四川拓圖偉業(yè)測繪科技有限公司
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閱讀：1688發(fā)布時間：2021-9-23
一、GPS的定義及歷史
1、定義
定位系統(tǒng) GPS （ Global Position System ） , 是一種可以授時和測距的空間交會定點的導(dǎo)航系統(tǒng) , 可向用戶提供連續(xù)、實時、高精度的三維位置，三維速度和時間信息。
2、GPS 的產(chǎn)生與發(fā)展——由 TRANSIT 到 GPS
（1）1957 年 10 月顆人造地球衛(wèi)星上天，天基電子導(dǎo)航應(yīng)運而生。 `
（2）美國 1964 年建成子午衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) (TRANSIT) 。
（3）美國從 1973 年開始籌建定位系統(tǒng)， 1994 年全部建成，投入使用。
GPS 的研制最初主要用于軍事目的。如為陸海空三軍提供實時、全天候和性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報收集、核爆監(jiān)測、應(yīng)急通訊和爆破定位等方面。隨著 GPS 系統(tǒng)步入試驗和實用階段，其定位技術(shù)的高度自動化及所達(dá)到的高精度和巨大的潛力，引起了各國政府的普遍關(guān)注，同時引起了廣大測量工作者的極大興趣。特別是近幾年來， GPS 定位技術(shù)在應(yīng)用基礎(chǔ)的研究、新應(yīng)用領(lǐng)域的開拓、軟硬件的開發(fā)等方面都取得了迅速發(fā)展。
二、GPS 系統(tǒng)的組成
1、空間衛(wèi)星部分。由 21 顆工作衛(wèi)星和 3 顆備用衛(wèi)星。
2、地面控制部分。其由 1 個主控站， 5 個監(jiān)控站和 3 個注入站組成。
3、用戶接收機部分。
GPS 接收機的基本類型分導(dǎo)航型和大地型。大地型接收機又分單頻型（ L1 ）和雙頻型（ L1 ， L2 ）。
GPS 系統(tǒng)組成
GPS 空間衛(wèi)星部分
GPS 地面控制部分
導(dǎo)航型 GPS 接收機 大地型 GPS 接收機
三、GPS 定位方法分類
GPS 的定位方法，若按用戶接收機天線在測量中所處的狀態(tài)來分，可分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位；若按定位的結(jié)果來分，可分為定位和相對定位。
靜態(tài)定位，即在定位過程中，接收機天線（觀測站）的位置相對于周圍地面點而言，處于靜止?fàn)顟B(tài)；而動態(tài)定位則正好相反，即在定位過程中，接收機天線處于運動狀態(tài)，定位結(jié)果是連續(xù)變化的。
定位亦稱單點定位，是利用 GPS 獨立確定用戶接收機天線（觀測站）在 WGS-84 坐標(biāo)系中的位置。相對定位則是在 WGS-84 坐標(biāo)系中確定收機天線（觀測站）與某一地面參考點之間的相對位置，或兩觀測站之間相對位置的方法。
各種定位方法還可有不同的組合，如靜態(tài)定位、靜態(tài)相對定位、動態(tài)定位、動態(tài)相對定位等。目前工程、測繪領(lǐng)域，應(yīng)用泛的是靜態(tài)相對定位和動態(tài)相對定位。
按相對定位的數(shù)據(jù)解算，是否具有實時性，又可將其分為后處理定位和實時動態(tài)定位（ RTK ），其中，后處理定位又可分為靜態(tài)（相對）定位和動態(tài)（相對）定位。
四、GPS 定位原理
1、定位原理
利用 GPS 進(jìn)行定位的基本原理為：以 GPS 衛(wèi)星與用戶接收機天線之間的幾何距離觀測量ρ為基礎(chǔ)，并根據(jù)衛(wèi)星的瞬時坐標(biāo)（ XS ,YS ,ZS ），以確定用戶接收機天線所對應(yīng)的點位，即觀測站的位置。
設(shè)接收機天線的相位中心坐標(biāo)為（ X,Y,Z ），則有：
衛(wèi)星的瞬時坐標(biāo)（ XS ,YS ,ZS ）可根據(jù)導(dǎo)航電文獲得，所以式中只有 X 、 Y 、 Z 三個未知量，只要同時接收 3 顆 GPS 衛(wèi)星，就能解出測站點坐標(biāo)（ X,Y,Z ）?？梢钥闯觯?GPS 單點定位的實質(zhì)就是空間距離的后方交會。
GPS 定位圖
2、相對定位原理
GPS 相對定位，亦稱差分 GPS 定位，是目前 GPS 定位中精度的一種定位方法。其基本定位原理為：如圖 7-22 所示，用兩臺 GPS 用戶接收機分別安置在基線的兩端，并同步觀測相同的 GPS 衛(wèi)星，以確定基線端點（測站點）在 WGS-84 坐標(biāo)系中的相對位置或稱基線向量。
GPS 相對定位圖
五、GPS 的后處理定位方法
目前在工程中，廣泛應(yīng)用的是相對定位模式。其后處理定位方法有：靜態(tài)定位和動態(tài)定位。
1、靜態(tài)相對定位
（1）方法
將幾臺 GPS 接收機安置在基線端點上，保持固定不動，同步觀測 4 顆以上衛(wèi)星。可觀測數(shù)個時段，每時段觀測十幾分鐘至1小時左右。最后將觀測數(shù)據(jù)輸入計算機，經(jīng)軟件解算得各點坐標(biāo)。
（2）用途
是精度的作業(yè)模式。主要用于大地測量、控制測量、 變形測量、工程測量。
（3）精度
可達(dá)到（ 2-5mm +1ppm ）
2、動態(tài)相對定位
（1）方法
先建立一個基準(zhǔn)站，并在其上安置接收機連續(xù)觀測可見衛(wèi)星，另一臺接收機在第 1 點靜止觀測數(shù)分鐘后，在其他點依次觀測數(shù)秒。最后將觀測數(shù)據(jù)輸入計算機，經(jīng)軟件解算得各點坐標(biāo)。動態(tài)相對定位的作業(yè)范圍一般不能超過 15km 。
（2）用途
適用于精度要求不高的碎部測量。
（3）精度
可達(dá)到（ 10-20mm +1ppm ）
靜態(tài)相對定位模式和動態(tài)相對定位模式
六、GPS 實時動態(tài)定位（ RTK ）方法
1、RTK 工作原理及方法
與動態(tài)相對定位方法相比，定位模式相同，僅要在基準(zhǔn)站和流動站間增加一套數(shù)據(jù)鏈，實現(xiàn)各點坐標(biāo)的實時計算、實時輸出。
RTK 定位圖
2、RTK 用途
適用于精度要求不高的施工放樣及碎部測量。
3、作業(yè)范圍
目前一般為 10km 左右。
4、精度
可達(dá)到（ 10-20mm +1ppm ）
信息標(biāo)題：GPS測量方法
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