GPS测量定位技术课程课件
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目录
壹
GPS技术概述
贰
GPS系统组成
叁
GPS定位方法
肆
GPS测量技术
伍
GPS数据处理
陆
GPS技术实践应用
GPS技术概述
章节副标题
壹
定义与原理
GPS由空间卫星、地面控制站和用户接收器三部分组成，共同实现定位功能。
GPS系统组成
通过测量从至少四颗GPS卫星到接收器的信号传播时间，利用三球交汇原理计算出接收器的三维坐标。
定位原理
GPS卫星发射信号，用户设备接收并计算信号传播时间，从而确定距离和位置。
信号传播与时间测量
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02
03
发展历程
GPS起源于20世纪70年代的美国军事项目，最初用于军事导航和定位。
01
1983年，美国总统里根宣布将GPS对民用开放，极大推动了全球导航技术的发展。
02
进入21世纪，GPS系统经历了多次技术升级，包括增加新的卫星和改进信号精度。
03
随着全球导航卫星系统（GNSS）的发展，GPS与GLONASS、Galileo等系统并存，提供更全面的定位服务。
04
GPS的起源
民码GPS的开放
技术升级与现代化
多系统并存时代
应用领域
01
导航与定位
GPS广泛应用于汽车、船舶、飞机等交通工具的导航系统，提供实时定位服务。
02
测绘与地理信息系统
测绘人员利用GPS进行精确测量，GIS系统通过GPS数据进行地理信息的采集和分析。
03
农业领域
精准农业中，GPS用于指导农机作业，实现作物种植、施肥和收割的精准定位。
04
户外探险活动
登山、徒步等户外活动者使用GPS设备进行路线规划和位置追踪，确保安全。
05
灾害监测与救援
在自然灾害发生时，救援队伍利用GPS技术进行快速定位，提高救援效率。
GPS系统组成
章节副标题
贰
空间卫星群
GPS卫星群由24颗卫星组成，均匀分布在6个轨道平面上，确保全球任何地点都能接收到信号。
卫星轨道分布
01
每颗GPS卫星持续向地球发射包含时间戳和卫星位置信息的无线电信号，供接收器解码定位。
卫星信号发射
02
卫星星历是卫星轨道参数的数据，通过地面控制站定期更新，保证定位的精确性。
卫星星历更新
03
地面监控站
地面监控站负责追踪GPS卫星信号，确保卫星导航数据的准确性和完整性。
监控站的功能
监控站通过上行链路向卫星发送指令和数据，同时通过下行链路接收卫星的健康和状态信息。
监控站与卫星通信
全球分布着多个地面监控站，它们协同工作，对卫星进行实时监控和数据更新。
监控站的分布
用户接收设备
用户接收设备的核心是卫星信号接收器，它负责捕捉来自GPS卫星的信号，进行解码和定位计算。
卫星信号接收器
处理器负责处理接收到的信号，计算出精确的位置信息，而存储器则用于保存地图数据和导航信息。
处理器和存储器
天线用于接收来自太空的GPS信号，通常安装在接收器的外部，以确保信号的清晰和稳定。
天线
GPS定位方法
章节副标题
叁
单点定位
单点定位利用单个GPS接收器，通过接收至少四颗卫星信号来确定接收器的三维位置。
基本原理
单点定位的误差主要来源于大气延迟、卫星钟差和多路径效应等因素。
误差来源
单点定位适用于精度要求不高的户外活动，如徒步旅行和一般导航。
应用场景
由于误差较大，单点定位无法满足高精度测量的需求，如地质勘探和精密工程测量。
技术限制
差分定位
WAAS通过地面站和卫星的配合，为GPS信号提供实时的误差修正，增强定位的准确性和可靠性。
广域增强系统（WAAS）
PPK技术在事后处理中应用差分数据，适用于无法实时获取改正信息的场合，如地质勘探和考古。
后处理动态差分定位（PPK）
RTK技术通过实时接收来自基准站的改正信息，提高定位精度至厘米级，广泛应用于测绘和农业。
实时动态差分定位（RTK）
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网络定位
通过探测周围Wi-Fi热点的位置信息，实现快速定位，常用于智能手机和移动设备。
Wi-Fi定位技术
利用移动通信网络的信号塔进行定位，适用于室内或GPS信号弱的环境。
蜂窝网络定位
通过地面基站辅助，提高GPS信号接收速度和定位精度，尤其在城市高楼间。
辅助GPS定位
GPS测量技术
章节副标题
肆
静态测量
01
静态测量的定义
静态测量是一种高精度GPS测量方法，需要接收机在观测点上静止不动，进行长时间数据采集。
03
静态测量的操作流程
操作包括架设GPS天线、初始化接收机、进行长时间观测、数据下载和后处理等步骤。
02
静态测量的应用场景
在大地测量、地壳形变监测等领域，静态测量因其高精度而被广泛应用，如地震监测站的基准网建设。
04
静态测量的优势与局限
静态测量能提供毫米级精度，但成本高、作业时间长，适用于要求高精度的静态点位测量。
动态测量
使用GPS进行实时动态定位，能够实时获取移动物体