中国大陆构造环境监测网络
GPS的组成
地面控制部分
用户部分
空间部分
24颗卫星(21+3) 6个轨道平面、55º 轨道倾角 H=20200km、T=11h58m 15º 以上可见卫星至少有4颗, 平均6颗,最多达11颗。
发射伪距和载波信号 提供星历、时间和其它辅 助信息
地面控制部分
1个主控站 协调和管理地面监
电离层误差 对流层误差 多路径效应 接收机钟差 接收机天线中心偏
差 接收机内部噪声和观测
误差 载波相位整周未知数的
影响 观测环境噪声 卫星图形几何强度
GPS技术的新进展
GPS 系统的改进: 一是GPS的“现代化”; 二是对现有 GPS 系统的增强,包括局域增强系统( LAAS )
和广域增强系统( WAAS ) GPS现代化的概念是1999年1月25日美国副总统戈尔提出。实
GPS技术的新进展
天线的改进: 也主要表现在三个方面: ( 1 )在抗干扰方面。 ( 2 )在防止多路径效应方面。 ( 3 )在相位中心测定或保持稳定方面的硬件改 进和软件计算。
GPS技术的新进展
在方法和计算技术方面的新进展: 1. 研究在多路径效应影响下,减少伪距定位和载波相位定位误 差的数据处理技术。如利用非线性估计理论,用扩展的 Kalman 滤拨技术,用相位平滑技术等。 2. 减少电离层对卫星定位和导航影响的技术。主要涉及某些特 殊地区和特殊情况下的电离层修正的数据处理技术,如在低纬 度地区、赤道地区的电离层修正技术,对空基 GPS 接收机信号
D2
D1
D3 D4
相 单对 点定位
同步两观站测同4颗步卫观星测,,解公算共4个误未差知得数以:消坐除标(足、够 长、的H)观、测接时收段机钟差(t)
严密复杂的数据后处理
基线相对精度达10-8 - 10-9 NhomakorabeaGPS误差来源
卫星相关误差
信号传播相关 误差
接收机相关误 差
观测过程相关误 差
卫星钟差 卫星星历误差
控系统。
5个卫星监测跟踪站 监测卫星的轨道数
据及卫星工作状态。
3个信息注入站 上传卫星星历、导
航电文、控制指令
用户部分
数目不受限制的各种类 型和各种用途的接收机
GPS的特点
全球性 全天候 高精度 大范围 灵活性 简易性 全方位 及时性
单点定位 相对定位
广播精确时间 与轨道数据
GPS技术的新进展
3. GPS现代化的进程 (1)现代化的第一阶段:发射12颗改进型的GPS BLOCK IIR 型卫星, 其具有一些新功能。能发射第二民用码,即在L2上加载C/A码,在L1 和L2上播发P马2的同时,在其上试验性地加载新的军码(M码)。 IIR 型卫星德发射频率有很大提高。 (2)现代化的第二阶段:发射6颗改进型的GPS BLOCK IIF 型卫星, 除具有GPS BLOCK IIR 型卫星的功能外,进一步强化发射M码的功率 和增加发射第三民用频率(L5频道)。到2008年,空中运行的GPS 卫星至少有18颗IIF型卫星,以保证M码的全球覆盖。到2016年,GPS 卫星系统全部以BLOCK IIF卫星运行,共计24+3颗。 (3)现代化的第二阶段:讨论制定GPS III 型卫星系统结构、系统安 全性、可靠性和各种可能的风险,计划2008年发射GPS III 第一颗试 验卫星,计划用20年时间完成GPSIII 计划,取代目前的GPS II。
的电离层修正技术,对改善 GPS 的 WAAS(广域增强系统)
网站的电离层改正问题的研究。 3. 对虚拟( GPS )站的使用研究。 在使用虚拟站对 RTK 网的动 态定位精度和用户方便方面有较大的改善。
GPS技术的新进展
网络GPS方面的进展: 网络GPS,就是把GPS技术与通讯技术和互联网技术结 合起来进行GPS测量的作业模式。就GPS RTK来说, 现在 国际上有两种参考台站网络化的技术,即FKP(地区修正 参数,德语缩写为FKP)和VRS(虚拟基准站,Virtual Reference Stations),通过网络发送FKP和VRS信息, 单机 即可进行RTK作业。 网络GPS比传统的RTK作业每个作业小组要架设一个基 准站,几台移动站进行作业,方便快捷了不少,也减少 了用户GPS设备,不需要自己配备基准站了,原来的基准 站也可改装成移动台,就好比有两套设备了。这是测量 方法的巨大进步,就目前的相关技术条件来看,其可实 现性已经完全具备,未来前景不可估量。
质是:加强GPS对美军现代化战争中的支撑和合保持其在全球民 用导航领域中的领导地位。
1. GPS现代化计划中的军事部分 (1)增加信号强度,以增加抗电子干扰能力; (2)在GPS信号频道上,增加军用码(M码),与民用码分开; (3)军用比民用接收机有更好的保护装置; (4)发展新技术,以阻止和阻扰敌方使用GPS。
GPS技术的新进展
2. GPS现代化计划中的民用部分 (1)改善民用导航和定位的精度; (2)扩大服务的覆盖区和改善服务的持续性能; (3)提高导航的完好性(Integrity),如增强信号功率、 增加导航型号和频道; (4)保持GPS在全球定位系统中技术和销售的领先地; (5)注意与现有的和将来的其它民用导航系统的匹配 和兼容。
GPS技术的新进展
GPS 硬件改进:主要集中在接收和天线方面的改进。 接收机方面的改进:主要表现在三个方面: ( 1 )专用接收机的发展,如车载 GPS 接收机,加载有关 GIS 信息和通讯功能成为车载 GPS 导航仪。又如专门用于 精密定轨的星载 GPS 接收机,它的采样率由目前通用的 15 秒、 30 秒更新为 1 秒,特别是在小卫星上, GPS 接收 机的功率在 2.0-2.4W 就可以工作,体积仅在 3cm × 3cm × 5cm 以内。 ( 2 )接收机向标准模块方向发展。 ( 3 )改善在城市中 GPS 微弱信号地区中的 GPS 接收机 的工作性能,这类改善既有在硬件方面,也有在软件方面, 如采用扩展的卡尔曼( Kalman )滤波技术滤去噪声。
GPS技术的发展及其应用
胡友健
博士 教授 博导 副院长
中国地质大学信息工程学院 二00九年十二月二十九日
GPS简史
1973年12月美国国防部批准 研制,用于全球、全天候和 全实时导航与授时的卫星导 航系统—GPS ( Global Positionig System)
1994年3月全部建成,总投 资300亿美元