工程测量-GPS测量的原理与应用PPT课件.
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GPS测量设计与实施ppt课件
作业题：下列图形有多少同步环、异步环、重复基线、重复设站点（每点设站数的平均数）？
1。上图两台接收机同步观测了5个时段。 2。中图三台接收机同步观测了5个时段。 3。下图四台接收机同步观测了3个时段。
网形设计例：对某工程控制点（四个已知高级点，四个新布设GPS点）设计GPS观测网。
基准设计：四个已知点的坐标系统和高程系统。 网形设计： 1。用两台GPS接收机； 2。用三台GPS接收机； 3。用四台GPS接收机。 分别设计出观测时段数，说明有几个同步环、异步环、重复基线、重复设站数。
（3） GPS测量成果中高程是大地高系统高程，为了得到GPS点的正常高，应使一定数量的GPS点与水准点重合，或者对部分GPS点联测水准，以便进行高程转换。联测的高程点需均匀的分布于网中，对丘陵或山区高程点应按照高程拟合曲面的要求进行布设。 （4）要求GPS点的WGS84坐标，同样要联测具有WGS84坐标的高级GPS点。 （5）联测的公共点最好位于GPS网的外围和中心均匀分布。
9条基线，4个异步环
5条基线，无异步环
6条基线，无重复
9条基线，两条重复
2：边连式 相邻同步图形由一条公共基线连接。 这种布网方式几何强度较高，抗粗差能力较强，有较多的复测边和非同步图形闭合条件，在相同的仪器个数的条件下，观测时段将比点连接方式大大增加。
3：混连式 该方式是把点连式和边连式有机地结合在一起，这种方式既可以提高网的几何强度和可靠性指标，有减少了外业工作量，式一种较为理想的布网方法。
三台以上接收机构成的同步环个数(N-1)(N-2)/2 N台接收机同步观测环如右图：分别为N=2，3，4，5。
同步环与独立基线
同步环与独立基线
N 台接收机一个观测时段所构成的同步基线T=N(N-1)/2中，有N-1条基线是独立的基线。 独立基线的选择如右图：分别为N=2，3，4，5
1。上图两台接收机同步观测了5个时段。 2。中图三台接收机同步观测了5个时段。 3。下图四台接收机同步观测了3个时段。
网形设计例：对某工程控制点（四个已知高级点，四个新布设GPS点）设计GPS观测网。
基准设计：四个已知点的坐标系统和高程系统。 网形设计： 1。用两台GPS接收机； 2。用三台GPS接收机； 3。用四台GPS接收机。 分别设计出观测时段数，说明有几个同步环、异步环、重复基线、重复设站数。
（3） GPS测量成果中高程是大地高系统高程，为了得到GPS点的正常高，应使一定数量的GPS点与水准点重合，或者对部分GPS点联测水准，以便进行高程转换。联测的高程点需均匀的分布于网中，对丘陵或山区高程点应按照高程拟合曲面的要求进行布设。 （4）要求GPS点的WGS84坐标，同样要联测具有WGS84坐标的高级GPS点。 （5）联测的公共点最好位于GPS网的外围和中心均匀分布。
9条基线，4个异步环
5条基线，无异步环
6条基线，无重复
9条基线，两条重复
2：边连式 相邻同步图形由一条公共基线连接。 这种布网方式几何强度较高，抗粗差能力较强，有较多的复测边和非同步图形闭合条件，在相同的仪器个数的条件下，观测时段将比点连接方式大大增加。
3：混连式 该方式是把点连式和边连式有机地结合在一起，这种方式既可以提高网的几何强度和可靠性指标，有减少了外业工作量，式一种较为理想的布网方法。
三台以上接收机构成的同步环个数(N-1)(N-2)/2 N台接收机同步观测环如右图：分别为N=2，3，4，5。
同步环与独立基线
同步环与独立基线
N 台接收机一个观测时段所构成的同步基线T=N(N-1)/2中，有N-1条基线是独立的基线。 独立基线的选择如右图：分别为N=2，3，4，5
《GPS定位原理》PPT课件_OK
❖ 定位速度快，实时定位 ❖ 可提高测距精度 ❖ 对信号的强度要求不高，易于捕获
微弱的卫星信号 ❖ 采用的是CDMA（码分多址）技术 ❖ 便于对系统进行控制和管理
2021/8/20
27
5.2.2 伪距测量定位原理
伪距测量的观测方程
码相关法测量伪距时，有一个基本假设，即卫星
钟和接收机钟是完全同步的。但实际上这两台钟之间
49
某一瞬间的载波相位测量值指的是该瞬间 接收机所产生的基准信号的相位(b) 和接收到 的来自卫星的载波信号的相位(a) 之差。因此， 根据某一瞬间的载波相位测量值可求出该瞬间 从卫星到接收机的距离。
❖ GPS的测距码 C/A码：码速1.023MHz, TP=1ms, LP=1023, 码元长度293.052m
2021/8/20Fra bibliotek20P码： 码速10.23MHz,
TP=266天9小时45分55.5秒, LP=235469592765000, 码元长度29.3052m。
实际被截为7天一个周期，共38段，每 一段赋予不同的卫星，卫星的PRN号也由此 得到。
伪距测量（伪距法定位） 载波相位测量
❖ 依定位时效
实时定位 事后定位
❖ 依确定整周模糊度的方法及观测时段的长短：
常规静态定位 快速静态定位
2021/8/20
4
5.1.1静态定位和动态定位
❖ 静态定位
在定位过程中，接收机的位置是固定的，处 于静止状态。这种静止状态是相对的。在卫星大 地测量学中，所谓静止状态，通常是指待定点的 位置，相对其周围的点位没有发生变化，或变化 极其缓慢，以致在观测期内（数天或数星期）可 以忽略。
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微弱的卫星信号 ❖ 采用的是CDMA（码分多址）技术 ❖ 便于对系统进行控制和管理
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5.2.2 伪距测量定位原理
伪距测量的观测方程
码相关法测量伪距时，有一个基本假设，即卫星
钟和接收机钟是完全同步的。但实际上这两台钟之间
49
某一瞬间的载波相位测量值指的是该瞬间 接收机所产生的基准信号的相位(b) 和接收到 的来自卫星的载波信号的相位(a) 之差。因此， 根据某一瞬间的载波相位测量值可求出该瞬间 从卫星到接收机的距离。
❖ GPS的测距码 C/A码：码速1.023MHz, TP=1ms, LP=1023, 码元长度293.052m
2021/8/20Fra bibliotek20P码： 码速10.23MHz,
TP=266天9小时45分55.5秒, LP=235469592765000, 码元长度29.3052m。
实际被截为7天一个周期，共38段，每 一段赋予不同的卫星，卫星的PRN号也由此 得到。
伪距测量（伪距法定位） 载波相位测量
❖ 依定位时效
实时定位 事后定位
❖ 依确定整周模糊度的方法及观测时段的长短：
常规静态定位 快速静态定位
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5.1.1静态定位和动态定位
❖ 静态定位
在定位过程中，接收机的位置是固定的，处 于静止状态。这种静止状态是相对的。在卫星大 地测量学中，所谓静止状态，通常是指待定点的 位置，相对其周围的点位没有发生变化，或变化 极其缓慢，以致在观测期内（数天或数星期）可 以忽略。
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GPSRTK测量及数据处理ppt课件
2）、特点：同步图形扩展式的布网形式具有扩展速度快， 图形强度较高，且作业方法简单的优点。同步图形扩展 式是布设GPS网最常用的一种布网形式。也是我们需要 重点掌握的一种布网形式。
3）、作业方式：主要以下几种式：点连式、边连式、网 连式、混连式。
22
（1）点连式：
观测作业方式 所谓点连式就是在观测作业时， 相邻的同步图形间只通过一个公 共点相连。这样，当有3台仪器 共同作业时，每观测一个时段， 就可以测得2个新点，当这些仪 器观测观测了n个时段后，就可 以最多测得2n个新点。
7
一）、选点： • 为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质
量，要求测站上空应尽可能的开阔，在10~15 高度角以上不能有成片的障碍物。 • 为减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰，在 测站周围约200m的范围内不能有强电磁波干扰 源，如大功率无线电发射设施、高压输电线等。 • 为避免或减少多路径效应的发生，测站应远离 对电磁波信号反射强烈的地形、地物，如高层 建筑、成片水域等。 • 为便于观测作业和今后的应用，测站应选在交 通便利，上点方便的地方。 • 测站应选择在易于保存的地方
没有多余基线
多余1条
16
（三）、GPS基线向量网的布网形式
GPS网常用的布网形式有以下几种：跟踪站式、会 战式、多基准站式、同步图形扩展式、单基准站式 1、跟踪站式： 1）、布网形式：若干台接收机长期固定安放在测站上， 进行常年、不间断的观测，即一年观测365天，一天 观测24小时，这种观测方式很象是跟踪站，因此，这 种布网形式被称为跟踪站式。 2）、特点：采用跟踪站式的布网形式布设GPS网时， 接收机在各个测站上进行了不间断的连续观测，观测 时间长、数据量大，而且在处理采用这种方式所采集 的数据时，一般采用精密星历，因此，采用此种形式 布设的GPS网具有很高的精度和框架基准特性。
3）、作业方式：主要以下几种式：点连式、边连式、网 连式、混连式。
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（1）点连式：
观测作业方式 所谓点连式就是在观测作业时， 相邻的同步图形间只通过一个公 共点相连。这样，当有3台仪器 共同作业时，每观测一个时段， 就可以测得2个新点，当这些仪 器观测观测了n个时段后，就可 以最多测得2n个新点。
7
一）、选点： • 为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质
量，要求测站上空应尽可能的开阔，在10~15 高度角以上不能有成片的障碍物。 • 为减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰，在 测站周围约200m的范围内不能有强电磁波干扰 源，如大功率无线电发射设施、高压输电线等。 • 为避免或减少多路径效应的发生，测站应远离 对电磁波信号反射强烈的地形、地物，如高层 建筑、成片水域等。 • 为便于观测作业和今后的应用，测站应选在交 通便利，上点方便的地方。 • 测站应选择在易于保存的地方
没有多余基线
多余1条
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（三）、GPS基线向量网的布网形式
GPS网常用的布网形式有以下几种：跟踪站式、会 战式、多基准站式、同步图形扩展式、单基准站式 1、跟踪站式： 1）、布网形式：若干台接收机长期固定安放在测站上， 进行常年、不间断的观测，即一年观测365天，一天 观测24小时，这种观测方式很象是跟踪站，因此，这 种布网形式被称为跟踪站式。 2）、特点：采用跟踪站式的布网形式布设GPS网时， 接收机在各个测站上进行了不间断的连续观测，观测 时间长、数据量大，而且在处理采用这种方式所采集 的数据时，一般采用精密星历，因此，采用此种形式 布设的GPS网具有很高的精度和框架基准特性。
第五章--GPS卫星定位的基本原理ppt课件
周跳修复的必要性
➢相位观测值中存在周跳，相当于观测值中存在粗 差，将会严重影响GPS基线解算过程中的最小二 乘估计，使基线解算失败或严重歪曲基线解算的 结果。在GPS动态定位中，如数值为1周的周跳不 修复，将会导致数十厘米的误差。这对于高精度 的GPS测量是无法接受的。
➢周跳的探测与修复是GPS载波相位数据处理中不
编辑版pppt
3
5.1 概述
空 间 距 离 交 会 原 理 图
编辑版pppt
4
5.1 概述
GPS卫星定位的基本原理
观测方程
P点的三维坐标（X，Y，Z）
编辑版pppt
5
5.1 概述
GPS卫星定位方法分类
❖ 依据测距的原理划分： 1）伪距法定位 2）载波相位测量定位 3）差分GPS定位
编辑版pppt
编辑版pppt
30
• 动态解算整周未知数的方法，其应用尚有一定的局限
5.5 GPS绝对定位与相对定位
GPS绝对定位的精度
▪ 受卫星轨道误差、钟差以及信号传 播误差等影响，定位精度较低
- 静态绝对定位精度约为米级 - 动态绝对定位精度为10-40m
编辑版pppt
31
5.5 GPS绝对定位与相对定位
6
5.1 概述
GPS卫星定位方法分类（续）
❖ 根据待定点的运动状态划分：
1）静态定位：对于固定不动的待定点，将
GPS接收机安置于其上，观测数分钟乃至更长的时 间，以确定该点的三维坐标，又叫绝对定位。
2）动态定位：若以两台GPS接收机分别置于
两个待定点上，则通过一定时间的观测，可以确定 两个待定点之间的相对位置，又叫相对定位。
为单位)后即可得到λN0 。 •将整周未知数当作平差中的待定参数——经典方法
➢相位观测值中存在周跳，相当于观测值中存在粗 差，将会严重影响GPS基线解算过程中的最小二 乘估计，使基线解算失败或严重歪曲基线解算的 结果。在GPS动态定位中，如数值为1周的周跳不 修复，将会导致数十厘米的误差。这对于高精度 的GPS测量是无法接受的。
➢周跳的探测与修复是GPS载波相位数据处理中不
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5.1 概述
空 间 距 离 交 会 原 理 图
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5.1 概述
GPS卫星定位的基本原理
观测方程
P点的三维坐标（X，Y，Z）
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5.1 概述
GPS卫星定位方法分类
❖ 依据测距的原理划分： 1）伪距法定位 2）载波相位测量定位 3）差分GPS定位
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• 动态解算整周未知数的方法，其应用尚有一定的局限
5.5 GPS绝对定位与相对定位
GPS绝对定位的精度
▪ 受卫星轨道误差、钟差以及信号传 播误差等影响，定位精度较低
- 静态绝对定位精度约为米级 - 动态绝对定位精度为10-40m
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5.5 GPS绝对定位与相对定位
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5.1 概述
GPS卫星定位方法分类（续）
❖ 根据待定点的运动状态划分：
1）静态定位：对于固定不动的待定点，将
GPS接收机安置于其上，观测数分钟乃至更长的时 间，以确定该点的三维坐标，又叫绝对定位。
2）动态定位：若以两台GPS接收机分别置于
两个待定点上，则通过一定时间的观测，可以确定 两个待定点之间的相对位置，又叫相对定位。
为单位)后即可得到λN0 。 •将整周未知数当作平差中的待定参数——经典方法
GPS原理与应用PPT课件
来适应车队管理的需要。
18
最近，越来越多普通消费者买得起的GPS接收器出 现了。随着技术的进步，这些设备的功能越来越完 善，几乎每月都有新的功能出现，但价格在下跌， 尺寸也越来越小了。
消费类GPS手持机的价格从几百元到几千元不等， 它们基本上都有12个并行通道和数据功能。有些甚 至能与便携电脑相连，可以上传/下载GPS信息，并 且使用精确到街道级的地图软件，可以在PC的屏幕 上实时跟踪你的位置或自动导航。
29
6．信号干扰
要给予你一个很好的定位，GPS接收器需要至少 3～5颗卫星是可见的。如果你在峡谷中或者两边高 楼林立的街道上，或者在茂密的丛林里，你可能不 能与足够的卫星联系，从而无法定位或者只能得到 二维坐标。同样，如果你在一个建筑里面，你可能 无法更新你的位置，一些GPS接收器有单独的天线可 以贴在挡风玻璃上，或者一个外置天线可以放在车 顶上，这有助于你的接收器得到更多的卫星信号。
Colorado springs
5 5
Hawaii
Ascencion
Diego Garcia
kwajalein
9
3．GPS信号接收机 GPS 信号接收机的任务是：能够捕获到按
一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号， 并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号 进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从 卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星 所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位 置，甚至三维速度和时间。
在商业领域，消费类GPS主要用在勘测制图， 航空、航海导航，车辆追踪系统，移动计算机 和蜂窝电话平台等方面。
17
勘测制图由一系列的定位系统组成，一般都要求 特殊的GPS设备。
在勘测方面的应用 有：结构和工程勘测、道路测 量和地质研究。收集到的数据可以以后再估算， 也可以在 野外实时使用。制图过程中使用大量的 GIS数据库的数据，还有纸质地图的数据。 许多 商业和政府机构使用GPS设备来跟踪他们的车辆 位置，这一般需要借助无线通信技术。一 些GPS 接收器集成了收音机、无线电话和移动数据终端
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最近，越来越多普通消费者买得起的GPS接收器出 现了。随着技术的进步，这些设备的功能越来越完 善，几乎每月都有新的功能出现，但价格在下跌， 尺寸也越来越小了。
消费类GPS手持机的价格从几百元到几千元不等， 它们基本上都有12个并行通道和数据功能。有些甚 至能与便携电脑相连，可以上传/下载GPS信息，并 且使用精确到街道级的地图软件，可以在PC的屏幕 上实时跟踪你的位置或自动导航。
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6．信号干扰
要给予你一个很好的定位，GPS接收器需要至少 3～5颗卫星是可见的。如果你在峡谷中或者两边高 楼林立的街道上，或者在茂密的丛林里，你可能不 能与足够的卫星联系，从而无法定位或者只能得到 二维坐标。同样，如果你在一个建筑里面，你可能 无法更新你的位置，一些GPS接收器有单独的天线可 以贴在挡风玻璃上，或者一个外置天线可以放在车 顶上，这有助于你的接收器得到更多的卫星信号。
Colorado springs
5 5
Hawaii
Ascencion
Diego Garcia
kwajalein
9
3．GPS信号接收机 GPS 信号接收机的任务是：能够捕获到按
一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号， 并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号 进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从 卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星 所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位 置，甚至三维速度和时间。
在商业领域，消费类GPS主要用在勘测制图， 航空、航海导航，车辆追踪系统，移动计算机 和蜂窝电话平台等方面。
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勘测制图由一系列的定位系统组成，一般都要求 特殊的GPS设备。
在勘测方面的应用 有：结构和工程勘测、道路测 量和地质研究。收集到的数据可以以后再估算， 也可以在 野外实时使用。制图过程中使用大量的 GIS数据库的数据，还有纸质地图的数据。 许多 商业和政府机构使用GPS设备来跟踪他们的车辆 位置，这一般需要借助无线通信技术。一 些GPS 接收器集成了收音机、无线电话和移动数据终端
GPS原理与应用绪论ppt课件
1.1.3 GPS全球定位系统的建立 1973年12月，美国国防部批准它的海陆空三
军联合研制新的卫星导航系统：NAVSTAR/GPS。 英文“Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System”，其意为 “卫星测时测距导航/全球定位系统”，简称GPS 系统。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位 系统，具有全能性（陆地、海洋、航空和航天）、 全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位 和定时的功能。能为各类用户提供精密的三维坐 标、速度和时间。
本标准适用于已投入商业运行的火力 发电厂 纯凝式 汽轮发 电机组 和供热 汽轮发 电机组 的技术 经济指 标的统 计和评 价。燃 机机组 、余热 锅炉以 及联合 循环机 组可参 照本标 准执行 ，并增 补指标 。
本标准适用于已投入商业运行的火力 发电厂 纯凝式 汽轮发 电机组 和供热 汽轮发 电机组 的技术 经济指 标的统 计和评 价。燃 机机组 、余热 锅炉以 及联合 循环机 组可参 照本标 准执行 ，并增 补指标 。
缺点： • 受卫星可见条件和天气的影响 • 费时费力 • 定位精度低 • 不能测得点位的地心坐标 卫星三角测量被卫星多普勒定位取代： 卫星由
空间观测目标——动态已知点 （低级阶段） （高级阶段）
本标准适用于已投入商业运行的火力 发电厂 纯凝式 汽轮发 电机组 和供热 汽轮发 电机组 的技术 经济指 标的统 计和评 价。燃 机机组 、余热 锅炉以 及联合 循环机 组可参 照本标 准执行 ，并增 补指标 。
（5）手持GPS的应用 GPS设备：测量型和导航型 手持GPS多为导航使用，特点如下： • 体积小，重量轻，携带方便，耗电量小 • 导航画面清晰，功能键齐全 • 导航无须地面设备辅助，型式多样 应用领域： • 在军队领域的应用 • 在旅游及野外考察中的应用
军联合研制新的卫星导航系统：NAVSTAR/GPS。 英文“Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System”，其意为 “卫星测时测距导航/全球定位系统”，简称GPS 系统。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位 系统，具有全能性（陆地、海洋、航空和航天）、 全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位 和定时的功能。能为各类用户提供精密的三维坐 标、速度和时间。
本标准适用于已投入商业运行的火力 发电厂 纯凝式 汽轮发 电机组 和供热 汽轮发 电机组 的技术 经济指 标的统 计和评 价。燃 机机组 、余热 锅炉以 及联合 循环机 组可参 照本标 准执行 ，并增 补指标 。
本标准适用于已投入商业运行的火力 发电厂 纯凝式 汽轮发 电机组 和供热 汽轮发 电机组 的技术 经济指 标的统 计和评 价。燃 机机组 、余热 锅炉以 及联合 循环机 组可参 照本标 准执行 ，并增 补指标 。
缺点： • 受卫星可见条件和天气的影响 • 费时费力 • 定位精度低 • 不能测得点位的地心坐标 卫星三角测量被卫星多普勒定位取代： 卫星由
空间观测目标——动态已知点 （低级阶段） （高级阶段）
本标准适用于已投入商业运行的火力 发电厂 纯凝式 汽轮发 电机组 和供热 汽轮发 电机组 的技术 经济指 标的统 计和评 价。燃 机机组 、余热 锅炉以 及联合 循环机 组可参 照本标 准执行 ，并增 补指标 。
（5）手持GPS的应用 GPS设备：测量型和导航型 手持GPS多为导航使用，特点如下： • 体积小，重量轻，携带方便，耗电量小 • 导航画面清晰，功能键齐全 • 导航无须地面设备辅助，型式多样 应用领域： • 在军队领域的应用 • 在旅游及野外考察中的应用
《GPS测量原理》课件
《GPS测量原理》PPT课 件
# GPS测量原理
全球定位系统（GPS）是一种通过卫星具体定位的导航和定位系统。本课件 将介绍GPS测量的原理和应用，以及其在不同领域中的意义。
导言
- 什么是GPS：全球定位系统的定义和原理。 - GPS的作用和意义：解释GPS在航海、空中交通、地理测量等各个领域的 重要性。 - GPS的应用领域：介绍GPS在导航、农业、灾害管理等方面的广泛应用。
GPS数据处理
1 GPS数据处理的基
本工作流程
2 GPS数据处理的软
件工具
3 GPS数据的分析和
应用
简要介绍GPS数据处理 的步骤和流程。
介绍常用的GPS数据处 理软件和其功能。
说明如何分析和应用处 理后的GPS数据。
结束语
- GPS未来的发展趋势：预测GPS技术在未来的发展方向。 - GPS在我们生活中的应用前景：展望GPS技术在日常生活中的广泛应用。 - 学习GPS的重要性：强调学习GPS测量原理的意义和益处。
GPS测量方法
点位测量
介绍使用GPS进行点位测量的 方法和步骤。
相对定位
解释相对定位原理和实际应用 场景。
绝对定位
说明如何使用GPS实现精确的 绝对定位。
GPS测量误差
1
定位误差来源
列举影响GPS测量结果准确性的因素。
2
如何减小GPS测量误差
提供减少误差的方法和技巧。
3
Байду номын сангаас
常见误差及其影响
分析常见的GPS测量误差，并解释其对测量结果的影响。
GPS系统组成
GPS卫星
描述GPS卫星的组成和运 行方式。
控制段
介绍控制段的作用和功能。
# GPS测量原理
全球定位系统（GPS）是一种通过卫星具体定位的导航和定位系统。本课件 将介绍GPS测量的原理和应用，以及其在不同领域中的意义。
导言
- 什么是GPS：全球定位系统的定义和原理。 - GPS的作用和意义：解释GPS在航海、空中交通、地理测量等各个领域的 重要性。 - GPS的应用领域：介绍GPS在导航、农业、灾害管理等方面的广泛应用。
GPS数据处理
1 GPS数据处理的基
本工作流程
2 GPS数据处理的软
件工具
3 GPS数据的分析和
应用
简要介绍GPS数据处理 的步骤和流程。
介绍常用的GPS数据处 理软件和其功能。
说明如何分析和应用处 理后的GPS数据。
结束语
- GPS未来的发展趋势：预测GPS技术在未来的发展方向。 - GPS在我们生活中的应用前景：展望GPS技术在日常生活中的广泛应用。 - 学习GPS的重要性：强调学习GPS测量原理的意义和益处。
GPS测量方法
点位测量
介绍使用GPS进行点位测量的 方法和步骤。
相对定位
解释相对定位原理和实际应用 场景。
绝对定位
说明如何使用GPS实现精确的 绝对定位。
GPS测量误差
1
定位误差来源
列举影响GPS测量结果准确性的因素。
2
如何减小GPS测量误差
提供减少误差的方法和技巧。
3
Байду номын сангаас
常见误差及其影响
分析常见的GPS测量误差，并解释其对测量结果的影响。
GPS系统组成
GPS卫星
描述GPS卫星的组成和运 行方式。
控制段
介绍控制段的作用和功能。
《GPS卫星定位原理》PPT课件
静态定位与动态定位的不同点
静态定位
动态定位
可靠性强，定位精度 高，在大地测量、工 程测量中得到了广泛 的应用，是精密定位 中的基本模式。
可测定一个动点 的实时位置、运 动载体的状态参 数。如速度、时 间和方位等。
二、单点定位与相对定位
1. 单点定位(绝对定位) 独立确定待定点在坐标系中的绝对位置的方法称为单点定位或绝对定位。由
均为已知值。待定点P即为需要确定的船舶位置。用户用专用的无线电接收机按被
动式测距方式测定了至A点的距离RA和至B点的距离RB。于是我们就能根据以A为 圆心，以RA为半径的定位圆和以B为圆心以RB为半径的定位圆交出待定点P的位置.
A （圆心）
B（圆心）
当然两圆相交一般有两个交点，但根据待定点的概略位置通常是不难加以判断 和取舍的。而且为了提高解的精度和可靠性，实际上使用的已知信号发射台也往 往不止两个。也就是说实际上我们往往是从三个或三个以上已知点来交会P点的。 在这种情况下便不再存在多值性问题。
后到达接收机，接收机在自己的时钟控制下产生一组结构完全相同的测距码（复制 码），并通过时延器使其延迟时间 。将这两组测距码进行相关处理，若自相关系
数已和接收，到则的继来续自调卫整星延的迟测时距间码对，齐直，到复自制相t码关的系延数迟时间或趋就近等于于1卫为星止信。号此的时传复播制时码
间 。 将 乘 上光速c后即可求得卫星至接收机的伪距。
播时间 ，它还包含了两台钟不同步的影响在内。此外，由于信号并不是完全在真
空中传播的，因而观测值 中也包含了大气传播延迟误差。在伪距测量中，一般把
在
的条件下求得的时延 和真空中的光速c的乘积 当作观测值，下面我
们将建立卫星与接收机之间R(的t) 几 m何a距x 离 与观测值 之间的关系式。
GPS测量原理和应用PPT培训课件
“伽利略”卫星定位系统将由30颗轨道卫星 组成，卫星的轨道高度为2.4万公里，倾角 为56度，分布在3个轨道面上，每个轨道面 部署9颗工作星和1颗在轨备份星。“伽利略” 将为用户提供误差不超过1米、时间精确的 定位服务。
中国是第一个参与“伽利略”计划的非 欧盟国家，承诺提供2亿欧元的研发经费。
在中国国家遥感中心和欧洲伽利略联 合执行体的共同努力下，中欧已经成功启 动了“伽利略”计划合作11个项目的技术 谈判，项目涵盖“伽利略”系统的空间段、 地面段和应用段等各领域。已经签署合作 协议的7个项目合同总金额超过3000万欧元。 这些项目包括：渔业应用项目、基于位置 服务的标准研究、电离层研究、上行站前 端、搜救转发器、激光后向反射器、中国 伽利略测试认证环境等。
第一章 绪 论
§1-1 GPS发展过程
一、卫星定位技术的发展过程
1957年10月，世界第一颗人造地球卫星的 发射成功，是人类致力于现代科学技术发展的 结晶，它使空间科学技术的发展，迅速跨入一 个崭新的时代。
1958年底，美国海军武器实验室，着手建 立为美国军用舰艇导航服务的卫星系统，即 “海军导航卫星系统”（Navy Navigation Satellite System-NNSS），1964年建成，并在 美国军方启用。
其中，MEO卫星轨道高度21500千米， 轨道倾角55度，均匀分布在3个轨道面上； IGSO卫星轨道高度36000千米，均匀分布在 3个倾斜同步轨道面上，轨道倾角55度，3 颗IGSO卫星星下点轨迹重合，交叉点经度 为东经118度，相位差120度。
北斗卫星导航系统时间基准采用北斗时 （BDT），秒长取为国际单位制SI秒，起算 历元为2006年1月1日0时0分0秒协调世界时 （UTC）。BDT是连续时间，溯源到中国科学 院国家授时中心（NTSC)保持的UTC时间，简 称UTC（NTSC），与UTC之间的闰秒信息在导 航电文中播报。BDT与UTC的偏差保持在100 纳秒以内。
GPS原理及应用PPT课件
• 该系统由5个监测站、1个主控站和3个注入站组成，设在美 国本土的科罗拉多和三大洋的美国军事基地中。
Colorado springs
55
Hawaii
Ascencion
Diego Garcia
kwajalein
一个主控站：科罗拉多•斯必灵司 三个注入站：阿松森(Ascencion)、迭哥•伽西亚(Diego Garcia)和卡瓦
• GPS静态定位方法主要用于建立各级测量控制网，其优点 如下：
• 定位精度高，其基线的相对精度非常高 • 选点灵活、不需要造标、费用低
• 可全天候作业
• 观测处理自动化
• GPS测量工作包括控制网设计、选点埋石、野外观测和内业处 理等。
第二十九页，共40页。
一. 构建GPS控制网（网形设计、选点埋石）
2.网形设计
• 根据不同的用途，GPS网的基本形式有点连式、边连式、网 连式和边点混合连接四种（见教材P204～205）。除点连式 外，其它形式的GPS网形应用都较多。
• GPS网的设计原则
• 应通过独立观测边构成闭合图形，以增加检核条件，提高网的 可靠性。
• 应尽量与原有地面控制网相重合，重合点一般不少于3个， 且分布均匀。
第四页，共40页。
• GPS卫星的主要功能
• 连续不断地向地球发送 导航定位的GPS信号， 以导航电文的形式向用 户提供卫星星历表（其 中包含卫星现时的位置 及其它卫星的概略位 置）、时钟校正参数、 传播延迟参数及其它信 息。
（最主要的信息是“时间” 和“位置”）
第五页，共40页。
2.地面监控系统
相对定位?相对定位是通过测量卫星发送的电波到达两台接收机的时间差来完成的用两台同类型的接收机同步跟踪相同的4颗卫星信号对两台接收机接收到的电波信号作合成处理即可求出接收机之间的相对位置三维坐标差或基线向量只要给出了一个站点的坐标便能求得另一点的坐标
Colorado springs
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Hawaii
Ascencion
Diego Garcia
kwajalein
一个主控站：科罗拉多•斯必灵司 三个注入站：阿松森(Ascencion)、迭哥•伽西亚(Diego Garcia)和卡瓦
• GPS静态定位方法主要用于建立各级测量控制网，其优点 如下：
• 定位精度高，其基线的相对精度非常高 • 选点灵活、不需要造标、费用低
• 可全天候作业
• 观测处理自动化
• GPS测量工作包括控制网设计、选点埋石、野外观测和内业处 理等。
第二十九页，共40页。
一. 构建GPS控制网（网形设计、选点埋石）
2.网形设计
• 根据不同的用途，GPS网的基本形式有点连式、边连式、网 连式和边点混合连接四种（见教材P204～205）。除点连式 外，其它形式的GPS网形应用都较多。
• GPS网的设计原则
• 应通过独立观测边构成闭合图形，以增加检核条件，提高网的 可靠性。
• 应尽量与原有地面控制网相重合，重合点一般不少于3个， 且分布均匀。
第四页，共40页。
• GPS卫星的主要功能
• 连续不断地向地球发送 导航定位的GPS信号， 以导航电文的形式向用 户提供卫星星历表（其 中包含卫星现时的位置 及其它卫星的概略位 置）、时钟校正参数、 传播延迟参数及其它信 息。
（最主要的信息是“时间” 和“位置”）
第五页，共40页。
2.地面监控系统
相对定位?相对定位是通过测量卫星发送的电波到达两台接收机的时间差来完成的用两台同类型的接收机同步跟踪相同的4颗卫星信号对两台接收机接收到的电波信号作合成处理即可求出接收机之间的相对位置三维坐标差或基线向量只要给出了一个站点的坐标便能求得另一点的坐标
GPS测量原理PPT课件
第9页/共23页
GPS测量定位的分类
▪ 依定位时的状态
▪ 动态定位 ▪ 静态定位
▪ 依时效
▪ 实时定位
▪ 依定位采用的观测值
▪
伪距测量（伪距法定
位）
▪ 载波相位测量
▪ 事后定位
▪ 依定位模式
▪ 绝对定位（单点定位） ▪ 相对定位
▪ 依确定整周模糊度的方法及观测时段的长短
▪ 常速静态或动态定位 ▪ 快速静态或动态定位
第12页/共23页
RTK的工作原理
RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收 机置于载体（称为流动站）上，基准站 和流动站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较， 得到GPS差分改正值。然后将这个改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站精化其GPS观 测值，从而得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。
第11页/共23页
2、RTK测量 RTK（Real Time Kinematic）技术又称载波相位动态实时差 分技术，它能够实时地提供测量点在指定坐标系中的三维坐标 （x,y,z），并能够达到厘米级的精度。RTK技术的出现可以说 是测量技术史上的一场革命，由于其在野外作业时能够实时提 供测量点的三维坐标， 并且以其实时, 高效, 不受通视条件限 制等优点, 可应用于控制、放样、测图等, 已涵盖大地测量、 地形测量、地籍测量、航空摄影测量、GIS、设备控制、变形监 测、精准农业、水上测量、环境应用等领域, 倍受用户青睐。
第19页/共23页
3. 对于高程要特别注意控制点的线性分布(几个控制点分布在一条线上),特别是做线路工程，参与校正的高 程点建议不要超过2个点（既在校正时，校正方法里不要超过两个点选垂直平差的）；
GPS测量定位的分类
▪ 依定位时的状态
▪ 动态定位 ▪ 静态定位
▪ 依时效
▪ 实时定位
▪ 依定位采用的观测值
▪
伪距测量（伪距法定
位）
▪ 载波相位测量
▪ 事后定位
▪ 依定位模式
▪ 绝对定位（单点定位） ▪ 相对定位
▪ 依确定整周模糊度的方法及观测时段的长短
▪ 常速静态或动态定位 ▪ 快速静态或动态定位
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RTK的工作原理
RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收 机置于载体（称为流动站）上，基准站 和流动站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较， 得到GPS差分改正值。然后将这个改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站精化其GPS观 测值，从而得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。
第11页/共23页
2、RTK测量 RTK（Real Time Kinematic）技术又称载波相位动态实时差 分技术，它能够实时地提供测量点在指定坐标系中的三维坐标 （x,y,z），并能够达到厘米级的精度。RTK技术的出现可以说 是测量技术史上的一场革命，由于其在野外作业时能够实时提 供测量点的三维坐标， 并且以其实时, 高效, 不受通视条件限 制等优点, 可应用于控制、放样、测图等, 已涵盖大地测量、 地形测量、地籍测量、航空摄影测量、GIS、设备控制、变形监 测、精准农业、水上测量、环境应用等领域, 倍受用户青睐。
第19页/共23页
3. 对于高程要特别注意控制点的线性分布(几个控制点分布在一条线上),特别是做线路工程，参与校正的高 程点建议不要超过2个点（既在校正时，校正方法里不要超过两个点选垂直平差的）；
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GPS测量的
原理 与 应用
1
2017年10月14日
GPS基础教程
基 本 原 理
2
2017年10月14日
GPS基础教程
索引 ——第一部分
• • • • • • • • 传统测量技术的缺陷 GPS 优 势 GPS 的 主 要 特 性 GPS 系 统 的 组 成 距离测定的基本原理 点位测定的基本原理 GPS 的 信 号 结 构 测距码伪距测量 • 载 波相 位 测 量 • 选 择 可 用 性 技 术 Selective Availability(SA) • 误差来源 • 差 分 GPS • (初始)整 周 未 知 数 • 整周未知数的解算 • 精度因子 • 要点小结
3
2017年10月14日
GPS基础教程
传统测量技术的缺陷
• 与 传 统 的 陆 上 测 量 技 术 相 比 GPS 具 有 许 多 优 势
• 传统大地测量技术依赖于测站点至目标点的通视情况
– 如 果 视 线 方 向 有 障 碍 物， 则 必 须 绕 道 测 量
• 一 般来说 传 统 方 式 的 距 离 测 量 被 限 制 在 5 Km 左 右
55
Hawaii Ascencion Diego Garcia
kwajalein
一个主控站：科罗拉多•斯必灵司 三个注入站：阿松森(Ascencion) 迭哥•伽西亚(Diego Garcia) 卡瓦加兰(kwajalein) 五个监测站=1个主控站+3个注入站+夏威夷(Hawaii)
11
2017年10月14日
2017年10月14日
5
GPS基础教程
GPS 的 主 要 特 性
• GPS 系 统 的 完 善 受 控 于美 国 国防部 • GPS 系 统 可 提 供
– 精确导航 • 导 航 精 度 约 为 10 - 20 m – 全球 信号覆盖 – 24 小 时 工 作 服 务 – 普 通 座 标 系 统 中 的 测 量 工作
GPS基础教程
距离测定原理
Xll
12
2017年10月14日
Vl
GPS基础教程
距离测定原理
Xll
13
Vl
2017年10月14日
GPS基础教程
距离测定原理
Xll
14
Vl
2017年10月14日
GPS基础教程
距离测定原理
Xll
距离 = 传播时间 x 光速
15 2017年10月14日
Vl
GPS基础教程
55
赤 道
8
2017年10月14日
4 GPS卫星
• • • • • • •
9
24颗卫星(21+3) 6个轨道平面 55º 轨道倾角 20200km轨道高度(地面高度) 12小时(恒星时)轨道周期 5个多小时出现在地平线以上(每颗星) 目前在轨实际运行的卫星个数已经超过32颗
2017年10月14日
GPS基础教程
点位测定原理
R1
我 们 必 定 在 以 R1 为 半 径 的 球 面 的 某 个 点 上
16
2017年10月14日
GPS基础教程
点位测定原理
R1 R2
2个球面相交成一个圆弧 点位被限制在一曲线上
17 2017年10月14日
GPS基础教程
点位测定原理
R3 R1 R2
3 个球面相交成一个点 3 个距离段可以确定纬度，经度，和高程 点的空间位置被确定
18 2017年10月14日
GPS基础教程
点位测定原理
• 卫星可被看作是在固定的轨道上运动空中观测目标
• 每颗卫星播发独立的时间码进行距离测量
• 常 规 GPS 接 收 仪 内 置 较 为 廉 价 的 钟，这 些 钟 的 计 时 精度 比卫星上内置钟的精度低得多 • 无线电电波以光速传播
• ( 距 离 = 光 速 x 时 间) – 设想一下接收仪上钟的误差对距离测定的影响 • 1/10 秒 的 测 时 误 差 将 引 起 30,000 Km 的 距 离 误 差 • 1/1,000,000 秒 的 测 时 误 差 将 引 起 300 m 的 距 离 误 差
19
2017年10月14日
GPS基础教程
点位确定
4 段 距 离 解 决 了 纬 度，经 度，高 程 和 时 间 四 个 未 知 数 这就类似于测边交会问题的解决原理
20 2017年10月14日
GPS基础教程
GPS 的 信 号 结 构
• 每 个 GPS 卫 星 播 发 一 组 信 号 • 每 组 信 号 包 括 两 个 不 同 频 率 的 载 波 信 号 (L1 和 L2)、两 个 不 同 的 测 距 码 信 号 (C/A 码 调 制 在 L1 载 波 上，P 码 或 Y 码 同 时 调 制 在 L1 及 L2 载 波 上) 以 及 卫 星 的 轨 道 信 息
• 计 划 用 GPS 系 统 取 代 现 有 的 导航系统 • GPS 系 统 可 应 用 于 民 用 及军 事领域
2017年10月14日
6
GPS基础教程
GPS 系统的组成
空间部分
导航卫星 :导航信息 卫星时和卫星钟 24 颗 卫 星
20200 Km
用户设备部分
接 受 卫 星 信 号
7
控制部分
1 个主控站 5 个监控站
控制部分
• 主控站
– 负责收集由监控站传来的卫星 跟踪数据并计算卫星星历和时 间参数
• 5个监控站
– 负 责 对 卫 星 伪 距 数 据 的 观 测， 这一卫星跟踪监测网用于确定 卫星广播星历及卫星钟模式 – 地面控制站 – 负 责 向 卫 星 注入信 号
10
2017年10月14日
5
地面控制站
Colorado springs
• 气 候 因 素 限 制 着 传 统 测 量 的 运 作。如 雾，雨 等
4
2017年10月14日
GPS基础教程
GPS 优 势
• • • • •
不受气候条件的限制 无须通视要求 可进行高精度大地测量 能实现全天候测量运作 省时省力
– 经济效益明显
• 坐标系统通用 • 应用领域广泛 • 具有竞争力的价格
`
2017年10月14日
GPS基础教程
空间部分
• 12 小 时 绕 轨 道 一 周
– 可 见 时 间 为 4-5 小 时 • 24 颗 卫 星 • 分 布 在 互 为 55 度 交 角 的 6 • 设计寿命为 7.5 年 个 轨 道 平 面 上， 每 个 轨 道 • 卫 星 种类 区 分 面上布有4颗卫星 – Block 1(一 代),Block 2, 2A(二 代), Block 2R，2 F(三 代) • 卫 星 高 约 20200 Km
原理 与 应用
1
2017年10月14日
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基 本 原 理
2
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索引 ——第一部分
• • • • • • • • 传统测量技术的缺陷 GPS 优 势 GPS 的 主 要 特 性 GPS 系 统 的 组 成 距离测定的基本原理 点位测定的基本原理 GPS 的 信 号 结 构 测距码伪距测量 • 载 波相 位 测 量 • 选 择 可 用 性 技 术 Selective Availability(SA) • 误差来源 • 差 分 GPS • (初始)整 周 未 知 数 • 整周未知数的解算 • 精度因子 • 要点小结
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传统测量技术的缺陷
• 与 传 统 的 陆 上 测 量 技 术 相 比 GPS 具 有 许 多 优 势
• 传统大地测量技术依赖于测站点至目标点的通视情况
– 如 果 视 线 方 向 有 障 碍 物， 则 必 须 绕 道 测 量
• 一 般来说 传 统 方 式 的 距 离 测 量 被 限 制 在 5 Km 左 右
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Hawaii Ascencion Diego Garcia
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一个主控站：科罗拉多•斯必灵司 三个注入站：阿松森(Ascencion) 迭哥•伽西亚(Diego Garcia) 卡瓦加兰(kwajalein) 五个监测站=1个主控站+3个注入站+夏威夷(Hawaii)
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GPS 的 主 要 特 性
• GPS 系 统 的 完 善 受 控 于美 国 国防部 • GPS 系 统 可 提 供
– 精确导航 • 导 航 精 度 约 为 10 - 20 m – 全球 信号覆盖 – 24 小 时 工 作 服 务 – 普 通 座 标 系 统 中 的 测 量 工作
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距离测定原理
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距离测定原理
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距离测定原理
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距离 = 传播时间 x 光速
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赤 道
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4 GPS卫星
• • • • • • •
9
24颗卫星(21+3) 6个轨道平面 55º 轨道倾角 20200km轨道高度(地面高度) 12小时(恒星时)轨道周期 5个多小时出现在地平线以上(每颗星) 目前在轨实际运行的卫星个数已经超过32颗
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点位测定原理
R1
我 们 必 定 在 以 R1 为 半 径 的 球 面 的 某 个 点 上
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点位测定原理
R1 R2
2个球面相交成一个圆弧 点位被限制在一曲线上
17 2017年10月14日
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点位测定原理
R3 R1 R2
3 个球面相交成一个点 3 个距离段可以确定纬度，经度，和高程 点的空间位置被确定
18 2017年10月14日
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点位测定原理
• 卫星可被看作是在固定的轨道上运动空中观测目标
• 每颗卫星播发独立的时间码进行距离测量
• 常 规 GPS 接 收 仪 内 置 较 为 廉 价 的 钟，这 些 钟 的 计 时 精度 比卫星上内置钟的精度低得多 • 无线电电波以光速传播
• ( 距 离 = 光 速 x 时 间) – 设想一下接收仪上钟的误差对距离测定的影响 • 1/10 秒 的 测 时 误 差 将 引 起 30,000 Km 的 距 离 误 差 • 1/1,000,000 秒 的 测 时 误 差 将 引 起 300 m 的 距 离 误 差
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点位确定
4 段 距 离 解 决 了 纬 度，经 度，高 程 和 时 间 四 个 未 知 数 这就类似于测边交会问题的解决原理
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GPS 的 信 号 结 构
• 每 个 GPS 卫 星 播 发 一 组 信 号 • 每 组 信 号 包 括 两 个 不 同 频 率 的 载 波 信 号 (L1 和 L2)、两 个 不 同 的 测 距 码 信 号 (C/A 码 调 制 在 L1 载 波 上，P 码 或 Y 码 同 时 调 制 在 L1 及 L2 载 波 上) 以 及 卫 星 的 轨 道 信 息
• 计 划 用 GPS 系 统 取 代 现 有 的 导航系统 • GPS 系 统 可 应 用 于 民 用 及军 事领域
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6
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GPS 系统的组成
空间部分
导航卫星 :导航信息 卫星时和卫星钟 24 颗 卫 星
20200 Km
用户设备部分
接 受 卫 星 信 号
7
控制部分
1 个主控站 5 个监控站
控制部分
• 主控站
– 负责收集由监控站传来的卫星 跟踪数据并计算卫星星历和时 间参数
• 5个监控站
– 负 责 对 卫 星 伪 距 数 据 的 观 测， 这一卫星跟踪监测网用于确定 卫星广播星历及卫星钟模式 – 地面控制站 – 负 责 向 卫 星 注入信 号
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地面控制站
Colorado springs
• 气 候 因 素 限 制 着 传 统 测 量 的 运 作。如 雾，雨 等
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GPS 优 势
• • • • •
不受气候条件的限制 无须通视要求 可进行高精度大地测量 能实现全天候测量运作 省时省力
– 经济效益明显
• 坐标系统通用 • 应用领域广泛 • 具有竞争力的价格
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空间部分
• 12 小 时 绕 轨 道 一 周
– 可 见 时 间 为 4-5 小 时 • 24 颗 卫 星 • 分 布 在 互 为 55 度 交 角 的 6 • 设计寿命为 7.5 年 个 轨 道 平 面 上， 每 个 轨 道 • 卫 星 种类 区 分 面上布有4颗卫星 – Block 1(一 代),Block 2, 2A(二 代), Block 2R，2 F(三 代) • 卫 星 高 约 20200 Km