GPS简介及原理

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ＧＰＳ原理及应用简介

桂林航天工业高等专科学校电子工程系

陈磊

粱强

［摘要］本文简述了全球定位系统（ＧＰＳ）的基本结构和测量原理，总结了ＧＰＳ用于工程测量所具有的特点，并对

ＧＰＳ在工程测量中的应用前景进行了分析。

［关键词】ＧＰＳ定位系统卫星导航工程测量

全球定位系统（ＧＰＳ）是英文ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ的字头缩写词的简称。它的含义是利用导航卫星进行测时和测距以构成全球定位系统。它是由美国国防部主导开发的一套具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航定位系统。ＧＰＳ是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，ＧＰＳ技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用，并在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到广泛应用。

ｌＣＰＳ工作原理

ＧＰＳ设备（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）即全球定位系统，用于接收并解析太空中数个卫星回传电波中的轨道信息及时刻信息，来计算出ＧＰＳ接收器所在位置的经度、纬度、水平高度及移动速度。ＧＰＳ设备基本配备通常

GPS测量原理及应用 实习报告

专 业：12级测绘工程专业 班 级：1220502 姓 名：方 明 学 号：201220050208 指导教师：吴良才

目录

一、前言.............................................................................................................3 1.1 实习目的.................................................................................................3 1.2 实习内容.................................................................................................3 1.3 实习分组情况.................................

1 GPS卫星信号的组成

GPS卫星信号采用典型的码分多址（CDMA）调制技术进行合成（如图2所示），其完整信号主要包括载波、伪随机码和数据码等三种分量。信号载波处于L波段，两载波的中心频率分别记作L1和L2。卫星信号参考时钟频率f0为10.23MHz，信号载波L1的中心频率为f0的154倍频，即：

fL1=154×f0=1575.42MHz (1)

其波长λ1=19.03cm；信号载波L2的中心频率为f0的120倍频，即： fL2=120×f0=1227.60MHz (2)

其波长λ2=24.42cm。两载波的频率差为347.82MHz，大约是L2的28.3%，这样选择载波频率便于测得或消除导航信号从GPS卫星传播至接收机时由于电离层效应而引起的传播延迟误差。伪随机噪声码（PRN）即测距码主要有精测距码（P码）和粗测距码（C/A码）两种。其中P码的码率为10.23MHz、C/A码的码率为1.023MHz。数据码是GPS卫星以二进制形式发送给用户接收机的导航定位数据，又叫导航电文或D码，它主要包括卫星历、卫星钟校正、电离层延迟校正、工作状态信息、C/A码转换到捕获P码的信息和全部卫星的概略星历；总电文由1500位组成，分为5

姓名 学号 班级 专业 ------------------------------------------------------------------------------密--------------- ---------- -----封------ ----------------------------线----------------------------------------------------------- 甘肃交通职业技术学院2013——2014学年第一学期期末考试试卷 课程名称： GPS原理及应用 【A】 考试类型： 开卷 班级：道桥1201、1202、1203、1204、1205、1206班，造价1201、1202、1203、1204班 教师（签名）：张 文

GPS原理及应用复习题目

一．

名词解释

1二体问题：2真近点角、平近点角、偏近点角：3多路径效应：4无约束平差和约束平差5．章动6．异步观测7．接收机钟差8．周跳9．三维平差10．岁差11．同步观测12．卫星钟差13．整周未知数14．二维平差

二．

填空题

1.GPS工作卫星的地面监控系统包括__________ 、__________ 、__________ 。 2.GPS系统由__________ 、__________ 、__________ 三大部分组成。 3.按照接收的载波频率，接收机可分为 __________ 和 __________接收机。 4.GPS卫星信号由 、 、 三部分组成。 5.接收机由 、 、 三部分组成。 6.GPS卫星信号中的测距码和数据码是通过 技术调制到载波上的。

7. 1973年12月，GPS系统经美国国防部批准由陆海空三军联合研制。自1974年以来其经历了 、 、 三个阶段。

8.GPS 卫星星座基

广东科技2010.2总第231期 GPS 高程测量原理及方法探讨 谢劲松

(广东省广州市510000 1引言

GPS (欲了解更多?请见本期【科技“生词”解释】技术的出现,为确定大地水准面高提供了新的途径,提高了作业的效率。然而我们的实用高程采用的是以似大地水准面为基准的正常高。因此,我们必须要实现GPS 大地高向正常高的转换,从理论上讲,实现GPS 大地高向正常高转换最好的方法是综合利用GPS 测量数据、重力测量数据和地球重力场模型进行转换。然而,对于一般工程单位来说,考虑到作业成本的问题,人们不可能花那么多的经费去获取昂贵的重力资料。本文就是探讨如何结合工程实际

情况,利用较少的经费获取较高精度的GPS 高程, 从而实现低成本、高效率、高质量的测量成果。 2常用高程系统的基本定义

大地高:大地高系统是以参考椭球面为基准面的高程系

统。某点的大地高是该点到通过该点的参考椭球的法线与参考椭球面的交点间的距离。一般用H 表示。

正高:正高系统是以大地水准面为基准面的高程系统。某点的正高是该点到通过该点的铅垂线与大地水准面的交点之间的距离。一般用H 正高表示。

正常高:正常高系统是以似大地水准面为基准的高程系统。某点的正常高是该点到通过该点的铅垂

一、单选题

1、GPS卫星星座配置有（ D ）颗在轨卫星。 A. 21 B. 12 C. 18 D. 24 2、UTC是指（ C ）。

A. 协议天球坐标系 B. 协议地球坐标系 C. 协调世界时

D. 国际原子时

3、AS政策是指（ D ）。 A. 紧密定位服务 C. 选择可用性

B. 标准定位服务

D. 反电子欺骗

4、GPS定位中，信号传播过程中引起的误差主要包括大气折射的影响和（ A ）影响。 A. 多路径效应 C. 电离层折射

B. 对流层折射

D. 卫星中差

5、一般地，单差观测值是在（ A ）的两个观测值之间求差。 A. 同卫星、同历元、异接收机 B. 同卫星、异历元、异接收机 C. 同卫星、同历元、同接收机 6、双差观测方程可以消除（ D ）。 A. 整周未知数

B. 多路径效应 C. 轨道误差

D. 接收机钟差

D. 同卫星、异历元、异接收机

7、C/A码的周期是（ A ）。 A. 1ms B. 7天 C. 38星期

D. 1ns

9、在GPS测量中，观测值都是以接收机的（ B ）位置为准的，所以天线的相位中心应该与其几何中心保持一致。 A、

广东科技2010.2总第231期 GPS 高程测量原理及方法探讨 谢劲松

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GPS (欲了解更多?请见本期【科技“生词”解释】技术的出现,为确定大地水准面高提供了新的途径,提高了作业的效率。然而我们的实用高程采用的是以似大地水准面为基准的正常高。因此,我们必须要实现GPS 大地高向正常高的转换,从理论上讲,实现GPS 大地高向正常高转换最好的方法是综合利用GPS 测量数据、重力测量数据和地球重力场模型进行转换。然而,对于一般工程单位来说,考虑到作业成本的问题,人们不可能花那么多的经费去获取昂贵的重力资料。本文就是探讨如何结合工程实际

情况,利用较少的经费获取较高精度的GPS 高程, 从而实现低成本、高效率、高质量的测量成果。 2常用高程系统的基本定义

大地高:大地高系统是以参考椭球面为基准面的高程系

统。某点的大地高是该点到通过该点的参考椭球的法线与参考椭球面的交点间的距离。一般用H 表示。

正高:正高系统是以大地水准面为基准面的高程系统。某点的正高是该点到通过该点的铅垂线与大地水准面的交点之间的距离。一般用H 正高表示。

正常高:正常高系统是以似大地水准面为基准的高程系统。某点的正常高是该点到通过该点的铅垂

GPS测量原理及应用考试重点

上海海洋大学

第一讲：

现有的全球卫星导航系统包括哪些？

GPS卫星导航系统/GLONASS全球卫星导航系统/伽利略GNSS系统/双星导航定位系统（北斗一号）。

GPS全球定位系统的组成？

3部分：空间部分-GPS卫星星座；地面控制部分-地面监控系统；用户设备部分-GPS信号接收机。

GPS全球定位系统的三大主要功能？ 定位、授时、测速。 GPS应用

军事上的应用：

协同作战方面：GPS可为各级指挥系统提供各种目标及事件所发生的时间和地点； 导弹的制导，提高命中目标的精度；搜索、救援人员野外定位。 海陆空的导航应用：

海洋运输，利用GPS提供的位置信息，选择最佳路径，节省时间，燃料，并保障安全；陆地车辆导航。

定位：大地测量和工程测量的应用。 授时：电力系统的并网发电。 其他：农业、气象（预报）、休闲等，例如精细农业。

第二讲：坐标系统和时间系统

描述卫星和地面观测站的空间位置，应分别采用何种坐标系？原因是什么？ 1， 描述卫星的位置——天球坐标系

2， 描述地球上的点的位置——地球坐标系 3， 原因：P16

GPS系统使用的是哪种坐标系统？ WGS-84坐标系统 P22

目前使用的时间系统有哪些主要分类

GPS原理及应用》模拟试题（1） 一、填空（每空1分，共20分）

1.子午卫星导航系统采用6颗卫星，并都通过地球的 运行。

2.按照《规范》规定，我国GPS测量按其精度依次划分为AA、A、B、C、D、E六级，其中C级网的相邻点之间的平均距离为15～10km，最大距离为 km。

3.在GPS定位测量中，观测值都是以接收机的相位中心位置为准的，所以天线的相位中心应该与其 中心保持一致。

4.按照GPS系统的设计方案，5.在使用GPS软件进行平差计算时，需要选择6.从误差来源分析，GPS7.根据不同的用途，GPS选择什么方式组网，取决于工程所要求的精度、野外条件及8.美国国防部制图局（DMA年世界大地坐标系，简称9.当使用两台或两台以上的接收机，同时对同一组卫星所进行的观测称为10.双频接收机可以同时接收以定位精度较高，基线长度不受限制，所以作业效率较高。11.在定位工作中，可能由于卫星信号被暂时阻挡，中断，使计数器无法累积计数，这种现象叫12.PDOP代表

13.GPS工作卫星的主体呈圆柱形，整体在轨重量为有GPS工作卫星均能超过该设计寿命而正常工作。14.用GPS定位的方法大致有四类：多普勒法中应用的主要方法是静态定位中的伪距法和载波相位测