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2、美國國防為背景,由美國國防部設(shè)計、投資、開發(fā)、和運行的。GPS是以衛(wèi)星定位和時間傳輸為基礎(chǔ),GPS定位功能在現(xiàn)代測量和現(xiàn)代建設(shè)中有較為廣泛的應(yīng)用,GPS-RTK技術(shù)也在現(xiàn)代化建設(shè)中有著廣泛的應(yīng)用,現(xiàn)在GPS也已經(jīng)顯示出對平民社區(qū)的一種重要的利益,且其應(yīng)用范圍越來越廣泛。關(guān)鍵詞:GPS、定位、RTK、放樣、測量1、背景五十年代末,原蘇聯(lián)發(fā)射了人類的第一顆人造地球衛(wèi)星,美國科學家在對其的跟蹤研究中,發(fā)現(xiàn)了多普勒頻移現(xiàn)象,并利用該原理促成了多普勒衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)的建成,在軍事和民用方面取得了巨大的成功,是導(dǎo)
3、航定位史上的一次飛躍,我國也曾引進了多臺多普勒接收機,應(yīng)用與海島聯(lián)測、地球勘探等領(lǐng)域。但由于多普勒衛(wèi)星軌道高度低、信號載波頻率低,軌道精度難以提高,使得定位精度較低,以滿足大量測量或工程測量的要求,更不能用于天文地球動力學研究。為了提高衛(wèi)星定位的精度,美國從1973年開始籌建全球定位系統(tǒng)GPS創(chuàng)(GlobalPositioningSystem)o在進行了方案論證、系統(tǒng)試驗階段后,于1989年開始發(fā)射正式工作衛(wèi)星,并于1994年全部建成,投入使用。GPS系統(tǒng)的空間部分由21顆衛(wèi)星組成,均分布在6個軌道上
4、,地而高度為20000余公里,軌道傾角為55度,扁心率約為0,周期約為12小時,衛(wèi)星向地面發(fā)射兩個波段的載波信號,載波信號頻率分別為1575.442兆赫茲(L1波段)和1227.6兆赫茲(L2波段),衛(wèi)星上安裝了精度很高的原子鐘,以確保頻率的穩(wěn)定性,在載波上調(diào)制有表示衛(wèi)星位置的廣播星歷,用于測距的C/A碼和P碼,以及其它系統(tǒng)信息,能在全球范圍內(nèi),向任意多用戶提供高精度的、全天候的、連續(xù)的、實時的三維測速、三維定位和授時。GPS系統(tǒng)的控制部分有設(shè)在美國本上的5個監(jiān)控站組成,這些站間不斷地GPS衛(wèi)星進行觀
5、測,并將計算和預(yù)報的信息由注入站對衛(wèi)星信息更新。GPS系統(tǒng)的用戶是非常隱蔽的,它是一種單程系統(tǒng),用戶只接收而不必發(fā)射信號,因此用戶的數(shù)量也是不受限制的。雖然GPS系統(tǒng)一開始是為軍事目的而建立的,但很快在民用方面得到了極大的發(fā)展,各類GPS接收機和處理軟件紛紛涌現(xiàn)岀來。能對兩個頻率進行觀測的接收機稱為雙頻接收機,只能對一個頻率進行觀測的接收機稱為單頻接收機,他們在精度和價格上均有較大區(qū)別。對于測繪界的用戶而言,GPS己在測繪領(lǐng)域引起了革命性的變化,目前,范圍上數(shù)公里至幾千公里的控制網(wǎng)或變形監(jiān)測網(wǎng),精度上
6、從幾百至毫米級的定位,一般都將GPS作為首選手段,隨著RTK技術(shù)的日趨成熟,GPS—開始向分米乃至厘米級的放樣、高精度動態(tài)定位等領(lǐng)域滲透。國際GPS大地測量和地球動力學服務(wù)IGS自1992年起,己在全球建立了多個數(shù)據(jù)存儲及處理中心,和百余個常年觀測的臺站,我國也設(shè)立了上海余山、武漢、西安、拉薩、臺灣等多個常年觀測臺站,這些臺站的觀測數(shù)據(jù)每天通過INTERNET網(wǎng)傳向美國的數(shù)據(jù)存儲中心,IGS還幾乎實時地綜合各數(shù)據(jù)處理中心的結(jié)果,并參與國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)IERS的全球坐標參考系維護及地球自轉(zhuǎn)參數(shù)的發(fā)布。使
7、用者也可免費從INTERNET網(wǎng)上取得觀測數(shù)據(jù)及梗米數(shù)據(jù)等產(chǎn)品。GPS系統(tǒng)的實時導(dǎo)航定位精度很高,美國在1992年起實行了所謂的SA政策,即降低廣播星歷中衛(wèi)星位置的精度,降低衛(wèi)星鐘改正數(shù)的精度,對衛(wèi)星基準頻率加上高頻的抖動(使偽距和相位的量測精度降低),后又實行了A-S政策,即將P碼改變?yōu)閅碼,即對精密偽距測量進一步限制,而美國軍方和特許用戶不受這些政策的影響,但美國為了獲得更大的商業(yè)利益,這些政策終將被取消。2、GPS定位原理GPS接收機可接收到可用于授時的準確至納秒級的時間信息,用于預(yù)報未來幾個月
8、內(nèi)衛(wèi)星所處概略位置的預(yù)報星歷:用于計算定位時所需衛(wèi)星坐標的廣播星歷,精度為幾米至幾十米(各個衛(wèi)星不同,隨時變化);以及GPS系統(tǒng)信息,如衛(wèi)星狀況GPS接收機對碼的量測就可得到衛(wèi)星到接收機的距離,由于含有接收機衛(wèi)星鐘的誤差及大氣傳播誤差,故稱為偽距。對0A碼測得的偽距稱為UA碼偽距,精度約為20米左右,對P碼測得的偽距稱為P碼偽距,精度約為2米左右。GPS接收機對收到的衛(wèi)星信號,進行解碼或采用其它技術(shù),將調(diào)制在載波上的信息去掉后,就可以恢復(fù)載波。嚴格再言,