浅谈测绘新技术(GPS技术)在工程测量中的应用__墨水学术,论文发表

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        摘　要: 文章论述了对测量新技术GPS的组成及定位原理,分析了GPS在工程测量中的优点,阐述了GPS在工程测量中的实施步骤,指出了应用GPS进行工程测量时的注意事项。
关键词:　GPS  工程测量  技术应用
现今随着技术的不断发展，全球定位系统的全称是导航卫星定时测距/ 全球定位系统,通常所说的GPS是(Global Positioning System)的简称，是美国国防部于1993年底建成的军民两用卫星导航定位系统。它是一种可以通过定时和测距进行空间交会定点的导航系统,可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维坐标、三维速度和时间信息。
1  GPS 系统的组成
GPS 定位系统由GPS 工作卫星组成的空间部分、若干地面站组成的地面监控部分及以接收机为主的用户部分组成。三者具有独立的功能和作用,又有机结合形成完整系统。
1. 1 　空间星座部分
空间部分由7颗试验卫星和24颗GPS工作卫星组成,GPS工作卫星均匀分布在倾角为55°的6个轨道上,轨道高度约为20000km ,各轨道升交点的赤经相差60°,每条轨道上均匀分布着4颗卫星,相邻轨道之间的卫星还要彼此之间叉开40°,以保证全球均匀覆盖的要求,并在任意时刻全球各处都能观测到高度角为15°以上的4颗卫星。
1. 2 　地面监控部分
地面控制系统由监测站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天线(Ground Antenna)所组成,主控制站位于美国科罗拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息,并计算卫星星历、相对距离,大气校正等数据。
1. 3 　用户设备部分
    用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。
2  GPS 系统的卫星定位原理
GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如图所示：

假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式： 
 
　　上述四个方程式中待测点坐标x、 y、 z 和Vto为未知参数，其中di=c△ti (i=1、2、3、4)。 
　　di (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4到接收机之间的距离。 
　　△ti (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的信号到达接收机所经历的时间。 
　　c为GPS信号的传播速度（即光速）。 
　　四个方程式中各个参数意义如下： 
　　x、y、z 为待测点坐标的空间直角坐标。 
　　xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4在t时刻的空间直角坐标， 
　　可由卫星导航电文求得。 
　　Vt i (i=1、2、3、4)&

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