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一、 GPS衛(wèi)星定位原理是什么

GPS 衛(wèi)星定位是以GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)天線之間距離的觀測(cè)量為基礎(chǔ)，并根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)，從而確定用戶接收機(jī)所 對(duì)應(yīng)的電位，即待定點(diǎn)的三維坐標(biāo)(x,y,z)。實(shí)際上，GPS定位的關(guān)鍵是測(cè)定用戶接收機(jī)到GPS衛(wèi)星之間的距離。

二、什么是GPS 偽距定位法

如果設(shè)GPS 衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)到達(dá)接收機(jī)天線所經(jīng)歷的時(shí)間為t, 該時(shí)間乘以光速c, 即是衛(wèi)星到接收機(jī)的空間幾何距離， 計(jì)算公式為：

實(shí)際上，由于衛(wèi)星時(shí)鐘與接收機(jī)時(shí)鐘難

以嚴(yán)格同步，測(cè)距碼在大氣傳播時(shí)還要受大氣電離層折射及大氣對(duì)流層的影響，產(chǎn)生了延遲誤差。所以實(shí)際上求得的距離并非真正的站星幾何距離，也叫 “偽距”,用

表示。

偽距與空間幾何距離p 之間的關(guān)系為：

三、什么是GPS 單點(diǎn)定位法

用GPS 衛(wèi)星還可以發(fā)射的載波作為測(cè)距信號(hào)，由于載波的波長(zhǎng)比測(cè)距波長(zhǎng)要短得多，因此對(duì)載波進(jìn)行相位測(cè)量，可以獲得高精度的站星距離。

那么,站星之間的真正幾何距離p 與衛(wèi)星坐標(biāo) (xs,ys,zs) 和接收機(jī)天線相位中心坐標(biāo) (x,y,z)之間有下面的關(guān)系：

公式中，衛(wèi)星的瞬時(shí)坐標(biāo) (xs,ys,zs) 可根據(jù)接收到的衛(wèi)星導(dǎo)航電文得知，此公式中只有x、y、z 三個(gè)未知數(shù)。當(dāng)接收機(jī)同時(shí)對(duì)3顆衛(wèi)星進(jìn)行距離測(cè)量，從理論上可以推算出接收機(jī)天線相位中心的位置。這樣的話，GPS 單點(diǎn)定位的實(shí)質(zhì)，即是空間距離后方交會(huì)，如下圖所示。

實(shí)測(cè)時(shí)，為了求得測(cè)站上的未知數(shù)(修正接收機(jī)的計(jì)時(shí)誤差要用到接收機(jī)鐘差，也是一個(gè)待求未知數(shù)),需要同時(shí)觀測(cè)4顆衛(wèi)星。

單點(diǎn)定位法的優(yōu)點(diǎn)是只需要一臺(tái)接收機(jī)即可，數(shù)據(jù)處理也比較簡(jiǎn)單，定位速度也快，但測(cè)量精度低，僅能測(cè)到米級(jí)的精度。

四、什么是GPS 相對(duì)定位法

相對(duì)定位法是位于不同地點(diǎn)的若干臺(tái)接收機(jī)同步跟蹤相同的 GPS 衛(wèi)星，以確定各臺(tái)接收機(jī)間的相對(duì)位置。

因?yàn)橥接^測(cè)值之間存在著許多數(shù)值相同或相近的誤差影響， 它們?cè)谇笙鄬?duì)位置過程中得到消除或削弱，因此，使相對(duì)定位可以 達(dá)到很高的精度，此方法目前應(yīng)用較廣泛。

五、GPS 衛(wèi)星定位實(shí)測(cè)程序

GPS定位的實(shí)測(cè)程序主要是：方案設(shè)計(jì)→選點(diǎn)建立標(biāo)志→外業(yè)觀測(cè)→成果檢核→ 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)。

(1)選點(diǎn)建立標(biāo)志。點(diǎn)位應(yīng)選在交通方便、利于安裝接收設(shè)備并且視場(chǎng)開闊的地方。

GPS點(diǎn)應(yīng)避開對(duì)電磁波接收有強(qiáng)烈吸收、反射等干擾影響的金屬和其他障礙物體，例如高壓線、電臺(tái)電視臺(tái)、高層建筑和大范 圍水面等。點(diǎn)位選定后，再按要求埋設(shè)標(biāo)石，繪制點(diǎn)之記。

(2)外業(yè)觀測(cè)。天線需安置在點(diǎn)位上。安置天線的操作程序?yàn)閷?duì)中→整平、定向→量天線高。在離開天線不遠(yuǎn)的地面上安裝接收機(jī)。再接通接收機(jī)到電源、天線、控制器的連接電纜。 預(yù)熱和靜置接收機(jī)，然后啟動(dòng)接收機(jī)采集數(shù)據(jù)。

(3)測(cè)量成果檢核及數(shù)據(jù)處理。對(duì)各項(xiàng)檢查內(nèi)容嚴(yán)格檢查，確保準(zhǔn)確無誤。采用的數(shù)字模型和解算方法有很多種，通常是應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)通過一定的計(jì)算程序完成數(shù)據(jù)處理。