Aug
22

全球定位系统

GPS卫星定位

  全球定位系统(GlobalPositioningSystem——GPS)是美国国防部主要为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的。1978年发射了第一颗试验卫星(BlockⅠ),1989年2月开始发射第一颗工作卫星(BlockⅡ),至1994年底全部24颗卫星已经升空,由于卫星寿命约5年,目前运行的卫星有27颗,大部分是后来发射的。

  1.GPS的特点

  由于GPS卫星数目较多,分布合理,在地球任何地点均可连续同步观测到至少4颗卫星,在我国最多可同时观测到13颗卫星(按现运行的27颗讲)。从而保障了全球、全天候连续地三维定位。

  实时确定运动目标的三维位置和速度,既可保障运动载体沿预定航线的运行,也可监视和修正航行路线,以及选择最佳航线。

  定位精度高。目前在大于1000km的基线上,相对定位精度可达10-9;100km可达10-8.观测站之间无需通视,又可使观测时间缩短。

  实时定位这一导航技术是现代化的重要标志,使GPS的应用领域不断拓宽,成为20世纪最大科技成就之一。

  2.GPS定位基本原理

  绝对定位方法:绝对定位也称单点定位,是指相对于地球质心为坐标原点的坐标系中的直接确定观测站的坐标。其原理是以GPS卫星到用户接收机天线之间距离的观测量为基础,并根据已知的卫星瞬时坐标,来确定用户接收机天线所对应点位坐标。

  由于实际观测点至卫星间的距离,因测量瞬时卫星钟与接收机钟难以保持严格的同步,这种含有钟差影响的距离,称为“伪距”。其中卫星钟差可以应用导航电文中给出的钟差参数加以改正,而接收机钟差无法事先知道,故需把它作为一个未知数与观测点的三维坐标在数据处理中一并求解,因此一个观测点上要实时求解4个未知数,也就是必须至少同时观测4颗卫星。

  相对定位方法是用两台GPS接收机分别安置在基线的两端,并同步观测相同的GPS卫星,以确定基线在地球坐标中的相对位置或基线向量。因为在两个或多个观测点同步观测相同的卫星,可有效地消除或减弱卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差等的影响。目前我国地壳运动监测就是采用这种静态相对定位的方法,其精度可达10-8~10-9。
 

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