文档介绍：第七章 GPS定位技术
§ 概述
为了满足军事及民用部门对连续实时三维导航的需求，1973年美国国防部开始研究建立新一代卫星导航系统，即授时与测距导航系统 / 全球定位系统（Navigation System Timing a
三、地面监控部分
GPS的地面监控部分是由分布在全球的5个地面站组成，其中包括卫星监测站、主控站和信息注入站。
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1、监测站
5个地面站均具有监测的功能。监测站是在主控站直接控制下的数据自动采集中心。站内设有双频GPS接收机、高精度原子钟、计算机各一台和若干台环境数据传感器。接收机对GPS卫星进行连续观测，以采集数据和监测卫星的工作状况。原子钟提供时间标准，而环境传感器收集有关当地的气象数据。所有观测资料由计算机进行初步处理，并储存和传送到主控站，用以确定卫星的轨道信息。
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2、主控站
主控站一个，设在美国本土科罗拉多·斯平士（Colorado Springs）的联合空间执行中心CSOC。主控站除协调和管理地面监控系统工作外，其主要任务是：
1）、根据本站和其他监测站的所有观测资料，推算编制各卫星的星历、卫星钟差和大气层的修正参数等，并把这些数据传送到注入站。
2）、提供全球定位系统的时间基准。各测站和GPS卫星的原子钟，均应与主控站的原子钟同步，或测出其间的钟差，并把这些钟差信息编入导航电文，送到注入站。
3）、调整偏离轨道的卫星，使之沿预定的轨道运行。
4）、启用备用卫星，以代替失效的工作卫星。
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3、注入站
注入站现有三个，分别设在印度洋的迭哥加西亚（Diego Garcia）、南大西洋的阿松森岛（Ascencion）和南太平洋的卡瓦加兰（Kwajalein）。、一台C波段发射机和一台计算机。其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、导航电文和其他控制指令等，注入到相应卫星的存储系统，并检测注入星系的正确性。
整个GPS的地面监控部分，除主控站外均无人值守。各站间用通讯网络联系起来，在原子钟和计算机的驱动和精确控制下，各项工作实现了高度的自动化和标准化。
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四、用户设备部分
用户设备主要由GPS接收机硬件和数据处理软件，以及微处理机及其终端设备组成，而GPS接收机的硬件，一般包括主机、天线和电源，主要功能是接收GPS卫星发射的信号，以获得必要的导航和定位信息，并经简单数据处理而实现实时导航和定位。GPS软件部分是指各种后处理软件包，其主要作用是对观测数据进行精加工，以便获得精密定位结果。
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§ GPS定位原理
一、 GPS绝对定位原理
利用GPS进行绝对定位的基本原理，是以GPS卫星和用户接收机天线之间的距离观测量为基准，根据已知的卫星瞬时坐标，来确定用户接收机天线所在的位置。实质是空间距离后方交会。又称伪距离测量。
1、动态绝对定位：当用户接收设备安置在运动的载体上，确定载体瞬时绝对位置的定位方法；
2、静态绝对定位：当接收机天线处于静止状态时，来确定观测站绝对坐标的方法。
由于伪距有测码伪距和测相伪距之分，所以，绝对定位又可分为测码伪距绝对定位和测相伪距绝对定位。
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二、GPS相对定位原理（差分GPS定位）
1、静态相对定位：用两台接收机分别安置在基线的两端点，其位置静止不动，同步观测相同的4颗以上GPS卫星，确定基线两端点在协议地球坐标系中的相对位置。采用载波相位观测量为基本观测量。
优点：精度高。
缺点：观测时间长。
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2、动态相对定位：用两台GPS接收机，将一台接收机安设在基准站上固定不动，另一台接收机安置在运动的载体上，两台接收机同步观测相同的卫星，通过在观测值之间求差，以消除具有相关性的误差，提高定位精度。而运动点位置是通过确定该点相对基准站的相对位置实现的定位方法。
动态相对定位又分以测距码伪距为观测值的动态相对定位和以载波相位为观测值的动态相对定位。
1）、测码伪距相对动态定位，是由安置在基准点的接收机测量出该点到GPS卫星的伪距，利用卫星星历数据可计算出基准站到卫星的距离求差，将差值作为距离改正数传送给用户接收机，那么，用户就得到了一个伪距改正值，可有效地消除或削弱一些公共误差的影响的方法。
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2）、载波相位动态相对定位法，是通过将载波相位修正值发送给用户站来改正其载波相位实现定位的，或是通过将基准站采集的载波相位观测值发送给用户站进行求差解算坐标实现定位。其定位精度在小区域范围内(<30km)可达1-2cm，是一种快速且高精度的定位法。
三、静态相对定位的观测方程及其解算