GPS导航基本原理复习1

GPS 导航基本原理复习(2008-6-11)

1. 简述全球定位系统GPS 实现定位的几何原理（球面相交于一点）以及三角矢量法（试

以简图辅助说明）。

2. 什么叫做全球定位系统（GPS ）？它能提供什么服务？（它的基本任务是什么？）

3. GPS 定位系统有哪几部分组成？简述每个组成部分的功能？GPS 全球定位系统中常提

及用户位置，阐述你对“位置”这一概念的理解（或它包含哪些要素？）阐述你对GPS 如何实现“定位”这一概念的理解？三球面相交的几何意义（点）？矢量三角形的解算？已知什么？求什么？三个值(,,)i i i x y z 三个方程，测三颗星得三个伪距j

i ρ(1,2,3)j =。 4. ① GPS 全球定位系统中为什么要涉及到空间坐标系，时间坐标系。即：时空参考系在

GPS 中的作用？

② 天球坐标系OXYZ 是如何定义的？某点P 在协议天球坐标系I 中的位置

(,,)T I X Y Z 在坐标系T 中的位置为(,,)T T x y z ，

坐标变换矩阵T

I C ，写出相应的坐标变换关系式；

③ 若由(1)系绕其Y 轴转过y ?，到达(2)系，请写出坐标变换矩阵21()y C ?。

④ 协议天球系()I 与真天球系()t 之间存在哪两种运动？写出有协议天球系()I 到真天球系()t 的坐标变换表达式。

⑤ 协议地球系()T 与协议天球系()I 之间的坐标变换式？ ② 答：

3()T t M

t M I T

I

x X y M R GAST C C Y z Z ??

??

????=??

??????????

5. 格林威治恒星时（GAST ）是如何定义的？它有什么作用？

6. 写出全球定位时间系统（GPST ）的定义式，简述你对它的理解？

7. 绕地球飞行的GPS 卫星其地心矢径为r ，其速度矢为r

，有关系式 r r h ?=

其中，h 为常值矢量，请阐述你对（常值矢量）该关系式的理解。,,A B C 是h

在地心惯性系下的三维投影，h

确定，即,,A B C 也是唯一的确定，由（3.11）式，说明Ω和i 由h

唯一确定。即卫星的飞行平面在()I OXYZ 系中唯一确定：Ω：升交点赤经。i ：

轨道面倾角。

8. GPS 卫星的运行速度如何？它的周期表达式是什么？

1

2

ds h dt = 2234T a πμ=

（3.37） 9. 卫星的无摄运动可由一组轨道参数来描述，它们是：,,,,i a e w f Ω和，请画出简图叙述

它们的各参数的名称以及涵义。

10. 偏近点角E 是如何定义的？画出简图说明之。平近点角M 的定义式是什么？

()

p M n t t =- （3.51）

11. 写出平近点角M 与偏近点角E 的关系式为；如何求E ？即开普勒方程：

s i n ()

p E e E n t t -=- 或 sin E M e E =+ （3.53）

12. 如何求某时刻t 的真近点角f ？（给出由t 求f 的步骤）

()22f E tg

= （3.43） 13. 卫星在近地点轨道直角坐标系()s 中的位置为：

122cos()(1)sin 0s

E e x y a e E z -??????????=-????????????

（3.56） 写出它在协议天球坐标系()I 中的位置表达式：再写出它在协议地球系()T 中的表达式？

有 I

s

I s

x X y C Y z Z ??

??

????=????????????

313()()()I

s C R R i R ω=-Ω--

写出3()R -Ω的具体表达式。

14. GPS 卫星发射的信号中包含哪些成分？它们各有什么作用？ 三种：D 码 数据码 基常信号—包括与导航有关的信息，等等…

测距码 (/,)C A P

载波信号 12(,)L L ， 等等…

15. GPS 接收机如何判断收到的信号属于哪颗卫星？

码分多址概念…

16. 码相关的相关函数公式是什么？ ()A D

R A D

τ-=

+ ，两组伪随机码F τ对齐时，其中： A 为相同的码元之个数。D 为不相同的码元之个数。

请用此相关函数公式来说明：使用GPS 卫星测距码(/,)C A P 与GPS 接收机复制的测距码(/,)C A P 进行测距的工作原理

17. GPS 导航定位的 ??

???

观测量(3),(4)可不写

观测方程

（P91)误差分析

18. 利用GPS 卫星信号进行测距定位时，主要观测量有哪几种？

,,00()()()()(5.11)

()()()()()

j j j j i i i i T i I j j j j j

i i i i i t R t c t t t t t t t t t ρδ?δ??=++?+??=Φ-N =N -+?测码伪距观测量：测相伪距观测量：

()()()j

j

j

i i i t t t δ??Φ=N +整周

非整

00()()j

j

i i t t t N +N -整模

可观

试用简图来说明测相伪距观测量()j

i t ?，并说明其中各项的几何意义（画图）？

19. ①写出测码伪距观测方程，并叙述其中各项的物理意义？

)()()()(,,t t t c t R t j I i j T i i j i j i ?+?++=δρ

②叙述测码伪距观测方程线性化的思路：

③阐述如何用测码伪距观测方程去解算测站i T 的位置 ????

??????i i i z y x 设：???

???

?????=0000i i i i z y x R (a)可求出与????

??????j j j z y x 之间的的j

i R 0距离

(b)可求出两点(,)j

i T S 决定之直线对于,,x y z 轴之方向数：,,i i i l m n ?

?

?

有式：

()()()()()()i i i o i i i i i x t t l t m t n t y z δρρδδ?????

??

????=-+????

????

误差项 (5.45)

20. 关于GPS 观测量的误差有哪几类：并分类简要说明之。

①与GPS 卫星有关的误差——??

?星历误差

星种误差

②与GPS 卫星信号传播有关的误差——??

???

电离层折射的影响对流层折射的影响多路径效应的影响

③与GPS 接收机有关的误差——

④其它误差地球自转的影响，相对论效应，

i t δ??

??

???观测误差（天线安装精度）接收机钟差,天线相位中心载波相位观测量中的整周未知数

21. 关于差分GPS 的概念：

①差分GPS 的必要条件是什么？（基准站，测定了它的精确位[]0000,,T

i i i i R x y z =） ②差分GPS 有两种，一为伪距差分，一为位置差分，分别说明它们能提高用户测量精度的原因。（或说明其工作原理）

北斗gps卫星定位系统定位原理

网址：https://www.wendangku.net/doc/7e11890784.html, 北斗gps卫星定位系统定位原理 北斗卫星定位系统哪家好？北斗卫星定位系统的原理是什么？八杰科技为您解答。 定位原理 35颗卫星在离地面2万多千米的高空上，以固定的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。 由于卫星的位置精确可知，在接收机对卫星观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X,Y,Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。 事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成

网址：https://www.wendangku.net/doc/7e11890784.html, 若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。 卫星定位实施的是“到达时间差”（时延）的概念：利用每一颗卫星的精确位置和连续发送的星上原子钟生成的导航信息获得从卫星至接收机的到达时间差。 卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号，供接收机接收。由于传输的距离因素，接收机接收到信号的时刻要比卫星发送信号的时刻延迟，通常称之为时延，因此，也可以通过时延来确定距离。卫星和接收机同时产生同样的伪随机码，一旦两个码实现时间同步，接收机便能测定时延；将时延乘上光速，便能得到距离。 每颗卫星上的计算机和导航信息发生器非常精确地了解其轨道位置和系统时间，而全球监测站网保持连续跟踪。 卫星导航原理 踪卫星的轨道位置和系统时间。位于地面的主控站与其运控段一起，至少每天一次对每颗卫星注入校正数据。注入数据包括：星座中每颗卫星的轨道位置测定和星上时钟的校正。这些校正数据是在复杂模型的基础上算出的，可在几个星期内保持有效。 卫星导航系统时间是由每颗卫星上原子钟的铯和铷原子频标保持的。这些星钟一般来讲精确到世界协调时（UTC）的几纳秒以内，UTC是由美国海军观象台的“主钟”保持的，每台主钟的稳定性为若干个10^-13秒。卫星早期采用两部铯频标和两部铷频标，后来逐步改变为更多地采用铷频标。通常，在任一指定时间内，每颗卫星上只有一台频标在工作。 卫星导航原理：卫星至用户间的距离测量是基于卫星信号的发射时间与到达接收机的时间之差，称为伪距。为了计算用户的三维位置和接收机时钟偏差，伪距测量要求至少接收来自4颗卫星的信号。

实验报告GPS静态测量

实验四GPS静态测量 一、实验目的 实验的目的是使学生了解采用GPS定位技术建立工程控制网的过程，使所学理论知识与实践相结合，巩固和加深对新知识的理解，增强学生的动手能力，培养学生解决问题、分析问题的能力。通过学习，应达到如下要求： 1、熟练掌握GPS接收机的使用方法，外业观测的记录要求。选点、埋石的要求。 2、合理分配时段、掌握星历预报对时段的要求。PDOP值的大小对观测精度的影响，图形结构的设计及外业工作。外业观测时手机或对讲机的合理应用。 3、掌握GPS控制测量数据处理处理的流程，能独立完成基线解算及网平差 二、实验地点： 城市学院校区内，实验学时：4小时 三、实验前的准备工作 1、实验内容介绍：对实验的任务和意义作好充分了解。 2、使用的仪器及物品：GPS接收机（含电池）、基座、脚架若干台，作业调度表，外业观测手簿，小钢尺，铅笔，安装有传输软件和数据处理软件的计算机，数据传输线若干根，便携式存储器。 3、搜集资料 ①广泛收集测区及其附近已有的控制测量成果和地形图资料 a．控制测量资料包括成果表、点之记、展点图、路线图、计算说明和技术总结等。收集资料时要查明施测年代、作业单位、依据规范、坐标系统和高程基准、施测等级和成果的精度评定。 b．收集的地形图资料包括测区范围内及周边地区各种比例尺地形图和专业用图，主要查明地图的比例尺、施测年代、作业单位、依据规范、坐标系统、高程系统和成图质量等。 c．如果收集到的控制资料的坐标系统、高程系统不一致，则应收集、整理这些不同系统间的换算关系。 （注：本实验采用地科系2013年5月建立的校园控制网资料） ②收集有关GPS测量定位的技术要求 通过参考测量规范，收集有关的测量技术要求。GPS测量规范包括： a．《全球定位系统GPS测量规范》GB/T 18314-2009 b.《工程测量规范》 GB 50026-2007

卫星导航仪导航定位方法与原理

先说一下GPS卫星导航定位的原理，如果用学术上的语言来说，是一个相当复杂的过程。但通俗的来说，也相当简单。 一个是地面发射器,一个是卫星接收器。比方说发射器叫"A",GPS卫星接收器叫"B",这样不间断的发射与接收(A-B,B-A)，就形成了一个环路,类似主动雷达(也叫一次雷达),这样就可以将发射信号琐定。 至于导航方法，其实就更简单了,在发射与接收的环路过程中增加了软件系统,比方说发射与接收信号的地面与卫星的高度,路线,距离等等,这样通过软件系统来达到计算后就产生了数据,这些数据就是GPS使用者所需要的!例如地图导航,通过计算后的数据再转换成地图比例就可以准确的定位了! 另外不得不提的是GPS卫星定位车载终端设备。 车载终端设备是GPS车辆监控管理系统的前端设备，安装在被监控的车辆上。车载终端还可以隐秘地安装在各种车辆内，同时与车辆本身的油路、电路、门磁及车上的防盗器相连，可对车辆进行全方位的掌控。 车载终端设备主要由GPS接收机，GSM/GPRS收发模块，主控制模块及汽车防盗器、外接探头等各种外接设备组成。 GPS模块接收卫星的定位信号运算出自身的位置（经度、纬度、高度）、时间和运动状态（速度、航向），每秒1次送给单片机并存储，以便随时提供定位信息。MCU单片机控制整个车载台的协调工作。GSM/GPRS模块负责无线的收发传输。FSK部分负责对数据的调制解调，接收中心的指令数据和发射车载台的报警等信息。 话音控制部分用于控制免提话筒耳机，监听MIC，FSK调制解调信号的缓冲，放大，匹配，转换等功能。数字逻辑控制部分用于各种输入，输出的电平，脉冲信号的缓冲与驱动。电源及省电控制部分用于对汽车电平与后备电平的自动切换，稳压滤波并通过车匙及报警器的触发控制睡眠与苏醒。汽车防盗器部分负责对各探头的采集分析完成盗车报警的所有功能。双控熄火/断油路控制器受控于监控中心及汽车报警器。

GPS单点定位实验报告

GPS原理与应用实验题目：GPS单点定位 专业：测绘工程 班级：12-01 学号：2012212600 姓名：王威 指导教师：陶庭叶 时间：2014.11

目录 一、实验目的 (3) 二、实验原理 (3) 三、实验内容 (3) 四、实验效果图 (9) 五、实验总结 (9)

一．实验目的 1.深入了解单点定位的计算过程； 2.加强单点定位基本公式和误差方程式，法线方程式的记忆； 3.通过上机调试程序加强动手能力的培养。 二．实验原理 一个接收机接受三个火三个以上卫星信号，得出卫星坐标和伪距，利用间接平差计算接收机的坐标。 三．实验内容 1.程序流程图 2、实验数据

3、实验程序代码 Private Sub Command1_Click() CommonDialog1.Filter = "TXT files|*.txt|" CommonDialog1.FilterIndex = 1 CommonDialog1.ShowOpen Open https://www.wendangku.net/doc/7e11890784.html,monDialog1.FileName For Input As #1 Do While Not EOF(1) Line Input #1, Text textbuff = textbuff + Text + vbCrLf Loop Close #1 kk = MSFlexGrid1.Rows - 1 Dim a ReDim a(kk - 1) a = Split(textbuff, vbCrLf) For j = 1 To kk For i = 1 To 5 MSFlexGrid1.TextMatrix(j, i) = a(j - 1 + 5 * (i - 1)) Next i Next j For k = 1 To kk MSFlexGrid1.TextMatrix(k, 0) = "第" & k & "个点" Next k MSFlexGrid1.TextMatrix(0, 1) = "X" MSFlexGrid1.TextMatrix(0, 2) = "Y" MSFlexGrid1.TextMatrix(0, 3) = "Z" MSFlexGrid1.TextMatrix(0, 4) = "伪距" MSFlexGrid1.TextMatrix(0, 5) = "钟差" End Sub

北斗卫星导航系统定位原理及应用

xxxx导航系统定位原理及其应用 北斗卫星定位系统是由中国建立的区域导航定位系统。该系统由四颗（两颗工作卫星、2颗备用卫星）北斗定位卫星（北斗一号）、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，授时精度可达数十纳秒(ns)的同步精度，北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。美国的GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m，C/A码目前己由25-100m提高到12m，授时精度日前约20ns。。 北斗一号导航定位卫星由中国空间技术研究院研究制造。四颗导航定位卫星的发射时间分别为： 2000年10月31日； 2000年12月21日； 2003年5月25日， 2007年4月14日，第三、四颗是备用卫星。2008年北京奥运会期间，它将在交通、场馆安全的定位监控方面，和已有的GPS卫星定位系统一起，发挥?双保险?作用。北斗一号卫星定位系统的英文简称为BD，在ITU（国际电信联合会）登记的无线电频段为L波段（发射）和S波段（接收）。北斗二代卫星定位系统的英文为Compass（即指南针），在ITU登记的无线电频段为L波段。北斗一号系统的基本功能包括： 定位、通信（短消息）和授时。北斗二代系统的功能与GPS相同，即定位与授时。 其工作原理如下： ?北斗一号?卫星定位系出用户到第一颗卫星的距离，以及用户到两颗卫星距离之和，从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面，和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值，又可知道用户出于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标，这个坐标

GPS实验报告

实验一 GPS静态定位数据采集 一、实验目的和要求 1. 练习GPS天线的整平、对中、安装； 2. 练习GPS接收机静态系统配置与连接； 3. 了解GPS接收机静态系统参数设置； 4. 掌握GPS接收机测站信息采集与设置； 5. 熟悉GPS接收机静态数据采集观测信息评价方法 6.通过课程实验，加深对卫星导航定位基本理论的理解，提高综合创新能力。熟练 掌握GPS仪器设备的使用方法，并且能独立完成GPS数据后处理工作，得到可靠的点位坐 标 二.实验仪器 1.华测X90接收机一台 2.脚架一个 3.电池一个 4.基座一个 5.2米钢尺一把 三．实验内容 1.认识华测X90 GPS接收机的各个部件。 2.掌握GPS接收机各个部件之间的连接方法。 3. 熟悉GPS接收机前面板各个按键的功能。 4. 熟悉GPS接收机后面板各个接口的作用。 5.学会使用GPS接收机查看天空GPS卫星的分布状况、PDOP值以及测站经纬度。 6.学会使用GPS接收机采集数据，并给采集的数据编辑文件名；学会GPS接收机天线 高的输入方法。 四.实验步骤 1、GPS接收机安置 a). 作业员到测站后应先安置好接收机使其处于静置状态，然后再安置天线； b).天线用脚架直接安置在测量标志中心的垂线方向上，对中误差应≤3mm。 天线应整平，天线基座上的圆气泡应居中； c).天线定向标志应指向正北，定向误差不宜超过±5°。对于定向标志不明 显的接收机天线，可预先设置标记。每次应按此标记安置仪器。 d)每时段开机前，作业员应先量取天线高,结束后再量一次天线高，取平均值作为该观测时段的天线高 2.华测GPS X90的使用 a)按下电源键开始观测 b）常按切换键直至切换到静态观测 c）各接受机同时开始观测，观测45分钟左右，关机结束观测任务，整理仪 器

GPS_GLONASS单点定位的数据处理

GPS G LO NASS单点定位的数据处理 高星伟 葛茂荣 (中国测绘科学研究院　100039)　(清华大学土木工程系　100084) 【摘　要】　本文讨论了GPS、GLONA SS及GPS GLONA SS伪距单点定位的数学模型和数据处理方法,分析了定位结果的精度。 GPS和GLONA SS分别是美国和前苏联(现由 俄罗斯负责)研制的全球卫星导航系统,两个系统的 构成、定位原理很相似。目前GPS系统已进入正常 工作阶段,而GLONA SS系统的可用性则有待于进 一步完善。但是GPS的SA和A S措施,使民用用户 的实时定位精度降低到100m,同时GPS系统的21 个卫星覆盖并不能保证在全球范围内实现用户定位 的自主完备性监测RA I M。因此,基于GPS和 GLONA SS两个卫星定位系统的全球导航卫星系统 GN SS是现代定位技术的一个发展方向。与单独的 GPS或GLONA SS系统相比,双卫星定位系统的可 用性、自主完备性和精度都有明显地提高。不管将 GLONA SS作为一个单独的卫星定位系统,还是与 GPS联合构成双卫星定位系统,研究GLONA SS定 位方法,开发GLONA SS或GPS GLONA SS数据 处理软件都是必要的。本文主要讨论GLONA SS及 GPS GLONA SS伪距单点定位问题。通过实际观测 数据的处理,分析和比较了GPS和GLONA SS及 GPS GLONA SS定位的精度。 一、数学模型 尽管GLONA SS与GPS的系统构成、定位原 理相类似,但在具体实现和数据处理上存在一定的 区别。就联合定位的数据处理而言,应考虑两个系统 的坐标系统和时间系统差异,卫星星历表示的差异 和两个系统伪距观测值的精度差异。 GPS系统中使用的是W GS284坐标系统, GLONA SS系统使用的是PZ290坐标系统,进行联 合数据处理时,必须进行坐标转换。坐标转换公式 为[1] x y z W GS284= 1.0-1.9×10-60. 1.9×10-61.00.0 0.00. 01.0 ? x y z PZ290 + 0.0 2.5 0.0 (1) GPS系统采用的是GPS时间(GPST), GLONA SS系统采用的是GLONA SS时间 (GLONA SST)。GPST与U TC相差为整数跳秒, GLONA SST与U TC相差3h。联合数据处理时,除 了要做上述时间系统转换外,还要考虑两个时间系 统可能存在的同步误差。 GPS星历给出的是卫星轨道的Kep ler根数及 其变化参数,GLONA SS星历给出的是卫星在PZ2 90坐标系中给定时刻的位置和速度及日月引力摄 动加速度。GLONA SS卫星坐标要根据卫星运动方 程用数值积分方法得出[2]。 由于在单点定位中一般把SA的影响作为观测 噪声,所以GPS观测模型的精度远远低于 GLONA SS的观测模型,必须考虑两个观测值随机 模型的差异。 根据以上讨论,GPS和GLONA SS单点定位的 观测方程为 v g i=[(x-X g i)2+(y-Y g i)2+(z-Z g i)2]1 2+ c?T g r-O g i,p g i(2) 式中,上标g表示GPS或GLONA SS,下标i为观 测值序号;(x,y,z)为测站的W GS284坐标;(X g, Y g,Z g)为卫星在W GS284坐标系中的坐标, GLONA SS卫星的坐标要用公式(1)转换到W GS2 84坐标系中;?3gp s r为接收机钟差,?3g lonass r为接收机 钟差加GPST与GLONA SST的同步误差;O g i为加 上卫星钟差、大气折射、相对论效应和地球自转改正 的伪距观测值;v g i为观测值噪声;p g i为观测值的权。 将观测方程(2)线性化,得出用于参数估计的线 性观测方程。观测方程中包括测站坐标和接收机钟 差及两个时间系统同步误差五个未知参数,用最小 二乘或滤波方法进行参数估计。 二、数据处理及结果分析 在清华大学主楼的已知点上用A ST ECH公司 的GG24型单频接收机记录了1.5h的观测数据, 采样率设为1s。GG24接收机有24个通道,可同时 8 测　绘　通　报 1999年　第4期

卫星导航定位实验报告

China University of Mining and Technology 《卫星导航定位算法与程序设计》 实验报告 学号： 07122825 姓名：王亚亚 班级：测绘12—1 指导老师：王潜心/张秋昭/刘志平 中国矿业大学环境与测绘学院 2015-07-01

实验一编程实现读取下载的星历 一、实验要求： 读取RINEX N 文件，将所有星历放到一个列表（数组）中。并输出和自己学号相关的卫星编号的星历文件信息。读取RINEX O文件，并输出指定时刻的观测信息。 二、实验步骤： 1、下载2014年的广播星历文件和观测值文件，下载地址如下： ftp://https://www.wendangku.net/doc/7e11890784.html,/gps/data/daily/2014/ 2、要求每一位同学按照与自己学号后三位一致的年积日的数据文件和星历文件，站点的选择必须选择与姓氏首字母相同的站点的数据，以王小康同学为例，学号：07123077，需下载077那天的数据。有些同学的学号365<后三位 <730，则取学号后三位-365，以姜平同学为例：学号10124455，下载455- 365=90 天的数据，有些同学的学号730<后三位<=999，则取学号后三位-730，以万伟同学为例：学号：07122854，则下载854-730 = 124天的数据。可以选择wnhu0124.14n wnhu0124.14o 根据上述要求我下载了2014年第95天的数据，选择其中的wsrt0950.14n和wsrt0950.14o星历文件。指定时刻（学号后五位对应在年积日对应的秒最相近时刻）的观测值信息如张良09123881，后五位23881，取23881-3600*6= 2281秒，6点38分01秒，最近的历元应该是6点38分00秒的数据。根据计算与我最接近的观测时刻为2014年4月5日6点20分30.00秒。 3、编程思路： 利用rinex函数读取星历文件中第14颗卫星的星历数据并输出显示。对数据执行762次循环找到对应的2014年4月5日6点20分30.00秒，并输出观测值。 4、程序运行结果：

GPS实验报告

实验一：GPS静态测量实验 实验目得：1、掌握天宝GＰS接收机得操作。 2、掌握GPS静态相对定位数据采集方法。 3、掌握卫星预报软件得使用方法。 4、掌握数据传输与后台处理软件得使用方法。 实习任务:对已有控制点进行多时段静态测量 实验步骤: ●放置脚架，对中整平，安置好仪器. ●量取天线高 ●打开接收机电源，接收机跟踪大于4颗以上卫星时,卫星指示灯慢闪；打 开数据记录灯；此时开始记录数据。（注:一定要保证数据记录灯亮，否 则没有记录数据） ●认真填写外业记录表 ●结束测量时，先关闭数据记录灯，再关闭接收机电源。 2、静态数据内业处理 (1）接收机得数据传输 关于外业观测数据得传输，比较特别得就是，Tｒimｂlｅ 5700接收机得数据传输需要安装Ｄａtａ Transfer数据传输软件才能实现传输. (2）将trimble接收机得数据文件转成RINEX格式 安装好Cｏｎｖｅrt tｏRINEＸ软件后,运行，选择好要转换得triｍｂle数据文件，如图:

点击“编辑”,对相关参数进行设置，选择观测方法为“护圏得中心",并根据外业观测记录表，填好初始天线高，点击“改正"即可。设置完成后，就就是进行格式转换了。

（3）HＧO软件,新建项目，选择相应得坐标系统 如图: （4）处理基线观测残差序列图与基线处理 这一个环节，主要就是通过查瞧基线得残差序列图来初步判断该基线得质量好坏。质量控制只作为了解,就是基线解算质量得三个恒量标准,即比率(ｒａｔio)、均方根(RMS).我们主要通过屏蔽某段信号或者某颗卫星得信号来使得ratio值与ＲMS值增大,ratio值越大越好，信号好得话，raｔｉo值一般在5０－100之间。RMS值越小越好,信号好得话,RMS值一般会在0、005左右。如图: 未屏蔽信号前:ratio值为１6,RＭＳ值为0、００６2

GPS定位原理介绍习题答案

14 全球定位系统（GPS）定位原理简介 一、填空题： 1、GPS接收机基本观测值有伪距观测值、载波相位观测值。 2、GPS接收机按用途分，可分为导航型接收机、测地型接收机、授时型接收机和姿态测量型接收机。其中测地型接收机，按载波频率又可分为单频接收机、双频接收机。 3、GPS接收机主要由GPS接收机天线、GPS接收机主机和电源三部分组成。 4、GPS定位是利用空间测距交会定点原理。 5、全球定位系统（GPS）主要由空间卫星部分、地面监控部分和用户设备三部分组成。 6、GPS卫星星座由 24颗卫星组成。其中21颗工作卫星， 3 颗备用卫星。工作卫星分布在 6 个近圆形的轨道面内，每个轨道上有 4 颗卫星。GPS工作卫星距离地面的平均高度是20200km。 7、地面监控部分按功能可分为监测站、主控站和注入站三种。 8、GPS接收机接收的卫星信号有：伪距观测值和载波相位观测值及卫星广播星历。 9、根据测距原理，GPS卫星定位方法有伪距定位法、载波相位测量定位和 G PS 差分定位。对于待定点位，根据接收机运动状态可分为静态定位和动态定位。根据获取定位结果的时间可分为实时定位和非实时定位。 10、在两个测站上分别安置接收机，同步观测相同的卫星，以确定两点间相对位置的定位方法称为相对定位。 11、载波相位相对定位普遍采用将相位观测值进行线性组合的方法。具体方法有三种，即单差法、双差法和三差法。 12、GPS差分定位系统由基准站、流动站和无线电通信链三部分组成。 13、GPS测量实施过程与常规测量一样包括方案设计、外业测量和内业数据处理三部分。 二、名词解释： 1、伪距单点定位----利用GPS接收机在某一时刻测定的四颗以上GPS卫星伪距及从卫星导航电文中获得的卫星位置,采用距离交会法求定天线所在的三维坐标. 2、载波相位相对定位----用两台GPS接收机，分别安置在测线两端(该测线称为基线)，固定不动，同步接收GPS卫星信号。利用相同卫星的相位观测值进行解算，求定基线端点在WGS一84坐标系中的相对位置或基线向量。当其中一个端点坐标已知，则可推算另一个待定点的坐标。 3、整周跳变----当GPS接收机在跟踪卫星进行载波相位测量过程中，若因某种原因引起对卫星跟踪短暂失锁，如卫星和接收机天线之间视线方向有阻挡物或接收机受到外界电磁干扰等，将造成载波相位整周观测值的意外丢失现象。这种现象称为整周跳变。 4、静态定位---进行GPS定位时，接收机的天线始终处于静止状态，用GPS测定相对于地球不运动的点位。GPS接收机安置在该点上，接收数分钟乃至更长时间，以确定其三维坐标，又称为绝对定位。 5、动态定位----进行GPS定位时，接收机的天线始终处于运动过程中，动态定位

GPS单点定位实验报告

GPS原理与应用实验题目： GPS单点定位 专业：测绘工程 班级： 12-01 学号： 00 姓名：王威 指导教师：陶庭叶 时间：

目录 一、实验目的........................................... .. (3) 二、实验原理.............................................. .. (3) 三、实验内容............................................. . (3) 四、实验效果图........................................... . (9) 五、实验总结........................................... .. (9)

一．实验目的 1.深入了解单点定位的计算过程； 2.加强单点定位基本公式和误差方程式，法线方程式的记忆； 3.通过上机调试程序加强动手能力的培养。 二．实验原理 一个接收机接受三个火三个以上卫星信号，得出卫星坐标和伪距，利用间接平差计算接收机的坐标。 三．实验内容 1.程序流程图

2、实验数据 3、实验程序代码 Private Sub Command1_Click() = "TXT files|*.txt|" = 1 Open For Input As #1 Do While Not EOF(1) Line Input #1, Text textbuff = textbuff + Text + vbCrLf Loop Close #1 kk = - 1 Dim a ReDim a(kk - 1) a = Split(textbuff, vbCrLf) For j = 1 To kk

GPS实验报告一

测绘工程学院GPS测量原理及应用 实验报告书 实验名称：GPS静态定位数据采集 专业班级：海洋101 姓名：刘健 学号：141003117 实验地点：主楼前 实验时间： 实验成绩：

一、实验目的和要求 1.练习GPS天线的整平、对中、安装； 2.练习GPS接收机静态系统配置与连接； 3.了解GPS接收机静态系统参数设置； 4.掌握GPS接收机测站信息采集与设置； 5.熟悉GPS接收机静态数据采集观测信息评价方法 二、计划与设备 1.实验时数安排为2学时、实验小组由2、4人组成，每小组可分为2个小小组，1人操作仪器，1人记录。 2.每组的实验设备为GPS接收机1台，天线1台、控制器1台、三脚架1支，记录扳1块。 3.每个实验班级。由实验室人员安置GPS接收机1台，供各小组轮流参观试用。 4.实验地点： GPS静态测量操作训练基地 三、方法与步骤 1、GPS接收机安置 （1）NovAtel RT2接收机、THALES /Ashtech Promark-2接收机 a). 作业员到测站后应先安置好接收机使其处于静置状态，然后再安置天线； b).天线用脚架直接安置在测量标志中心的垂线方向上，对中误差应≤3mm。天线应整平，天线基座上的圆气泡应居中； C).天线定向标志应指向正北，定向误差不宜超过±5°。对于定向标志不明显的接收机天线，可预先设置标记。每次应按此标记安置仪 器。 d)每时段开机前，作业员应先量取天线高，由于备有专用测高 尺，则可直接量取标志中心至天线基座天线高测量专用孔位的 距离h下，在关机后再量取一次天线高h下作较核，两次所量天 ，记录在手薄。若互差 线高互差不得大于3mm,取平均值为h 下 超限，应查明原因，提出处理意见并记入测量手薄备注栏中。 已知天线基座天线高测量专用孔至厂方指定天线高部位距离为 ，则天线高按下式计算： h 上 h=h上+h下 天线类型h上(m) 502双频天线0.375

北斗卫星定位系统工作原理.doc

北斗卫星定位系统工作原理 北斗卫星定位系统是全球卫星定位系统的一种，他工作的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）：当北斗卫星行为系统的卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。北斗卫星定位系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。C/A码频率1.023MHz,重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于30 0m；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0. 1微秒，相当于30m。而Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。前三帧各10个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。后两帧共15000b。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，

其中最重要的则为星历数据。当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。可见北斗卫星定位系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。 工作原理1 北斗卫星定位系统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）；以及北斗卫星定位系统信息，如卫星状况等。 北斗卫星定位系统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0A码测得的伪距称为UA码伪距，精

GPS实验报告

实验一：GPS静态测量实验 实验目的：1、掌握天宝GPS接收机的操作。 2、掌握GPS静态相对定位数据采集方法。 3、掌握卫星预报软件的使用方法。 4、掌握数据传输与后台处理软件的使用方法。 实习任务：对已有控制点进行多时段静态测量 实验步骤： ●放置脚架，对中整平，安置好仪器。 ●量取天线高 ●打开接收机电源，接收机跟踪大于4颗以上卫星时，卫星指示灯慢闪； 打开数据记录灯；此时开始记录数据。（注：一定要保证数据记录灯亮，否则没有记录数据） ●认真填写外业记录表 ●结束测量时，先关闭数据记录灯，再关闭接收机电源。 2. 静态数据业处理 （1）接收机的数据传输 关于外业观测数据的传输，比较特别的是，Trimble 5700接收机的数据传输需要安装Data Transfer数据传输软件才能实现传输。 (2)将trimble接收机的数据文件转成RINEX格式 安装好Convert to RINEX软件后，运行，选择好要转换的trimble数据文件，如图：

点击“编辑”，对相关参数进行设置，选择观测方法为“护圏的中心”，并根据外业观测记录表，填好初始天线高，点击“改正”即可。设置完成后，就是进行格式转换了。

（3）HGO软件，新建项目，选择相应的坐标系统 如图： (4)处理基线观测残差序列图和基线处理 这一个环节，主要是通过查看基线的残差序列图来初步判断该基线的质量好坏。质量控制只作为了解，是基线解算质量的三个恒量标准，即比率（ratio）、均方根（RMS）。我们主要通过屏蔽某段信号或者某颗卫星的信号来使得ratio 值和 RMS值增大，ratio值越大越好，信号好的话，ratio值一般在50-100之间。RMS值越小越好，信号好的话，RMS值一般会在0.005左右。如图:

导航与定位实验报告

导航与定位上机实习报告 学生姓名：孔令周 班学号：20101002021/11610211 指导教师：黄鹰、徐战亚 中国地质大学（武汉）信息工程学院 2011年7月

实习一 GPS设备使用 【实验目的】 （1）熟悉GPS设备的使用 （2）熟悉GPS绝对静态定位和绝对动态定位 （3）使用GPS设备得出某一点、某一线、某一面的相关数据 【实验设备】 动态GPS接收机、静态GPS接收机、天线、GPS定位设备 由于设别数目的限制，这次实习改用一个google的软件，获得GPS数据，此图为软件中的一张截图，上面显示了精准度157feet，卫星数目，每颗卫星的信号强度， 这张图则显示了所在地的经度和纬度分别为东经114度23分30.013秒北纬30度31分19.809秒。

【实验步骤】 时间：2012年9月2日中午12点30开始，下午三点中结束。 内容： 1、测量点：测量点在北区，从艺术与传媒学院开始，经过北宗，北区食堂， 北门，北区体育馆直到图书馆这一段路程，整个路线成G字型（如下图）。 2、测量线：线的话主要是艺术与传媒学院到北宗与隧道口延伸的路相交的 丁字路口，然后从该路口一直到北区食堂下面，在就走向北区校门，进 而转向体育馆侧边的路，绕过体育馆到达图书馆正门这样一个路线（如 下图）。 3、测量面：该路线主要包括了图书馆，北区篮球场，排球场，北一楼，北 区图书馆，经管院楼还有外国语学院楼。

【实验结果】 部分数据（全部数据在GPS_DATA.xls中）：

实习二GPS定位接口解析与开发 【实验题目】 GPS信号解析 编写小程序读取GPS信号并进行解析，将解析结果以一定形式展现出来。 根据老师用GPS导航仪测量得到的测量数据进行解析，将track.txt中的数据进行解析，根据不同的格式按照NMEA-0183协议对导航电文进行GPS信息的解析： 1、使用语言不限：C ，C++ ，C# ，JA V A 2、对于获取信号可采用以一定时间间隔读取文件中GPS信号的形式代替从串口中读取 信号。 3、该实验基本要求能解析出空间信息（即解析GPRMC格式的GPS信号），其他信号格 式的解析以及星历图的绘制可在完成基本要求之后进行扩展。 4、对解析出来的数据进行画图处理，得到真正的轨迹。 【实验原理】 GPS设备通过对接收到的导航电文进行分析处理，计算出设备所在的经纬度、海拔、航速、航向等空间信息，并按照规定的协议将空间信息以及卫星信息进行组织，将有组织的数据解析出来然后做应用。 【实验设计】 1、设计思想 根据提供的txt文档，实现程序与文件之间的通信，读取txt中的内容，然后根据GPS

卫星定位系统原理及各国发展的历史

简述:卫星定位系统原理及各国发展的历史 1、子午卫星导航系统（NNSS） 该系统又称多普勒卫星定位系统，它是58年底由美国海军武器实验室开始研制,于6 4年建成的“海军导航卫星系统”（Navy Navigation Satellite System）。这是人类历史上诞生的第一代卫星导航系统。 1957年10月前苏联成功发射了第一颗人造卫星后，美国霍普金斯大学应用物理实验室的吉尔博士和魏分巴哈博士对卫星遥测信号的多普勒频移产生了浓厚的兴趣。经研究他们认为：利用卫星遥测信号的多普勒效应可对卫星精确定轨；而该实验室的克什纳博士和麦克卢尔博士则认为已知卫星轨道，利用卫星信号的多普勒效应可确定观测点的位置。霍普金斯大学应用物理实验室研究人员的工作，为多普勒卫星定位系统的诞生奠定了坚实的基础。而当时美国海军正在寻求一种可以对北极星潜艇中的惯性导航系统进行间断精确修正方法，于是美国军方便积极资助霍普金斯大学应用物理实验室开展进一步的深入研究。1958年12月在克什纳博士的领导下开展了三项研究工作：①研制卫星；②建立地球重力场模型以便卫星的精确定轨和准确预报卫星的空间位置；③研制多普勒接收机。经过众人的努力子午卫星导航系统于1964年1月正式建成并投入军方使用，直至1967年7月该系统才由军方解密供民间使用。此后用户数量迅速增长，最多达9.5万户，而军方用户最多时只有650个，不足总数的1%，可见因生产的需要民间用户远远大于军方。 1.1 子午卫星导航系统的组成 （1）卫星星座：子午卫星星座，由六颗独立轨道的极轨卫星组成。 在设计上要求卫星的轨道的偏心率为零，轨道倾角i =90°；卫星运行周期为T=107 m；卫星高度约为H=1075km；按理论上的设计，六颗卫星应当均匀分布在相互间隔为3 0度轨道平面上。但由于早期卫星入轨精度不高，各卫星周期、倾角、偏心率都存在不同程度的误差，故各卫星轨道进动的大小和方向也都不尽相同，这样经过一段时间后各卫星轨道间的间距就变得疏密不一。因而地面可观测卫星的时间分布就变得更加没有规律，中纬度地区的用户平均1.5小时左右可以观测到一颗卫星，有时在高纬上空可出现多颗卫星造成信号的互相干扰（此时必须将信噪比差的卫星关闭避免干扰）；但在低纬度地区最不利时要等待10小时才能观测到卫星。

GPS 实验报告

GPS实习报告 学院：资源与环境学院 专业：测绘工程 班级： 姓名： 学号： 指导老师：

第一部分：GPS控制网外业观测设计 一项目概况 这次实习是由张老师带领我们在学校及其周围进行GPS测量。本次实习包括GPS静态观测，GPS实习差分动态测量（RTK），手持便携GPS导航的认识与应用。这些实习巩固、扩大和加深我们从课堂上所学理论知识，获得测量工作的初步经验和基本技能，着重培养我们的独立工作能力，进一步熟练掌握测量仪器的操作技能，提高运用理论及计算能力。工程测区：华北水利水电学院，东风渠，黄河测绘局等地区。 测区概况：地势较为平坦，测区内高楼比较多。有一条河渠横穿过测区。 项目开始时间：2013年3月9日 项目结束时间：2013年3月17日 二技术依据 （1）采用西安80坐标系 （2）《全球定位系统（GPS）测量规范》 三现有测绘资料 （1）《全球定位系统（GPS）测量规范》 （2）已知点位信息 四选点情况 本次选点是由张老师选定，共有8个点位，分布在学校及其周

围，。点位远离大功率无线电发射机，避开了大型建筑物，减少了多路径效应，视野开阔，适合进行GPS观测。具体情况如下： 观测方案及质量控制方法 1，采样间隔15s，截至高度角为15°。 2，观测期间不得在天线附近50m范围内使用电台，不得在10m范围内使用对讲机或手机。 3，用于GPS基准网观测的接收机必须是符合GPS规范要求的双频机，

其标称精度为5mm+-1*10 -6。 五观测方案及质量控制方法 本次实习的精度为E级，由三台GPS同步接收机，组成同步闭合环进行同步观测，每一时段观测50分钟以满足精度要求。每时段观测前后都应量取一次仪器高。 为提高观测质量，同一时段观测过程中不允许出现接收机重新启动，进行自测试，改变卫星高度角，改变数据采样间隔，关闭或删除文件等操作。 五提交成果资料 （1）点之记 （2）G PS静态测量外业观测手簿 （3）G PS实习报告 第二部分：GPS网控制网技术总结 一外业观测情况 本次测量时采用的是， Trimble GPS接收机三台。采用同步观测的相对定位方法，从而保证了卫星星历误差、卫星钟误差、电离层延迟等误差的强相关性，通过差分的方法来消除这些误差。 观测时为了保证测量的精度时段长度规定为50分钟。按照静态定位的测量原理，测量时观测的最少卫星数位四个。 外业观测时需要对GPS接收机进行以下设置： (1)调度安排，确定每台接收机观测的测站，开机时间，搬站情

GPS导航定位原理以及定位解算算法之欧阳家百创编

GPS导航定位原理以及定位解算算 法 欧阳家百（2021.03.07） 全球定位系统(GPS)是英文Global Positioning System的字头缩写词的简称。它的含义是利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。它是由美国国防部主导开发的一套具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航定位系统。 GPS用户部分的核心是GPS接收机。其主要由基带信号处理和导航解算两部分组成。其中基带信号处理部分主要包括对GPS卫星信号的二维搜索、捕获、跟踪、伪距计算、导航数据解码等工作。导航解算部分主要包括根据导航数据中的星历参数实时进行各可视卫星位置计算；根据导航数据中各误差参数进行星钟误差、相对论效应误差、地球自转影响、信号传输误差(主要包括电离层实时传输误差及对流层实时传输误差)等各种实时误差的计算，并将其从伪距中消除；根据上述结果进行接收机PVT（位置、速度、时间）的解算；对各精度因子(DOP)进行实时计算和监测以确定定位解的精度。本文中重点讨论GPS接收机的导航解算部分，基带信号处理部分可参看有关资料。本文讨论的假设前提是GPS接收机已经对GPS卫星信号进行了有效捕获和跟踪，对伪距进行了计算，并对导航数据进行了解码工作。

1 地球坐标系简述 要描述一个物体的位置必须要有相关联的坐标系，地球表面的GPS接收机的位置是相对于地球而言的。因此，要描述GPS接收机的位置，需要采用固联于地球上随同地球转动的坐标系、即地球坐标系作为参照系。 地球坐标系有两种几何表达形式，即地球直角坐标系和地球大地坐标系。地球直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z 轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林威治子午圈的交点(即0经度方向)，Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系(即指向东经90度方向)。 地球大地坐标系的定义是：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球的短轴与地球自转轴重合。地球表面任意一点的大地纬度为过该点之椭球法线与椭球赤道面的夹角φ，经度为该点所在之椭球子午面与格林威治大地子午面之间的夹角λ ，该点的高度h为该点沿椭球法线至椭球面的距离。设地球表面任意一点P在地球直角坐标系内表达为P( x，y，z )，在地球大地坐标系内表达为P ( φ，λ，h)。则两者互换关系为：大地坐标系变为直角坐标系： （1）式中：n为椭球的卯酉圈曲率半径，e为椭球的第一偏心 率。若椭球的长半径为a，短半径为b，则有

实验一-华测GNSS手持GPS的基本操作及面积测量

实验一-华测GNSS手持GPS的基本操作及面积测量

《3S技术》课程实验报告 学生姓名： 学号： 专业： 年级: 指导老师: 赖日文副教授 福建农林大学林学院

实验一手持GPS的基本操作及面积测量 一、实验目的 1、了解GPS的操作原理； 2、掌握手持GPS界面设置； 3、掌握手持GPS的初始化设置； 4、掌握如何采集点、线、面； 5、掌握如何利用手持GPS进行面积和线路周长的测量。 二、GPS系统的组成 GPS由三个独立的部分组成： 1、空间星座部分：21颗工作卫星，3颗备用卫星。 2、地面监控部分：1个主控站，3个注入站，5个监测站。 3、用户设备部分：即GPS接收机，接收GPS卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。 三、GPS定位原理 GPS的基本定位原理是：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。

四、实验仪器 华测LT500T亚米级手持GNSS接收机 五、实验步骤 1、按钮操作 华测LT500T亚米级手持GNSS接收机 A Windows 键 B 电源按钮 C 左菜单键 D 右菜单键 E 确定键 F 电源信号 灯 G GPS信号 灯 H WLAN信 号灯 I USB及 SD卡插槽(底部) 2、主要参数 表1 华测LT500T亚米级手持GNSS接收机主要参数一览表 型号LT500T 通道220

3、操作步骤 （1）打开MapCloud2.0软件（2）点击新建工程（或打开工程）