第十章G的定位原理及应用简介 一，G5的定义及历史 1,定义 全球定位系绕CPS(Global Position System),是一种可以授时和测距的空间交会定 点的导航系统，可向全球用户提供连线、实封、高精度的三维位置，三推速度和时间信息。 2、GF5的产生与爱展一一由TAS1T到GFS (1)1957年10月第一颗人造地球卫星上天，天基电子导航应运而生，” (2)美国1S64年建成子午卫星导航定位系统T4NSIT)。 (3)美国从1973年开始筹建全球定位系统，19明列年全都建成，授入使用。 GS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，应急通调和厚破定位等方面。随着GS系饶步入试验和 实用阶段，其定位技术的高度白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 寿关注，同时引起了广大测量工作者的极大兴經。特别是近几年米，G5定位找术在应用基 础的研究、新应用领域的开拓、软硬件的开发等方面都取得了迅速发展。 二，G5系统的组成 1,空间卫星部分。由21颗工作卫星和3颗备用卫星。 2、地面控制部分：其由1个主控站，5个监控站和3个挂入站组成， 3、用户接收机部分。 G5接收机的基本类型分导航型和大地型。大地型接收机又分单频重(L1)和双顾型(L1, 12) GP3系花的鼎城 空网事分 控对摩分 用户配备票分 1十本护甜 GS系统组成
第十章 GPS 定位原理及应用简介 一、GPS 的定义及历史 1、定义 全球定位系统 GPS（Global Position System）,是一种可以授时和测距的空间交会定 点的导航系统,可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置，三维速度和时间信息。 2、GPS 的产生与发展——由 TRANSIT 到 GPS （1）1957 年 10 月第一颗人造地球卫星上天，天基电子导航应运而生。` （2）美国 1964 年建成子午卫星导航定位系统(TRANSIT)。 （3）美国从 1973 年开始筹建全球定位系统，1994 年全部建成，投入使用。 GPS 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。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 础的研究、新应用领域的开拓、软硬件的开发等方面都取得了迅速发展。 二、GPS 系统的组成 1、空间卫星部分。由 21 颗工作卫星和 3 颗备用卫星。 2、地面控制部分。其由 1 个主控站，5 个监控站和 3 个注入站组成。 3、用户接收机部分。 GPS 接收机的基本类型分导航型和大地型。大地型接收机又分单频型（L1）和双频型（L1， L2）。 GPS 系统组成
C四空间卫星部分 Colarado ●kwajale Haa旦 scencion Diego Garcia G5地面控制部分 导航型GPS接收机大地型GPS接收机 三、G图定位方法分类 5的定位方法，若按用户接收机天线在测量中所处的状态来分，可分为静态定位和动 态定位：若拨定位的结果米分，可分为绝对定位和相对定位。 静态定位，即在定位过程中，接收机天线《观测站)的位置相对于圆围地面点而言，处 于静止状态：面动态定位则正好相反，即在定位过程中，接收机天线处于运动状态，定位结 果是连续变化的。 绝对定位亦称单点定位，是利用验立确定用户接收机天线（观测站）在S-84坐
GPS 空间卫星部分 GPS 地面控制部分 导航型 GPS 接收机大地型 GPS 接收机 三、GPS 定位方法分类 GPS 的定位方法，若按用户接收机天线在测量中所处的状态来分，可分为静态定位和动 态定位；若按定位的结果来分，可分为绝对定位和相对定位。 静态定位，即在定位过程中，接收机天线（观测站）的位置相对于周围地面点而言，处 于静止状态；而动态定位则正好相反，即在定位过程中，接收机天线处于运动状态，定位结 果是连续变化的。 绝对定位亦称单点定位，是利用 GPS 独立确定用户接收机天线（观测站）在 WGS-84 坐
标系中的绝对位置。相对定位则是在5一84坐标系中确定收机天线（观测站）与某一地面 参考点之间的相对位置，或两观测站之间相对位置的方法。 各种定位方法还可有不同的组合，如静态施对定位、静态相对定位，动态绝对定位、动 态相对定位等。目前工程、测绘领域，应用最广泛的是静态相对定位和动态相对定位。 校相对定位的爱据解算，是否具有实时性，又可将其分为后处理定位和实时动态定位 (K),其中，后处理定位又可分为静态（相对）定位和动态（相对》定位。 四，G定位单理 1,绝对定位累理 刊用C进行绝对定位的基本原理为：以GS卫星与用户接收机天线之间的儿何距离观 测量P为基础。并根据卫星的瞬时坐标(SS,S》,以确定用户接收机天线所对应的点位， 即观测站的位置。 设接收机天线的相位中心坐标为(X气，？)，测有： p=xs-X0°+-+(2-2) 卫星的属时坐标(X5S,S)可根据导航电文获得，所以式中只有黑，Y,Z三个未知量 只要同时接收3颗G图卫星，就能解出测站点坐标(LY,Z)。可以看出，Gs单点定位的实 质就是空问距离的后方交会： ■ GPS绝对定位图 2,相对定位累理 G5相对定位，亦称差分G5定位，是目简G5定位中精度最高的一种定位方法。其基 本定位原理为：如图7-22所示，用两台G图用户接收机分别安置在基线的两璃，并同步观 测相同的G两卫星，以确定基线端点（测站点）在S-8料坐标系中的相对位置成移基线向 量
标系中的绝对位置。相对定位则是在 WGS-84 坐标系中确定收机天线（观测站）与某一地面 参考点之间的相对位置，或两观测站之间相对位置的方法。 各种定位方法还可有不同的组合，如静态绝对定位、静态相对定位、动态绝对定位、动 态相对定位等。目前工程、测绘领域，应用最广泛的是静态相对定位和动态相对定位。 按相对定位的数据解算，是否具有实时性，又可将其分为后处理定位和实时动态定位 （RTK），其中，后处理定位又可分为静态（相对）定位和动态（相对）定位。 四、GPS 定位原理 1、绝对定位原理 利用 GPS 进行绝对定位的基本原理为：以 GPS 卫星与用户接收机天线之间的几何距离观 测量 为基础，并根据卫星的瞬时坐标（XS,YS,ZS），以确定用户接收机天线所对应的点位， 即观测站的位置。 设接收机天线的相位中心坐标为（X,Y,Z），则有： 卫星的瞬时坐标（XS,YS,ZS）可根据导航电文获得，所以式中只有 X、Y、Z 三个未知量， 只要同时接收 3 颗 GPS 卫星，就能解出测站点坐标（X,Y,Z）。可以看出，GPS 单点定位的实 质就是空间距离的后方交会。 GPS 绝对定位图 2、相对定位原理 GPS 相对定位，亦称差分 GPS 定位，是目前 GPS 定位中精度最高的一种定位方法。其基 本定位原理为：如图 7-22 所示，用两台 GPS 用户接收机分别安置在基线的两端，并同步观 测相同的 GPS 卫星，以确定基线端点（测站点）在 WGS-84 坐标系中的相对位置或称基线向 量
业带种多 GPS相对定位图 五，G5的后处理定位方法 目前在工程中，广泛应用的是相对定位模式。其后处理定位方法有：静态定位和动态定 位。 1、静药相对定位 (1)方法 将几台GS接收机安置在基线端点上，保持固定不动，月步观测4颗以上卫星，可观测 登个时段，每时段观测十几分钟至1小时左右。最后将观测数系输入计算机，经软件解算得 各点坐标。 《2)用途 是精度最高的作业模式。主要用于大地测量、控制测量、变形测量、工程测量。 (3)精度 可达到(5a+lpWm) 2、动态相对定位 (1)方法 先建立一个基准站，并在其上安置楼妆机连续观测可见卫星，另一台接收机在第1点静 止观测数分钟后，在其他点依次观测数秒。最后将观测数据输入计算机，经款件解算得各点 坐标，动态相对定位的作业范围一般不能超过1k, (2)用途 适用干精度要求不高的碎部测量。 (3)精度 可达到(10-20m+1ppa）
GPS 相对定位图 五、GPS 的后处理定位方法 目前在工程中，广泛应用的是相对定位模式。其后处理定位方法有：静态定位和动态定 位。 1、静态相对定位 （1）方法 将几台 GPS 接收机安置在基线端点上，保持固定不动，同步观测 4 颗以上卫星。可观测 数个时段，每时段观测十几分钟至 1 小时左右。最后将观测数据输入计算机，经软件解算得 各点坐标。 （2）用途 是精度最高的作业模式。主要用于大地测量、控制测量、变形测量、工程测量。 （3）精度 可达到（5mm+1ppm） 2、动态相对定位 （1）方法 先建立一个基准站，并在其上安置接收机连续观测可见卫星，另一台接收机在第 1 点静 止观测数分钟后，在其他点依次观测数秒。最后将观测数据输入计算机，经软件解算得各点 坐标。动态相对定位的作业范围一般不能超过 15km。 （2）用途 适用于精度要求不高的碎部测量。 （3）精度 可达到（10-20mm+1ppm）
哥一：静志相树定位榄式图二：动态相对定位模式 六，G5实时动布定位(TK)方法 I、TK工作原理及方法 与动态相对定位方法相比，定位械式相同，仅要在基准站和流动站间增加一套数据链， 实现各点坐标的实时计算、实时输出， n图 坚超视士里 要金室标 解其两之减萃线 密案标，并可 国家标家工得行。 11100 属定位图
图一：静态相对定位模式图二：动态相对定位模式 六、GPS 实时动态定位（RTK）方法 1、RTK 工作原理及方法 与动态相对定位方法相比，定位模式相同，仅要在基准站和流动站间增加一套数据链， 实现各点坐标的实时计算、实时输出。 RTK 定位图
2、RTK用途 适用于精度要求不高的熊工放样及辞部测量。 3、作业范围 目前一般为10m左右。 4、精度 可达到(10-20m+1ppa)
2、RTK 用途 适用于精度要求不高的施工放样及碎部测量。 3、作业范围 目前一般为 10km 左右。 4、精度 可达到（10-20mm+1ppm）