GPS复习提纲

1、GPS:GlobalPositioningSystem该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。2、GPS系统三大组成：空间部分--GPS卫星星座；地面控制部分--地面监控系统（1个主控站、3个注入站、5个监测站）；用户设备部分--GPS信号接收机。3、北斗导航定位系统组成：空间部分--两颗地球静止同步卫星（800E和1400E，赤道角距约60°）和一颗在轨备份卫星（110.50E）；地面控制部分--一个地面中心站及若干个监测站；用户接收部分--北斗导航定位接收机。4、GNSS定义及主要组成部分（课件）@@@5、GPS信号接收机的任务：能够捕获到一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。6、GPS特点（7个）：1）定位精度高；2）观测时间短；3）测站间无需通视；4）可提供三维坐标；5)操作简便；6）全天候作业；7）功能多，应用广。7、WGS-84类型@@@书P22-23WGS-84几何定义：原点位于地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z，X轴构成右手坐标系。WPS-84基本参数（4个）：长半轴；地心引力常数（含大气层）；正常化二阶带谐系数；地球自转角速度。8、北斗坐标系统国家2000：ChinaGeodeticCoordinateSystem2000,简称CGCS2000。定义：原点：包括海洋和大气的整个地球的质心；定向：初始定向由1984.0时BIH(国际时间局)定向给定；CGCS2000是右手地固直角坐标系。书P24参数：长半轴；地球（包括大气）引力常数；地球动力形状因子；地球旋转速度。正常椭球与参考椭球一致。9、时间系统定义：时间系统与坐标系统一样，应有其尺度（时间单位）与原点（历元）。@@@书P28υυυ10、卫星的无摄运动：只考虑地球质心引力作用的卫星运动卫星的受摄运动：考虑了摄动力作用的卫星运动。11、理想轨道参数（6个）：1）参数a2)参数e3）参数V4)Ω--升交点的赤径，即在地球赤道平面上，升交点N与春分点γ之间的地心夹角5）i--轨道面的倾角，即卫星轨道平面与地球赤道面之间的夹角6）w--近地点角距，即在轨道平面上近地点A与升交点N之间的地心角距。12、卫星的摄运动（5个）：地球引力；日、月引力；太阳辐射压力；地球潮汐作用力；大气阻力。书P3713、GPS卫星星历：，描述卫星运动轨道的信息。分类：预报星历和后处理星历。14、导航电文数据结构：@@@书P4215、第一数据块主要内容：①标识码，时延差改正②星期序号③卫星的健康状况④数据龄期⑤卫星时钟改正系统等。书P43第二、三数据块内容书P43-4416、GPS卫星信号是GPS卫星向广大用户发送的用于导航定位的调制波，包括：载波、测距码、数据码。选择这两个载频，目的在于测量出或消除掉由于电离层效应儿引起的延迟误差。17、自相关特性@@@18、GPS接收机分类：按用途分：1）导航型接收机；2）测地型接收机；3）授时型接收机按载波频率分：1）单频接收机；2）双频接收机按通道数分：多通道接收机；序贯通道接收机；多路多用通道接收机按接收机工作原理分：1）码相关型接收机；2）平方型接收机；3)混合型接收机；4）干涉型接收机19、GPS接收机组成（3个）：GPS接收机天线单元；GPS接收机主机单元和电源三部分。GPS接收机主机由变频器、信号通道、微处理器、存储器及显示器。20、GPS接收机天线类型：1）单板天线；2）四螺旋形天线；3）微带天线；4）锥形天线21、GPS定位分类：按方法分：伪距定位、载波相位定位按运动状态：静态定位、动态定位按时效性：实时定位、非实时定位按定位模式分：绝对定位（单点定位）、相对定位、差分定位22、GPS定位基本原理：利用测距交会的原理确定定位。书P58表述23、伪距测量定义：由GPS接收机在某一时刻测出得到四颗以上GPS卫星的伪距以及已知的卫星位置，采用距离交会的方法求定接收机天线所在点的三维坐标。书P5924、载波相位测量定义：书P6125、整周未知数N0的确定（4个）：1）伪距法；2）将整周未知数当做平差中的待定参数（整数解、实数解）；3)多普勒法（三差法）4）快速确定整周未知数法26、周跳：如果在跟踪卫星过程中，由于某种原因，如卫星信号被障碍物挡住而暂时中断，或受无线电信号干扰造成失锁。这样，计数器无法连续计数。因此，当信号重新被跟踪后，整周计数就不正确，但是不到一个整周的相位观测值仍是正确的。这种现象称为周跳。27、当卫星信号被某些障碍物（如战标橹柱、树木等）挡住，外界干扰使信号暂时失锁等，使信号整周计数暂时中断，而不足一周的相位差部分仍是正确的，这时探测和修复周跳才有意义。28、如果是因为电源的故障或振荡器本身的故障使信号暂时中断，那么中断前后信号本身失去了连续性。恢复正常工作后的观测值中不但整周计数不正确，不足整周的部分也不对，这时修复周跳没有意义。书P6429、整周跳修复方法（5个）：①屏幕扫描法；②用高次差或多项式拟合法；③在卫星间求差法；④用双频观测值修复周跳；⑤根据平差后的残差发现和修复整周跳变。30、GPS绝对定位也加单点定位，即利用GPS卫星和用户接收机之间的距离观测值直接确定用户接收机天线在WGS-84坐标系中相对于坐标系原点--地球质心的绝对位置。精度5-10m，相对定位精度最高31、SA（SelectiveAvailability）技术称为有选择可用性技术，即人为地将误差引入卫星钟和卫星数据中，故意降低GPS定位精度。使C/A码定位的精度从原来的20m降低到100m32、AS（Anti-Spoofing）技术称为反电子欺骗技术。33、GPS现代化设计（3个）：GPS信号现代化、开发第三代GPS卫星和地面控制部分现代化。34、应对SA和AS政策的对策（5个）：①应用P-W技术和L1和L2交叉相关技术，使L1载波相位观测值得到恢复，其精度与使用P码相同；②研制能同时接收GPS和GLONASS信号的接收机；③发展DGPS和WADGPS差分GPS系统；④建立独立的GPS卫星测轨系统；⑤建立独立的卫星导航与定位系统。35、差分GPS定位：是将一台GPS接收机安置在基准站上进行观测。根据基准站已知精度坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数，并由基准站实时地将这一改正数发送出去。用户接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。分类见PPT。@@@36、广域差分GPS的基本思想是对GPS观测量的误差源加以区分，并单独对每一种误差源分别加以“模型化”，然后将计算出的每一误差源的数值，通过数据链传输给用户，以对用户GPS定位的误差加以改正，达到削弱这些误差源，改善用户GPS定位精度的目的。工作流程（5个）：①在已知坐标的若干监测站上，跟踪观测GPS卫星迪伪距、相位等信息；②将监测站上测得的伪距、相位和电离层延时的双频量测结果全部传输到中心站；③中心站在区域精度定轨计算的基础上，计算出三项误差改正，即包括卫星星历误差改正，卫星钟差改正及电离层时间延迟改正模型；④将这些误差改正用数据通信链传输到用户站；⑤用户利用这些误差改正自己观测到的伪距、相位和星历等，计算出高精度的GPS定位结果。