二.GPS定位概述
3.GPS的系统组成
由空间部分、地面部分和用户部分等组成
二.GPS定位概述
3.1 空间部分 （Space Segment）
– GPS卫星星座 • 设计星座：21+3 • 21颗正式的工作卫星+3颗活动的备 用卫星 • 6个轨道面，平均轨道高度20200km， 轨道倾角55，周期11h 58min（顾及 地球自转，地球-卫星的几何关系每天 提前4min重复一次） • 保证在24小时，在高度角15°以上， 能够同时观测到4至8颗卫星 • 当前星座：28颗
154
120
1575.42MHz L2载波 1227.60MHz
二.GPS定位概述
3.2 地面监控部分 （Ground Segment）
– – – – 主控站：1个 监测站：5个 注入站：3个 通讯与辅助系统
二.GPS定位概述
– 主控站： 除协调和管理地面监控系统外，主要任务： 1）根据观测资料，推算编制各卫星的星历、卫星钟差和大气修正参 数，并将数据传送到注入站。 2）提供全球定位系统的时间基准。 3）调整偏离轨道的卫星，使之沿预定轨道运行。 4）启用备用卫星代替失效工作卫星 – 监测站：是主控站直接控制下的数据自动采集中心。观测资料由计 算机进行初步处理，存储并传输到主控站，以确定卫星轨道。 1）对卫星进行跟踪观测 2）记录气象数据 3）将数据传送到主控站 – 注入站：主要任务是在主控站的控制下，将主控站推算和编制的卫 星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等，注入到相应卫星的存 储系统，并监测注入信息的正确性。
•
一.概述
2. 常规（地面）定位方法的局限性
• • • • • 观测点之间需要保证通视 需要事先布设大量的地面控制点/地面站 无法同时精确确定点的三维坐标 难以确定地心坐标 平面、高程控制网破坏严重、很多点位难以寻找 观测受气候、环境条件限制 控制网存在误差积累、精度不高 控制网点位分布不均匀 平面点多在山顶并远离测区 平面与高程控制分离、没有统一的控制系统
GPS定位原理及其在测量中的 应用和现状
目录
一.概述 二.GPS定位概述 三.GPS定位原理
四.测量定位的应用现状及其发展
一.概述
1.近、现代的常规（地面）定位方法
• 采用的仪器设备 – 尺：铟钢尺 – 光学仪器：经纬仪，水准仪 – 激光和红外仪器：测距仪 – 综合多种技术的仪器：全站仪 – 无线电、微波仪器：Loran-C，雷达 观测方法 – 角度或方向观测 – 距离观测 – 距离差观测
Block IIA
Block IIF
二.GPS定位概述
– GPS卫星
•
作用：
– 接收、存储导航电文 – 生成用于导航定位的信号（测距码、 载波） – 发送用于导航定位的信号（采用双 向调制法调制在载波上的测距码和 导航电文） – 接受地面指令，进行相应操作 – 其他特殊用途，如通讯、监测核暴 等。 • 主要设备 – 太阳能电池板 – 原子钟（2台铯钟、2台铷钟） – 信号生成与发射装置
•
四.南方CORS的发展与特点
1. 从单基站起步，打破国外技术垄断
单基站CORS—基础测绘低投入高 收益的解决方案。 • 适用于在固定区域内作业的测量单 位。 • 连续运行，无需人员职守。 • 作用半径可达基站为中心40km，覆 盖一般中小城市及其周边区域。 • 无需反复求取转换参数。
四.南方CORS的发展与特点
– 组成 • 用户接收设备 。 • 接收GPS发射的无线电信号，获得必要的定位i信息和观测量， 经数据处理完成定位工作。 • GPS接收机和数据处理软件、微处理机和终端设备组成。
二. GPS林业应用的发展方向
1.测绘行业技术手段迅猛发展的启示。
测绘技术手段的三个阶段; 1. 经典测量阶段：光学仪器、激 光仪器。
二.GPS定位概述
卫星的载波信号与调制 GPS卫星信号包含三种信号分量：载波、测距码和数据码。信号分量 的产生都是在同一个基本频率f0=10.23MHz的控制下产生，GPS卫星信 号示意图如下
基本频率 10.23MHz
204600 10
L1载波 C/A码 1.023MHz P码 10.23MHz P码 10.23MHz 数据码 50BPS 数据码 50BPS
连续运行参考站系统可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的 GPS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网(LAN／WAN)技术 组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地 提供经过检验的不同类型的GPS观测值(载波相位，伪距)，各种改正 数、状态信息，以及其他有关GPS服务项目的系统。 CORS集网络RTK技术、GPS主板技术、计算机网络技术、数据通讯 技术的发展成就于一身，是目前GPS测量技术发展的一个方向，促进 了GPS在测量和其他领域的应用。
三.CORS原理应用与发展
5. 投资大，建设时间长。
• • • 网络CORS站的定位模式虽然控制范围大，但需要的投资也是巨大的。 1. 此项技术长期被国外的一、两个品牌的公司垄断。 2 . 国内代理在没有竞争的情况高额收费，在国内建设动则需要几百万 的资金，且服务费用高，时间长。 3 . 严重阻碍了发展，前期只有少量的行业和地区能够建设。
• 数据加密技术
四.南方CORS的发展与特点
南方NRS系统兼容PS发展简史
– 1957年10月4日 第一颗人造卫星 Sputnik I （苏）发射成功。 – 1958年12月开始设计 NNSS(Navy Navigation Satellite System) – TRANSIT，即子午卫星系统。1964年1月该系统正式运行。1967年 7月系统解密以供民用。 – 1973年12月，美国国防部（DOD）批准研制GPS。 – 1978年2月22日，第1颗GPS试验卫星发射成功。 – 1989年2月14日，第1颗GPS工作卫星发射成功。 – 1991年，在海湾战争中，GPS首次大规模用于实战。 – 1993年，IGS成立。 – 1995年7月17日，GPS达到FOC – 完全运行能力（Full Operational Capability）。 – 1999年1月25日，美国副总统戈尔宣布，将斥资40亿美圆，进行 GPS现代化。 – 1999年8月21/22日子夜，GPS发生GPS周结束翻转(EOW)问题。 – 2000年1月1日，Y2K问题。 – 2000年5月1日，美国总统克林顿宣布，GPS停止实施SA。（实际 停止实施SA是5月2日）
• • • •
一.概述
3.GPS 技术的广泛应用。
全球定位系统( Global Positioning System GPS) 是全方位实时三维导航与定位能力 的新一代卫星 导航与定位系统。 在通信行业 ，交通、运输部门， 地理信息系统 ，电子商务领域，电 脑制造商、通信设备商 均有长足的 应用 被誉为即通讯、互联网之后的 第三个信息技术增长点。
三.CORS原理应用简介
2. CORS网络技术的兴起。
• GPS技术应用的日益广泛和不断发展，各种用途的连续运行参考站 系统（CORS）相继建成 随着互联网的高速发展，区域和世界范围内的信息和数据交换已变 得相当容易，这就决定了由多基站构成网络式的GPS服务体系成为 GPS技术发展的最终目标， 这种影响在实时动态定位领域产生了革命性的进步。
•
•
三.CORS原理应用简介
3. CORS的原理图解。
方 式 图 解
三.CORS原理应用简介
4. 作业示意图
三.CORS原理应用简介
世界上许多国家和地区，先后建立了不同技术水平或不同应用层次的 CORS系统。 美国连续运行参考站网系统（CORS） 加拿大的主动控制网系统（CACS） 澳大利亚悉尼网络RTK系统（SydNet） 德国卫星定位与导航服务系统（SAPOS） 瑞士永久性GPS定位导航系统（SCORS） 日本GPS连续运行站网的综合服务系统（GeoNet）
二.GPS定位概述
Block IIA – GPS卫星 • 类型 试验卫星：Block Ⅰ 工作卫星：Block Ⅱ Block Ⅱ：存储星历能力为14天，具有SA和AS Block ⅡA （Advanced）：卫星间可相互通讯，存 储星历能力为180天，SV35和SV36带有激光反 Block ⅡR （Replacement/Replenishment）：卫 星间可相互跟踪相互通讯 Block ⅡF（Follow On）：新一代的GPS卫星,增设 第三民用频率 Block IIR
二.GPS定位概述
二.GPS定位概述
3.3 用户部分 （User Segment）
– 组成 • 用户接收设备 。 • 接收GPS发射的无线电信号，获得必要的定位i信息和观测量， 经数据处理完成定位工作。 • GPS接收机和数据处理软件、微处理机和终端设备组成。
三.GPS定位原理
1.3 用户部分 （User Segment）
1. 从单基站起步，打破国外技术垄断
• 10多万的投入，安装简单 方便，两三个工作日即可完 成，中小单位皆可自建。 • 南方130多家省地级公司随 时提供CORS技术服务。
南方单基站CORS成熟应用于200多个单位，以小、快、灵的方式解决
中小区域的网络化测量，成为国内建站最多的公司之一。
四.南方CORS的发展与特点
2. GPS测量阶段：单独的测量设 备的应用。
3. 网络测量阶段：融合各种测量 手段的网络化阶段。
二. GPS林业应用的发展方向
2.新的测量技术手段给林业测绘的影响。
1. 高精度、低价格的测量设备 必然广泛应用。
2. 林业应用必然会走向网络化、 数字化、现代化。
三.CORS原理应用简介
1.什么是GPS的网络cors技术。
二.GPS定位概述
1. GPS定位系统的概述
• 什么是全球定位系统 – 全球定位系统 GPS 的英文全称是 NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Position System（导航星测时与测距全球定位系 统），简称 GPS 有时也被称作NAVSTAR GPS。根据Wooden 1985 年所给出的定义：NAVSTAR全球定位系统（GPS）是一个空基全天侯 导航系统，它由美国国防部开发，用以满足军方在地面或近地空间内获 取在一个通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。