文档介绍：第五篇
!"# 全球定位系统技术
在测绘中的应用
第一章概述
第一章概述
第一节!"# 全球定位系统概述
二十世纪五十年代末,原苏联发射了人类的第一颗人造地球卫星,美国科学家在对
其的跟踪研究中,发现了多普勒频移现象,并利用该原理促成了多普勒卫星导航定位系
统$%&’()$ 的建成,在军事和民用方面取得了极大的成功,是导航定位史上的一次飞
跃,我国也曾引进了多台多普勒接收机,应用于海岛联测、地球勘探等领域。但由于多
普勒卫星轨道高度低、信号载波频率低,轨道精度难以提高,使得定位精度较低,难以
满足大地测量或工程测量的要求,更不可能用于天文地球动力学研究。为了提高卫星定
位的精度,美国从*+,- 年开始筹建全球定位系统!"#(!./01. "/(232/4245 #6(378)。在进
过了方案论证、系统试验阶段后,于*+9+ 年开始发射正式工作卫星,并于*++: 年全部
建成并投入使用。!"# 系统的空间部分由;* 颗卫星组成,均匀分布在< 个轨道面上,
地面高度为;==== 余公里,轨道倾角为>> 度,扁心率约为=,周期约为*; 小时,卫星
向地面发射两个波段的载波信号,载波信号频率分别为*>,>?::; 兆赫兹(@* 波段)和
*;;,?< 兆赫兹(@; 波段),卫星上安装了精度很高的原子钟,以确保频率的稳定性,在
载波上调制有表示卫星位置的广播星历,用于测距的 A B & 码和" 码,以及其它系统信
息,能在全球范围内,向任意多用户提供高精度的、全天候的、连续的、实时的三维测
速、三维定位和授时。
!"# 系统的控制部分由设在美国本土的> 个监控站组成,这些站不间断地对!"# 卫
星进行观测,并将计算和预报的信息由注入站对卫星信息更新。
!"# 系统的用户是非常隐蔽的,它是一种单程系统,用户只接收而不必发射信号,
因此用户的数量也是不受限制的。虽然!"# 系统一开始是为军事目的而建立的,但很
快在民用方面得到了极大的发展,各类!"# 接收机和处理软件纷纷涌现出来。目前在
中国市场上出现的接收机主要有%C!DE、&#F$EAF、$%)******@E、)E)A&、#CII)&、$C%J
ACK 等。能对两个频率进行观测的接收机称为双频接收机,只能对一个频率进行观测的
接收机成为卑频接收机,他们在精度和价格上均有较大区别。
对于测绘界的用户而言,!"# 已在测绘领域引起了革命性的变化,目前,范围上数
公里至几千公里的控制网或形变监测网,精度上从百米至毫米级的定位,一般都将!"#
作为首选手段,随着%$I 技术的日趋成熟,!"# 已开始向分米乃至厘米级的放样、高
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第五篇!"# 全球定位系统技术在测绘中的应用
精度动态定位等领域渗透。
国际!"# 大地测量和地球动力学服务$!# 自%&&’年起,已在全球建立了多个数据
存储及处理中心,和百余个常年观测的台站,我国也设立了上海余山、武汉、西安、拉
萨、台湾等多个常年观测台站,这些台站的观测数据每天通过$()*+(*) 网传向美国的
数据存储中心,$!# 还几乎实时地综合各数据处理中心的结果,并参予国际地球自转服
务$*+# 的全球坐标参考系维护及地球自转参数的发布。使用者也可免费从因特网上取
得观测数据及精密星历等产品。
!"# 系统的实时导航定位精度很高,美国在%&&’年起实行了所谓的#, 政策,即降
低广播星历中卫星位置的精度,降低星钟改正数的精度,对卫星基准频率加上高频的抖
动(使伪距和相位的量测精度降低),后又实行了, - # 政策,即将" 码改变为. 码,
即对精密伪距测量进一步限制,而美国军方和特许用户不受这些政策的影响,但美国为
了获得更大的商业利益,这些政策终将被取消。
!"# 接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息;用于预报未来几个月
内卫星所处概略位置的预报星历;用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历,精度为几
米至几十米(各个卫星不同,随时变化);以及!"# 系统信息,如卫星状况等。
!"# 接收机对码的量测就可得到卫星到接收机的距离,由于含有接收机卫星钟的误
差及大气传播误差,故称为伪距。对/, 码测得的伪距称为 0, 码伪距,精度约为’1 米
左右,对" 码测得的伪距称为" 码伪距,精度约为’米左右。
!"# 接收机对收到的卫星信号,进行解码或采用其它技术,将调制在载波上的信息
去掉后,就可以恢复载波。严格而言,载波相位应被称为载波拍频相位,它是收到的受
多普勒频移影响的卫星信号载波相位与接收机本机振荡产生相号相位之差。一般在接收
机钟确定的历元时刻量测,保持对卫星信号的跟踪,就可记录下相位的变化值,但开始