第二讲GPS卫星导航定位系统概述解析课件.ppt

1、主讲：周建郑主讲：周建郑119571957年年1010月月4 4日，世界上第一颗人造地球日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功，标志着人类进入了空间技卫星发射成功，标志着人类进入了空间技术的新时代，使测绘行业经历了一场深刻术的新时代，使测绘行业经历了一场深刻的技术革命。的技术革命。2一、一、卫星大地测量及其发展卫星大地测量及其发展二、二、GPSGPS概念概念及星座及星座三、三、GPS的发展简史的发展简史 四四、GPSGPS定位的基本概念定位的基本概念五、五、GPSGPS的特点的特点六、六、GPS在在国民经济国民经济建设中的应用建设中的应用31.大地测量的发展概况大地测量的发展概况 大地测量的发展

2、，大体上可分为大地测量的发展，大体上可分为古代大地测量古代大地测量、经典大地测量经典大地测量和和现代大地测量现代大地测量三个阶段。三个阶段。古代大地测量古代大地测量经典大地测量经典大地测量现代大地测量现代大地测量42.卫星大地测量的起源卫星大地测量的起源 卫星大地测量是大地测量的新分支，利用卫星信息可卫星大地测量是大地测量的新分支，利用卫星信息可实现大地测量的目的。实现大地测量的目的。卫星大地测量初期，美国斯密森天体物理天文台曾用卫星大地测量初期，美国斯密森天体物理天文台曾用光学摄影法光学摄影法进行了全球性的卫星测量。进行了全球性的卫星测量。与此同时，与此同时，激光测距法激光测距法伴随出现，即

3、在地面测站上用伴随出现，即在地面测站上用激光测距仪对卫星进行测距，以达到定轨定位的目的。激光测距仪对卫星进行测距，以达到定轨定位的目的。上述两种方法的精度和使用条件受到限制，人们便采上述两种方法的精度和使用条件受到限制，人们便采用无线电技术，即利用卫星发射的无线电波进行距离测量，用无线电技术，即利用卫星发射的无线电波进行距离测量，因而发展很快，因而发展很快，卫星多普勒定位卫星多普勒定位在这一时期发展起来的，在这一时期发展起来的，如美国海军导航卫星系统（如美国海军导航卫星系统（NNSSNNSS）就是成功的一例。）就是成功的一例。5v系统组成系统组成 空间部分空间部分卫星：发送导航定位信号（信号：

4、卫星：发送导航定位信号（信号：4.9996MHz 30=149.988MHz；4.9996MHz 80=399.968MHz；星历）星历）卫星星座卫星星座 由由6颗卫星构成，颗卫星构成，6轨轨道面，轨道高度道面，轨道高度1075km 地面控制部分地面控制部分包括：跟踪站、计算中心、注入包括：跟踪站、计算中心、注入站、控制中心和海军天文台站、控制中心和海军天文台 用户部分用户部分多普勒接收机多普勒接收机大地测量多普勒接收机大地测量多普勒接收机-1（MX1502）大地测量多普勒接收机大地测量多普勒接收机-2（CMA751）6GPS的英文全称是的英文全称是Navigation Satellite T

5、iming And Ranging Global Position System简称简称GPS，有时也被称作，有时也被称作NAVSTAR GPS。其意为其意为“导航星测时与测距全球定导航星测时与测距全球定位系统位系统”，或简称全球定位系统。，或简称全球定位系统。什么是GPS？7 24 24颗卫星颗卫星(21+3)(21+3)6 6个轨道平面个轨道平面 55 55轨道倾角轨道倾角 2 2万万kmkm轨道高度轨道高度(地面高度地面高度)12 12小时小时(恒星时恒星时)轨道周期轨道周期 5 5个多小时出现在地平线以个多小时出现在地平线以上上(每颗星每颗星)81.方案谁阶段方案谁阶段1973年年12

6、月，美国国防部批准研制月，美国国防部批准研制GPS。1978年年2月月22日，第日，第1颗颗GPS试验卫星发射试验卫星发射成功。成功。从从1973年到年到1979年，共发射了年，共发射了4颗试验卫星。颗试验卫星。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。92.全面研制和试验阶段全面研制和试验阶段 从从1979年到年到1987年，又陆续发射了年，又陆续发射了7颗试颗试 验卫星，研制了各种用途接收机。实验表明，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。定位精度远远超过设计标准。103.实用组网阶段实用组网阶段1989年年2月月14日，第日，第

7、1颗颗GPS工作卫星发射成功。工作卫星发射成功。1991年，在海湾战争中，年，在海湾战争中，GPS首次大规模用于实战。首次大规模用于实战。1993年底实用的年底实用的GPS网即（网即（21+3）GPS星座已经建成，今后星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。将根据计划更换失效的卫星。1995年年7月月17日，日，GPS达到达到FOC 完全运行能力（完全运行能力（Full Operational Capability）。）。11四四、GPS定位的基本概念定位的基本概念12131.GPS在大地测量中的应用在大地测量中的应用 14152.GPS在工程测量中的应用在工程测量中的应用 162.GPS

8、在工程测量中的应用在工程测量中的应用172.GPS在工程测量中的应用在工程测量中的应用 183.GPS在航空摄影测量中的应用在航空摄影测量中的应用 POS辅助航空摄影获取像片和像片外方位元辅助航空摄影获取像片和像片外方位元素素193.GPS在航空摄影测量中的应用在航空摄影测量中的应用 开发具有自主知识产权的开发具有自主知识产权的POS数据后处理软件系数据后处理软件系统统v POSRTTM数据下载软件数据下载软件v POSProcTMGPS辅助惯性导航与回归平滑模块辅助惯性导航与回归平滑模块v POSGPSTM差分差分GPS数据处理模块数据处理模块v POSEOTM像片外方位元素计算模块像片外方

9、位元素计算模块v POSCalTMPOS系统检校与质量控制模块系统检校与质量控制模块v STGTM连接点半自动量测模块连接点半自动量测模块204.GPS在线路勘测及隧道贯通测量中的应用在线路勘测及隧道贯通测量中的应用 214.GPS在线路勘测及隧道贯通测量中的应用在线路勘测及隧道贯通测量中的应用 因工程大多穿越崇山峻岭，故用因工程大多穿越崇山峻岭，故用GPSGPS水准解决高程问题，方法如下流水准解决高程问题，方法如下流程：程：等精密水准等精密水准 黄海高程黄海高程 洞口附近洞口附近 若干点若干点 快速静态测量方式快速静态测量方式高程高程传递传递至至联测联测 采用采用点位点位测定测定采用非参数回归模型拟合采用非参数回归模型拟合 224.GPS在线路勘测及隧道贯通测量中的应用在线路勘测及隧道贯通测量中的应用235.GPS在地形、地籍及房地产测量中的应用在地形、地籍及房地产测量中的应用（1 1）RTK RTK技术在地形测量中的应用技术在地形测量中的应用 245.GPS在地形、地籍及房地产测量中的应用在地形、地籍及房地产测量中的应用 GPS-RTKGPS-RTK测定权属界址点测定权属界址点 测绘地籍与房地产图测绘地籍与房地产图 GISGIS系统系统 地籍和房产图地籍和房产图 2526