GPS测量原理培训(精)

当接收机捕获到多于4颗星时， 接收机会自动从卫星组中选择 几何分别最合理、信号强度最 好的 4 颗卫星进行定位求解。
x, y, z, t
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卫星充当轨道上运动的已知控制点，观测值为测站至卫星的 伪距 (由时延值推算得到) 由于接收机时钟与卫星钟存在同步误差，所以要同步观测4颗 卫星，解算四个未知数：经度，纬度，高程，接收机钟差
GPS 的组成及作用
地面监控部分 主控站：科罗拉多•斯平士联合空间执行中心
监控站：5个
科罗拉多•斯平士 *阿森松岛
*狄哥•伽西亚
*卡瓦加兰 夏威夷
注入站：3个（带*）
GPS 卫星星座参数
目前的在轨卫星有 29 颗，其中有 5 颗 BLOCK II 卫星， 18 颗 BLOCK IIA卫星，6颗BLOCK IIR卫星。
如何确定我在地球上 的位置？
大地坐标系
纬度 (B) 经度 (L)
大地高 (H)
大地坐标系的定义
大地坐标和空间直角坐标之间的转换
(坐标转换时需要用到如下公式)
地球的运动
目 录
一.测量定位的目的、原理和方法 二.卫星定位的原理和方法 三.GPS 的组成及其功能 四.现有的其他卫星导航定位系统简介
测量与卫星定位的基本知识
目 录
一.测量定位的目的、原理和方法 二.卫星定位的原理和方法 三.GPS 的组成及其功能 四.现有的其他卫星导航定位系统简介
测量的基本任务就是确定物体在空间中的位置、姿态及其运
动轨迹。而对这些特征的描述都是建立在某一个特定的空间
框架和时间框架之上的。所谓空间框架就是我们常说的坐标 系统，而时间框架就是我们常说的时间系统。即在某一时 刻，我们在空间中的位置 (时空概念)。
卫星定位的初步构想
地球表面 70% 都是海洋，无法建立永久性静态基准站。 由于地球是一个椭球，表面有曲率存在，普通的无线电 定位无法满足全球定位的需要。 我们可以考虑把基准站搬到太空，即发射通讯卫星，这 些卫星以一定的频率和编码向地球发播信号。为保证信 号按直线传播，且能穿透电离层(中长波信号遇电离层会 被反射)，应选择高频信号。为满足全球覆盖，必须考虑 一定数量的卫星，且按一定的轨道面分布。
卫星导航定位系统是以卫星为空间基准点，用户利用 接收设备测定至卫星的距离或多普勒频移等观测量来 确定其位置和速度的系统。卫星导航定位系统主要由 三大部分组成：空间卫星、地面监测网和用户设备。
空间部分： 提供星历和时间信息 发射伪距和载波信号 提供其它辅助信息
用户部分： 接收并测定卫星信号 记录原始数据 得到导航定位信息
地面控制部分： 解算中心控制参数 实现时间同步 跟踪卫星并进行定规
卫星定位技术是通过GNSS 接收机同时接收 4 颗以上的 GNSS 卫星发出的信号来测定接收机在地球上的位置。
四颗卫星可以确定一个点坐标。
为什么必须是4 颗星才能定位 ？
用户的三维坐标 (X、Y、Z) 和接收机钟差 (t) 一共四个未 知数，所以需要四个联立方程才能求解。只有跟踪到 4 颗 卫星，才能建立四个联立方程求解。
两个球体相交为一个圆(可以想象两个篮球逐步靠近，它们 逐步相交于一点，然后是相交为一个圆)，第三个球体和这 个圆相交为两个点(可以想象一个圆环和一个篮球相交)。则 观测者必然处在这两个点中的一个上。
来自百度文库 录
一.测量定位的目的、原理和方法 二.卫星定位的原理和方法 三.GPS 的组成及其功能 四.现有的其他卫星导航定位系统简介
卫星数 发射时间 用途 寿命（年） 重量（kg） 时标 SA 能力 AS 能力 独立操作（天） 卫星通讯能力 星间通讯能力 每天注入次数
现有GPS卫星一览表
类型 序号 PRN 号 发射时间 类型 序号 PRN 号 发射时间
BLOCK 1 2 Ⅱ 3 4 5 6 7 8 BLOCK 9 ⅡA 10 11 12 13 14 15
U aixs M
R
N aixs
E aixs
R’
人类最初的导航定位，只能通过石头，树，山脉等作为参 照物，渐渐发展到天文观测法，即通过天上的太阳，月亮 和星星来判断位置。而中国四大发明之一的指南针是人类 导航领域的一个里程碑。(我们在陌生地方迷路时有同感)
无线电导航 的发明，使导航系统成为航行中真正可以依 赖的工具，因此具有划时代的意义。它具有独立、封闭、 全天候等特点，对外界环境依赖性很小。现在，无线电导 航仍然在飞机进场着陆、区域性定位中发挥着重要作用。
GPS 卫星种类和性能
项 目 第一代 BlockⅠ 11 1978~1985 试验性 5 774 一台铯钟和二 台铷钟 无 无 14 无 无 3 第二代 BlockⅡ 9 1989~1990 正式工作 7.3 845 二台铯钟和二台 铷钟 有 有 14 无 无 1 BlockⅡA 19 1990~1997 正式工作 7.3 845 二台铯钟和二 台铷钟 有 有 180 有 无 <1 第三代 BlockⅡR 22 1997~ 改进 GPS 系统 7.8 1075 三台铷钟 有 有 180 有 有 <1
02 17 15 23 24 25 26 27 01 29 22 31 07 09 05
89.6 89.12 90.10 90.11 91.7 92.2 92.7 92.9 92.11 92.12 93.2 93.3 93.5 93.6 93.8
美国全球定位系统 ---- GPS
1967年着手研制新一代卫星导航系统； 1973年12月正式批准研制GPS；
1973~1978年方案论证、总体设计；
1978~1988年工程研制，发射试验卫星，共发射11颗； 1989~1993年进行实用组网； 1995年4月宣布具有全运行能力（FOC）。
GPS 的主要特点：GPS具有全球覆盖、全天候、高精度、 实时导航定位等优点。
A.
我的位置应该在这个红色的圆上。
通过测量到两个已知点的精确距离，可以精密地确定出 平面位置。在城市中、平原上，平面定位成果往往就够用 了，高程显得不是特别重要。
我的位置应该在P点或Q点
. .
P Q
如何在三维空间中得到位置坐标
如果能够精确测定出观测者到三个参考点的距离，那么观测 者必然处在以三个观测距离为半径的三个球体的交点上。