控制测量中的应用1 第一章绪论§1.1 概述全球卫星定位系统GPS是NAVSTAR/GPS ——Navigation System Timing and Ranging/Global Positioning System-NAVSTAR/GPS授时与测距系统/全球定位系统的简称。
它是美国军方为克服其海军导航系统NNSS-Navy NavigationSatellite System的定位精度低、观测时间长、不能实时定位等缺点而于1973年开始研制的新一代卫星导航系统。
全球定位系统GPS不仅具有全球性、全天候、连续的三维测速、导航及高精度定位与授时能力等优点而且具有良好的抗干扰性和保密性被视为是继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的又一重大科技成就。
GPS导航定位技术以其高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便等特点已广泛应用于测绘、交通、水利、气象等各行各业特别是近几年随着电子通讯技术、计算机技术以及计算技术等相关技术的进一步发展GPS技术在其精度、系统软、硬件等方面都获得了长足发展。
GPS导航定位技术包含两方面的内涵即GPS静态定位技术与GPS动态定位技术。
GPS静态定位技术广泛应用于测绘领域各种控制网的建立包括从全球到某个国家大区域控制网的建立与各种小范围工程控制网的建立如国家等级的A、B等级网的建立区域范围的地壳变形监测网的建立道路、桥梁工程控制网的建立等等。
GPS动态定位技术广泛应用于车船的导航、交通管理等领域。
近年发展起来的高精度动态定位技术RTK在地形测图、施工放样等方面也发挥了重要作用。
随着高精度GPS定位技术的发展利用GPS进行工程测量显示出越来越多的优点主要表现在: 1、定位精度高实践证明GPS相对定位精度在5Okm以内可达610 100-5OOkm可达7101000km可达910。
在小范围的精密工程定位中1小时以上的定位精度其平面位置误差小于1mm与高精度ME-5000电磁波测距仪测定得边长比较其边长较差最大为O.5mm校差中误差为0.3mm。
全球定位系统(GPS)详解
全球定位系统（GPS）详解全球定位系统（Global Positioning System - GPS）是美国从本世纪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能力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，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。
全球定位系统(Global Positioning System,缩写GPS)是美国第二代卫星导航系统。
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。
和子午仪系统一样，全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。
按目前的方案，全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。
21+3颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上（每轨道面四颗），轨道倾角为55度。
卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（DOP）。
这就提供了在时间上连续的全球导航能力。
地面监控部分包括四个监控间、一个上行注入站和一个主控站。
监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。
监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。
主控站设在范登堡空军基地。
它对地面监控部实行全面控制。
主控站主要任务是收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值。
上行注入站也设在范登堡空军基地。
它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。
这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。
全球定位系统
（1）试验卫星
试验卫星也称原型卫星。卫星重774千克（包括310千克的燃料），设计寿命为5年。为满足方案论证和整个 系统试验、改进的需要，美国1978-1985年间从加利福尼亚州的范登堡空军基地用 Atlas火箭先后发射了11颗试 验卫星。其中第7颗卫星发射失败，未进入预定轨道。1995年底，最后一颗试验卫星停止工作 。
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 。
GPS全球定位系统采用多星高轨测距体制，以距离作为基本观测量，通过对4颗卫星同时进行伪距测量，即可 推算出接收机的位置。由于测距可在极短的时间内完成，即定位是在极短的时间内完成的，故可用于动态用户 。
现代测距实质上是使用无线电信号测量其传播时间来推算距离。可以测量往返传播延迟，也可以测量单程传 播延迟。往返传播测距即主动测距，要求卫星与用户均具备收发能力。对用户来说，这不仅大大增加了仪器的复 杂程度，而且从隐蔽性来看也是十分不利的，因为发射信号易造成暴露。单程测距（即被动测距）则在很大程度 上避免了上述的缺点。但单程测距要求卫星与用户接收机的时钟同步。如果两个时钟不同步，那么在所测量的传 播延时时间中，除了因卫星至用户接收机之间距离所引起的传播延迟之外，还包含了两个时钟的钟差。要达到卫 星与用户时钟同步，在实际工作中很难做到，但可通过适当方法解决 。
随着GPS系统的不断完善和软件的不断更新，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。
全球定位系统的使用流程
全球定位系统的使用流程一、概述全球定位系统（GPS）是一种卫星导航系统，可以确定地球上任何一个位置的精确坐标。
GPS在现代生活中应用广泛，包括导航、地图、气象预报、军事等领域。
本文将介绍GPS的使用流程。
二、准备工作1.购买GPS设备：市面上有各种品牌和型号的GPS设备可供选择，根据实际需求选择适合自己的设备。
2.了解使用方法：在购买设备前，可以通过官方网站或使用手册了解该设备的使用方法和功能。
3.安装电池：将电池安装到设备中，并确保电池充满电。
三、开启GPS1.打开设备：按下开机键，等待设备启动。
2.检查信号：在室外或空旷地带，打开GPS后等待几分钟，以便接收卫星信号。
3.调整设置：根据需要进行语言、时间和单位等设置。
四、获取位置信息1.进入菜单界面：通过按键或触摸屏进入菜单界面。
2.选择“位置”选项：在菜单中选择“位置”选项，进入获取位置信息界面。
3.等待定位：在获取位置信息界面等待几秒钟，设备将自动获取当前位置的经纬度坐标。
五、导航1.进入导航菜单：通过按键或触摸屏进入导航菜单。
2.输入目的地：在导航菜单中输入目的地的地址或经纬度坐标。
3.选择路线：设备将自动计算出最佳路线，并显示在屏幕上。
4.开始导航：点击“开始导航”按钮，设备将提供语音和图像指引，帮助用户到达目的地。
六、其他功能除了基本的定位和导航功能外，GPS还有许多其他实用功能：1.记录轨迹：用户可以记录自己行走或驾驶的轨迹，并保存在设备中。
2.查看天气：用户可以通过GPS查看当前位置及周边地区的天气情况。
3.搜索附近服务设施：例如餐厅、加油站、酒店等服务设施。
七、注意事项1.使用时需要保持设备干燥和清洁，避免水和灰尘进入设备内部。
2.在使用时需要注意安全，不要盯着屏幕行走或驾驶，以免发生意外事故。
3.使用时需要注意电量问题，及时充电以保证正常使用。
八、总结GPS是一种非常实用的导航工具，可以帮助人们快速准确地到达目的地。
在使用时需要注意保养和安全，以保证设备的正常使用。
PND和GPS产品简介
4-1.4-b锂离子电池的优点
1.工作电压高，锂离子电池的工作电压在3．6V，是镍镉和镍氢电池工作电压的三倍。 2.比能量高，锂离子电池比能量目前已达140Wh／kg，是镍镉电池的3倍，镍氢电池的 1．5倍。 3．循环寿命长，目前锂离子电池循环寿命已达1000次以上，在低放电深度下可达几万次，超过了其他几 种二次电池。 4．自放电小，锂离子电池月自放电率仅为6－8％，远低于镍镉电池（25～30％）及镍氢电池（30～40 ％）。 5．无记忆效应，可以根据要求随时充电，而不会降低电池性能。 6．对环境无污染，锂离子电池中不存在有害物质，是名副其实的“绿色电池”。
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4-1.2 LCD
4-1.2-a LCD的定义 LCD（Liquid Crystal Display)液晶显示器 4-1.2-bLCD的工作原理： 其工作原理就是利用液晶的物理特性：通 电时排列变得有序，使光线容易通过；不 通电时排列混乱，阻止光线通过，说简单 点就是让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿 透。
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五 车用型GPS的测试流程的介绍
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5-1测试的流程
USB 测试
定位
Remote light Sensor Battery
LCD检查
音源测试
外观检查
CN值测试 RUN IN
USB测试
Remote light Sensor Battery
LCD检查
Blue tooth test
Microphone test
GPS Desk dock
5V电压
5-9.2测试方式：
以软体的方式开机后，在规定的时间内重复的跑指定的测试项目。
5-9.3测试的目的：
为了能够让一些电器性能比较差的元件在此过程中，能够显现出来，也是对机台耐久性的测试。
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GPS 全球定位系统
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目录
∙GPS系统概述
o空间段
o控制段
o用户段
∙GPS定位服务联邦无线电导航计划说明
o精密定位服务(PPS)
o标准定位服务(SPS)
∙GPS卫星定位信号
∙GPS 数据
∙ GPS定位与时间
o码相位跟踪
o伪距测量
o定位接收机
o载波相位跟踪
∙GPS 误差源
∙几何精度因子 (GDOP)
∙差分GPS (DGPS)技术
o差分码相位跟踪
o差分载波相位跟踪
o共模时间传递
o GPS技术及工程费用
GPS系统概述
∙全球定位系统是一个卫星导航定位系统，它是由美国国防部 (国防部) 提供经费并控制的. 虽然全球有数以千计的GPS民用用户，但该主要是为美国军方设计和使用的。
∙GPS有专门的卫星信号号编码，可以由GPS接收器处理，计算接收机的位置,速度和时间。
∙四颗GPS卫星信号用来计算时间和位置。
o空间段
▪空间段的组成是全球定位系统的卫星. 这些卫星从太空发出无线电信号.
▪GPS卫星由24颗卫星组成，环绕地球飞行周期为12个小时. 常常推出多于24颗新业务卫星,以取代旧的卫星.共有6个轨道平面,同样间隔(60度), 而相对于赤道
平面倾斜约55度.使用者在地球上任何一点可以看得见五至八颗卫星.
▪GPS系统的地面支持网由五个监测站、一个主控站和四个注入站组成。
▪网络主控站位于Schriever空军基地(前身猎鹰抗酸)在科罗拉多. 监测站收集卫星及当地气象资料送给主控站。
主控站根据这些资料计算卫星轨道等导航信息，然
后由注入站每隔8h向卫星发送一次，更新卫星资料，以便卫星向用户设备转发导
航信息。
▪GPS用户段包括GPS接收机和用户的社区. GPS接收机利用4颗卫星信号计算位置、速度、时间。
GPS接收机用于导航、定位、时间测量等其他研究工作.
▪导航是GPS立体定位系统的主要功能. 导航接收机可以装在飞机、船舶、地面车辆、个人携带手. GPS导航能利用GPS精确定位接收机位置的参考和相对定位提供数据更正。
▪远程接收机可用于大地测量控制、板块构造研究等.另外,使用全球定位系统可进行
天文观测、通讯设施、测量大气参数.
o精密定位服务(PPS)
▪授权用户提供密码钥匙及设备、特殊设备的精确定位系统接收机使用。
美国和盟国军队及美国政府机构有使用权。
预测垂直精度为22米，横向精度为27.7米，时间
精度为200纳秒。
o标准定位服务(SPS)
▪全球民用使用户使用SPS是不受控制和限制的. 大多数接收机可以直接使用SPS 信号. SPS精度被国防部使用选择可用技术故意降低了。
▪SPS精度：垂直精度为100米，横向精度为156米，时间精度为340纳秒。
∙GPS卫星定位信号
o GPS卫星传送两种微波信号。
一种的频率(1575.42兆赫)携带SPS信号和导航电文. 另一种频率(1227.60兆赫)是用来使用PPS接收机测量电离层延迟。
o三位二进制编码利用两种载波运载.
∙GPS 数据
o导航电文是二进制文件，它是按一定格式组成数据帧，按帧向外播送。
每颗卫星的数据占用一帧.
o一帧由5个子帧组成一个帧。
o一帧50个字,每个字30个码位,共1500个码位,时间30s.
o每个子帧10个字,时间6s.头2个字为遥测字(TEL)和转换字(HOW),由星载设备产生,后8个字为导航电文,由地面站注入给卫星.
o25个帧组成一个主帧.一个主帧是一个完整的历书, 历书包括了所有在轨卫星的简略星历
GPS定位与时间测量
o码相位跟踪
能够产生与所测卫星的测距码结构完全相同的复制码。
工作中通过逐步移位，使接收码与复制码达到最大相关，以测定卫星信号到达用户接收机天线的传播时间。
o伪距测量
接收机位置是利用伪距测量的。
▪位置决定于多重伪距测量，四颗卫星提供的信号确定三维的位置和准确的时间。
从而计算出对地球坐标系的坐标（X，Y，Z）。
▪时间用于校准接收机时钟偏差，接收机不必使用昂贵的时钟。
通过星历，卫星的坐标是已知的，可利用测量伪距计算接收机位置。
▪计算方法如下：
o定位接收机
位置坐标（X，Y，Z）包括地理经度、纬度和高度。
▪经纬度通过坐标变换进行计算。
▪速度通过位置随时间的变化率进行计算。
▪卫星时间在接收机中转换为GPS时间。
▪卫星上装有稳定度为10-13的精密原子钟，各卫星的原子钟相互同步，并与地面站的原子钟同步，建立起导航系统的精密时系，称为GPS时。
精密时系是精密测距的
基础。
▪GPS时是一种连续的、高精度的、均匀的时间系统，它以原子秒为单位，时间间隔为一周。
它开始和结束在每周六和周日之间的子夜零点时刻。
▪GPS时起点1980年1月6日UTC（世界协调时）的零点，它常用自起点以后的周数、日数、GPS秒来表示时间。
目前，GPS时间已经超前UTC数秒。
o载波相位跟踪
▪是利用载波信号的平方技术去掉调制码，从而获得载波相位测量所必需的载波信号。
▪两个接收机与一颗卫星在同一时刻的信号差别。
GPS 误差源
o GPS误差主要包括组合噪声、偏差和错误。
o噪声误差主要是伪随机码噪声和接收机内部噪声。
o偏差产生的结果主要由于选择有效技术和其他因素，例如时钟误差、电离层的影响、大气层延时、多路径干扰等。
o错误可能导致上百公里的误差，错误产生的原因可能是控制段人为因素错误，可能是用户错误，也可能是接收机的软件和硬件故障造成的差错。
几何精度因子 (GDOP)
o GDOP有下述特性：
▪它是选定4颗卫星与测者之间几何关系造成的位置误差的放大倍数。
当GDOP大一倍时，位置误差也将大一倍。
▪GDOP只与卫星和测者的相对位置有关，与所选坐标无关。
▪GDOP是星座设计的一个判据，即卫星安置的位置应能使地面测者获得好的GDOP值。
▪定位时，选星原则就是使GDOP尽可能小，以提高定位精度。
o为了取得精确的定位效果，选星时总是使GDOP尽可能减小，导航仪通常采用以下方法来选星。
▪最佳GDOP法。
即从仰角5度以上的星中取4颗的全部组合，分别计算GDOP值，取GDOP最小的一组星座进行定位。
此法选择的星座最佳，但
计算量大。
▪次优GDOP。
从能收到的卫星中先选出三颗，它们的斜距具有最大的垂直分量、北向分量和东向分量，然后再选一颗卫星使GDOP最小。
▪最大矢端四面体法。
以测者为中心作单位球，以四颗星在球面的投影点为顶点组成一四面体。
当该四面体体积最大时，这四颗卫星的 GDOP最
小。
o以下首先是正常伪距计算。
o GDOP 计算
差分GPS (DGPS)技术
在已知精密座标位置的点上，设置GPS监测设备（GPS基准台），用精度很高的静态定位用的双频GPS接收机，天线位置上排除多径干扰的影响，连续实时地接收GPS信号，求出误差，按规定时间间隔确定修正量值向用户播发。
用户利用收到的信息，使机载接收机解算中加以修正，因此能够输出更为正确的位置数据。
利用差分GPS（或称DGPS）可以消除或减小例如星种误差、星历误差、信号传播延迟误差等公共误差，因而提高了定位精度。
但用户接收机自身的噪声误差，多径干扰误差只与自身设备有关，差分GPS技术也不能消除。
差分GPS应用中的精度和用户相对差分基准台的距离有关，离基准台越近，则由于其公共误差相同而精度高，离台较远时，由于大气传播误差上产生差异，使精度降低。
因而，差分技术的应用受到用户与基准台之间距离的限制。
o差分码相位跟踪导航
o差分载波相位跟踪测量
o共模时间传递
当时间信息从一点传递到另一点时, 鉴别技术能够在2000公里的基线上鉴别10纳秒的时间传递。
o GPS技术及工程费用
o全球定位系统接收机技术及工程成本费用视乎能力. 小型民用接收机一般200美元就可以买到,有的具有差分校准能力的接收机可能要2000至5000美元。
差分全球定位系统接收
器和载波相位跟踪接收机往往需要5000千至40000美元，动辄10万美元。
军事精密接收机就更加昂贵而且很难买到。
o其他成本包括多种用途接收机,需要时再升级处理软件费用,训练专门的人员费用。
o往往所需精度将决定设备成本。
▪低等成本, 单通道SPS接收机 (100 米精度)
▪中等成本, 差分 SPS 接收机(1-10 米精度)
▪高等成本, 单通道PPS接收机(20米精度)
▪高等成本, 差分载波相位跟踪接收机 (1 毫米to 1 厘米精度)。