《GPS讲义》课件

概述GPS是由美国国防部研发的卫星导航系统GPS GlobalPositioning System能够提供全球范围内定位、导航、时间同步等服务GPS投稿人DH DingJunHong工作原理GPS卫星信号接收1接收机接收卫星信号GPS距离计算2根据信号传播时间计算卫星与接收机的距离位置确定3通过至少四颗卫星的距离信息，确定接收机的位置坐标转换4将接收机坐标转换为常用坐标系系统由空间段、地面控制段和用户接收机段组成其中，空间段由颗卫星组成，它们在距离地面约公里的轨道上运行，并不断向地GPS24GPS20,200面发射导航信号地面控制段负责监测卫星运行状态，并向卫星发送控制指令用户接收机段则负责接收卫星信号，并计算用户的位置和时间信息系统组成GPS空间部分控制部分用户部分空间部分由颗卫星组成，轨控制部分在地面，负责监控卫用户部分由接收机组成，接收24道高度约公里，绕地球星运行状态，进行轨道修正，来自卫星的信号，并计算用户20200运行，形成全球覆盖的网络并发出控制指令的位置、速度和时间控制部分包括地面控制站、主用户部分可以是手机、汽车导每颗卫星都有独立的原子钟，控站和用户服务站，负责维护航仪、船舶定位系统等等用于计时，并广播信号到地面和管理整个系统GPS定位原理GPS卫星信号接收1接收机接收来自至少颗卫星的信号，每个卫星都GPS4GPS有自己的轨道和时间距离计算2通过测量接收机与每颗卫星之间的信号传播时间，可以计算出接收机到卫星的距离三维定位3利用至少颗卫星的距离信息，通过几何定位方法可以确定接4收机在三维空间中的位置坐标系GPSWGS84坐标系UTM坐标系经纬度坐标系北京54坐标系全球定位系统使用的标将地球表面划分为个区域以经度和纬度表示地球上的位中国早期使用的地心坐标系，GPS60准坐标系，广泛用于各种应用，每个区域使用横轴墨卡托投置，方便地描述地理坐标用于地图测绘，已逐步被WGS84中影，简化地图制作和测量坐标系取代时间系统GPS原子钟时间同步卫星搭载高精度原子钟，确保接收机根据卫星信号的时间信GPS GPS时间同步息，计算自身位置时间误差系统严格控制时间误差，保证定位精度GPS测量方式GPS静态测量动态测量差分测量基站固定，接收信号，长时间观测接收机移动，连续记录信号，实时定位多个接收机同步观测，消除误差，提高精度误差分析GPSGPS定位系统存在多种误差源，影响其精度，例如卫星钟差、大气延迟、多路径效应、接收机噪声等误差分析是提高GPS精度、保证其应用可靠性的重要环节接收机组成GPS

11.接收天线

22.接收机前端接收天线用于接收来自卫星的接收机前端负责放大和滤波接信号收到的信号

33.信号处理单元

44.导航处理器信号处理单元负责解码接收到导航处理器负责计算用户的位的信号，并进行数据处理置、速度和时间天线GPS天线是接收机与卫星信号进行通信的关键部件GPS天线的作用是将卫星发射的微弱电磁波信号接收并转换为电信号，传递给接收机进行处理天线的性能直接影响接收机的定位精度、灵敏度和工作范围信号接收GPS天线接收信号接收机的天线接收来自卫星的无线电信号，这些信号包含卫星的时钟信息、轨道信息和大气校正信息GPS信号放大与滤波接收到的信号经过放大器放大，并通过滤波器去除噪声和干扰，提取出所需的信号信号下变频将接收到的射频信号转换成基带信号，以便进行后续的处理信号解码与解调对基带信号进行解码和解调，提取出卫星的时钟信息、轨道信息和大气校正信息信号处理将提取出的信息进行处理，计算出接收机的位置、时间和速度等信息基频信号GPS载波频率L1L2频率

1575.42MHz

1227.60MHz波长

19.05cm

24.42cm卫星发射的基频信号包含载波信号和导航信息载波信号是高频电磁波，可用于测量卫星到接收机的距离GPS导航信息包括卫星时间、卫星轨道参数等信息，可用于定位、测速和授时导航信息GPS卫星信号星历数据时间同步提供有关卫星的详细信息，包括时间和位置包含卫星轨道参数、钟差和大气层延迟信息确保接收机与卫星时间一致，实现精准定位信息接收机型号GPS手持式接收机车载式接收机基站式接收机体积小巧，便于携带，适合野安装在车辆上，用于移动测量精度最高，用于建立参考点，外作业提供高精度定位服务操作简单，功能齐全，适合一精度较高，适合道路勘测、地广泛应用于大地测量、工程测般测量工作图制作等应用量等领域接收机性能参数GPS接收机性能参数决定了其定位精度、速度和可靠性重要的参数包括GPS100M1cm信号通道定位精度通道数量越多，接收机可以同时跟踪更多精度取决于接收机的设计和使用环境卫星信号，提高定位精度和速度10Hz10km更新频率接收范围更新频率越高，接收机能够更快速地更新接收范围是指接收机能够接收卫星信号的位置信息，适用于实时动态测量最大距离接收机选型GPS应用需求精度要求考虑具体应用场景，例如导航、根据应用需求选择合适的精度等测量、定位等级，例如厘米级、米级或更低精度功能特性预算成本根据应用需求选择具备相应功能选择与预算相匹配的接收机，价的接收机，例如差分功能、数据格与功能、精度、品牌等因素相记录功能等关数据处理GPS数据预处理1去除噪声、误差数据转换2坐标系转换、时间转换数据平滑3提高数据精度、可靠性数据分析4数据统计、趋势分析数据处理是利用接收机获取的原始观测数据，进行一系列处理，得到最终可用的定位数据GPS GPS数据处理包括数据预处理、数据转换、数据平滑和数据分析等步骤数据分析GPS差分技术GPS

11.提高精度

22.校正误差

33.增强可靠性消除系统误差，提高定位精度，达到通过差分基站接收数据，校正卫星信提升定位结果的稳定性，确保在各种厘米级或毫米级号传播过程中的误差环境下可靠性实时动态测量GPS测量原理1动态测量需要实时跟踪目标运动轨迹接收机连续采集卫星信号，根据定位结果确定目标的位置和速度信息GPS数据处理2实时数据处理涉及对观测数据进行解算，以获得目标的实时坐标和速度信息数据处理流程包括数据预处理、定位解算和后处理等环节GPS应用领域3实时动态测量广泛应用于交通运输、工程监测、航空航天等领域，可为移动目标提供实时定位和轨迹跟踪服务高精度定位GPS高精度接收机数据处理技术应用领域优势高精度接收机通过多个天线采用先进的差分技术和数据处广泛应用于精密工程、地形测高精度定位能够提供更准确的GPS和精密时钟实现更高的测量精理算法，消除误差，提升定位绘、地理信息系统等领域位置信息，为各种应用提供可度精度靠的地理数据支持应用领域GPS导航与定位测量与勘测车载导航、手机地图、出行规划，为大众提供准确的定位和工程建设、地形测量、资源勘探，提供高精度定位数据，提路线指引升工程效率和精度航空与航天农业与林业飞机、卫星、无人机等飞行器导航、监控、数据采集，为飞精准农业、森林资源管理，优化资源利用，提高农业产量和行安全和科研提供保障林业效益在地质测量中的应用GPS地质构造研究矿产资源勘探可精确测定断层、褶皱等地质构造的位移和变形，帮助科学家研定位技术可用于矿产资源勘探，提高勘探效率和准确性，为矿山GPS GPS究地壳运动、地震预测等问题开采提供可靠的地理信息地质灾害监测地质环境评估可监测滑坡、泥石流、地震等地质灾害的发生和发展趋势，为灾可用于评估地质环境变化，如土地沉降、土壤侵蚀、地下水位变GPS GPS害预警和应急救援提供科学依据化等，为环境保护和可持续发展提供数据支持在工程测量中的应用GPS工程测量基础工程测量应用场景工程测量是工程建设的基础，用于确定工应用于工程测量，例如桥梁、隧道、GPS程位置、高程和尺寸等信息技术可高层建筑、水利水电等工程建设项目GPS以提供高精度的位置信息，为工程测量提可以用于测量工程的平面位置、高程GPS供可靠的数据支持、尺寸等数据，并进行工程控制网的建立例如，道路建设中，可以用于确定道、施工放样、变形监测等工作GPS路中心线、路基边线、道路高程等重要数据，并进行路线勘测、施工放样和竣工测量在海洋测量中的应用GPS海上定位导航海底地形测量洋流监测渔业资源调查可用于船舶定位和导航，可结合声呐设备，测绘海可用于跟踪漂流浮标，监可用于渔船定位，帮助渔GPS GPS GPS GPS提高航海安全底地形，绘制海底地图测海洋洋流变化民寻找渔场在交通中的应用GPS导航系统车辆追踪交通信息自动收费导航系统提供实时路线规划追踪系统可以实时监控车辆可以提供实时交通信息，例可用于自动收费系统，简化GPS GPS GPS GPS和导航，帮助司机更有效地到位置，帮助管理人员优化车队如拥堵情况，帮助司机选择最收费流程，提高通行效率达目的地运营，提升效率佳路线，避免拥堵在农业中的应用GPS

11.精准农业

22.农业机械自动化导航系统可以帮助农民精准地施肥和喷洒农药，提高农数据可以用于控制农业机械的运行路径，实现无人驾驶GPS GPS业资源利用效率，降低成本作业，提高农业生产效率

33.农业生产管理

44.农业资源管理可以用于对农业生产过程进行实时监控和管理，帮助农可以用于对农业资源进行精细化管理，例如土地利用规GPS GPS民及时掌握农作物生长状况，做出最佳决策划、水资源分配、病虫害防治等，提高农业可持续发展能力在军事中的应用GPS精确制导战场定位信号可以为导弹和炸弹提供精士兵和车辆可以使用定位系统GPSGPS确的制导，提高打击精度，减少快速确定自身位置，并与指挥中误伤心保持联系侦察监视通信导航无人机和侦察卫星可以利用信军事通信系统可以使用信号进GPSGPS号进行精确的航线规划和目标定行时间同步和定位，确保信息传位，有效提升侦察监视效率递的可靠性和安全性未来发展趋势GPS卫星导航系统融合1融合多系统优势，提供更可靠的定位和导航服务高精度定位2更高精度和更低延迟的定位服务智能化应用3结合人工智能技术，提升用户体验未来技术将更加精确、可靠、智能化，并与其他技术融合，开拓更广泛的应用领域GPS结语技术发展迅速，应用广泛GPS未来技术将更加精确、高效、便捷GPS。