GPS接收机的结构原理

GPS接收机的结构原理

2013-07-02 10:57:22来源: 中国卫星导航定位协会

1、GPS接收机的基本结构

GPS接收机主要由GPS接收机天线单元、GPS接收机主机单元和电源三部组成。天线单元的主要功能是将GPS卫星信号非常微弱的电磁波转化为电流，并对这种信号电流进行放大和变频处理。而接收机单元的主要功能是对经过放大和变频处理的信号电源进行跟踪、处理和测量，图1描述了GPS信号接收机的基本结构。

图1 GPS接收机的基本结构

如果把GPS接收机作为用户测量系统，那么按其构成部分的性质和功能，可分为硬件部分和软件部分。

硬件部分，主要系指上述天线单元、接收单元的硬件设备。而软件部分是支持接收机硬件实现其功能，并完成各种导航与定位任务的重要条件。一般来说，软件包括内软件和外软件。所谓内软件是指诸如控制接收机信号通道按时序对各卫星信号进行量测的软件以及内存或固化在中央处理器中的自动操作程序等。这类软件已和接收机融为一体。而外软件主要是指观测数据后处理的软件系统，

这种软件一般以磁盘方式提供。如果无特别说明，通常所说接收设备的软件均指后处理软件系统。

软件部分是构成现代GPS测量系统的重要组成部分之一。一个功能齐全、品质良好的软件，不仅能方便用户使用，满足用户的各方面要求，而且对于改善定位精度，提高作业效率和开拓新的应用领域都具有重要意义。所以，软件的质量与功能已成为反映现代GPS测量系统先进水平的一个重要标志。

2 天线单元

天线单元由接收天线和前置放大器两个部件组成，如图2所示。其基本功能，是接收GPS卫星信号，并把卫星信号的能量转化为相应的电流量，经过前置放大器，将微弱的GPS信号电流予以放大，

送入频率变换器进行频率变换，以便接收机对信号进行跟踪和量测。

图2天线单元基本结构

2.1 对天线的要求

(1)天线与前置放大器一般应密封为一体。以保障其在恶劣的气象环境中能正常工作，并减少信号损失。

(2)天线均应成全圆极化。使天线的作用范围为整个上半球，在天顶处不产生死角，以保证能接收来自天空任何方向的卫星信号。

(3)天线必须采取适当的防护和屏蔽措施。以最大限度地减弱信号的多路径效应，防止信号被干扰。

(4)天线的相位中心与几何中心之间的偏差应尽量小，且保持稳定。由于GPS测量的观测量，是以天线的相位中心为准的，而在作业过程中，应尽可能保持两个中心的一致性和相位中心的稳定。

2.2天线的类型

目前，GPS接收机的天线有多种类型，其基本类型见图3所示。

图3 天线类型

(1)单极天线。这种天线属单频天线，具有结构简单，体积小的优点。需要安装在一块基板上，以利于减弱多路径的影响。

(2)螺旋形天线。这种天线频带宽，全圆极化性能好，可接收来自任何方向的卫星信号。但也属

于单频天线，不能进行双频接收，常用作导航型接收机天线。

(3)微带天线。微带天线是在一块介质板的两面贴以金属片，其结构简单且坚固，重量轻，高度低。既可用于单频机，也可用于双频机，目前大部分测量型天线都是微带天线。这种天线更适用于飞

机、火箭等高速飞行物上。

(4)锥形天线。这种天线是在介质锥体上，利用印刷电路技术在其上制成导电圆锥螺旋表面，也称盘旋螺线型天线。这种天线可同时在两个频道上工作，主要优点是增益性好。但由于天线较高，而且螺旋线在水平方向上不完全对称，因此天线的相位中心与几何中心不完全一致。所以，在安装天线时要仔细定向，使之得以补偿。

(5)带扼流圈的振子天线，也称扼流圈天线。这种天线的主要优点是，可以有效地抑制多路径误差的影响。但目前这种天线体积较大且重，应用不普遍。

图4锥形天线与带扼流圈天线

3 接收单元

GPS信号接收机的接收单元主要由信号通道单元、存储单元、计算和显示控制单元、电源等4

个部分组成。图7-1绘出了接收单元的主要结构，现择要予以介绍。

3.1 信号通道

信号通道是接收单元的核心部件，它不是一种简单的信号通道，而是一种由硬件和相应的控制软件相结合的有机体。它的主要功能是跟踪、处理和量测卫星信号，以获得导航定位所需要的数据和信息。随着接收机的类型不同，接收机所具有的通道数目不等。每个通道，在某一时刻只能跟踪一颗卫星的一种频率信号，当某一颗卫星被锁定后，该卫星占据这一通道直到信号失锁为止。当接收机需同步跟踪多个卫星信号时，原则上可能采用两种跟踪方式：一种是接收机具有多个分离的硬件通道，每个通道都可连续地跟踪一个卫星信号；另一种是接收机只有一个信号通道，在相应软件的控制下，可跟踪多个卫星信号。因此，目前大部分接收均采用并行多通道技术，可同时接收多颗卫星信号。对于不同类型的接收机，信号通道的数目也由1到12不等。现在一些厂家已推出可同时接收GPS卫星和GLONASS卫星信号的接收机，其信号通道多达24个。当前信号通道的类型有多种，若根据通道的工作原理，即对信号处理和量测的不同方式，则可分为码相关型通道、平方型通道和码相位型通道，它们分别采用不同的解调技术，三者的基本特点如下：

(1)相关型波道：用伪噪声码互相关电路，实现对扩频信号的解扩，解译出卫星导航电文。

(2)平方型波道：用GPS信号自乘电路，仅能获取二倍于原载频的重建载波，

抑制了数据码，无法获取卫星导航电文。

(3)码相位波道：用GPS信号时延电路和自乘电路相结合的方法，获取P码或C/A码的码率正弦波，仅能测量码相位，而无法获取卫星导航电文。

若根据跟踪卫星信号的不同方式，则可分为序贯通道、多路复用通道和多通道。

3.2 存储器

接收机内设有存储器，以存储一小时一次的卫星星历、卫星历书，接收机采集到的码相位伪距观测值、载波相位观测值及人工测量数据。目前，GPS接收机都采用PC卡或内存作为存储设备。在接收机内还装有多种工作软件，如自测试软件；天空卫星预报软件；导航电文解码软件；GPS单点

定位软件等。

为了防止数据的溢出，当存储设备达到饱和容量的95%时，便会发出“嘀嘀”的报警声，

以提醒作业人员进行及时处理。

3.3 计算与显控

图7-1中的显控器，通常包括一个视屏显示窗和一组控制键盘，它们有的安设在接收单元的面板上，有的作为一个独立的终端设备。它是人机对话的窗口，通过它，可对接收机进行配置，让接收设备按照配置的要求去工作。通过它可输入一些必要的信息，如测站名、天线高、点的坐标等。当然也可以通过它调用存储在接收机里的数据信息和功能，它是RTK作业流动站的必不可少的工具。接收机内的处理软件是实现GPS定位数据采集和通道自校检测自动化的重要组成部分，它主要用于信

号捕获、环路跟踪和点位计算。在机内软件的协同下，微处理机主要完成下述计算和数据处理：

（1）接收机开机后，立即指令各个通道进行自检，适时地在视屏显示窗内展示各自的自检结果，并测定、校正和存储各个通道的时延值。

（2）接收机对卫星进行捕捉跟踪后，根据跟踪环路所输出的数据码，解译出GPS卫星星历。当同时锁定4颗卫星时，将C/A码伪距观测值连同星历一起计算出测站的三维位置，并按照预置的位置数据更新率，不断更新(计算)点的坐标。

（3）用已测得的点位坐标和GPS卫星历书，计算所有在轨卫星的升降时间、方位和高度角，并为作业人员提供在视卫星数量及其工作状况，以便选用“健康”的且分布适宜的定位卫星，达到提高

点位精度的目的。

（4）接收用户输入的信号，如测站名、测站号、天线高和气象参数等。

3.4 电源

GPS接收机的电源有两种：一种是内电源，一般采用锂电池，主要用于为RAM存储器供电，以防止数据丢失；另一种为外接电源，这种电源常采用可充电的12V直流镉镍电池组或锂电池，有的也可采用汽车电瓶。当用交流电时，需经过稳压电源或专用电流交换器。当机外电池下降到11.5V时，便自动接通内电池。当机内电池低于10V时，若没有连接上新的机外电池，接收机便自动关机，停止工作，以免缩短使用寿命。在用机外电池作业过程中，机内电池能够自动地被充电。

GPS定位器的工作原理及功能阐述

GPS定位器的工作原理及功能阐述 GPS定位技术已经覆盖了人们生活的日常，出行导航，定位追踪，儿童防丢、物品找回等都不离开GPS定位，那么GPS究竟是如何定位的呢？叁陆伍物联科技给大家简单解读，GPS定位器的运作原理。 在目前的定位技术中，定位最准确，精准度最高的自然非GPS莫属。所谓GPS定位，实际上就是通过三颗以上已知位置的卫星来确定GPS接收器的位置。 运行于宇宙空间的GPS卫星，每一个都在时刻不停地通过卫星信号向全世界广播自己的当前位置坐标信息。任何一个GPS接收器都可以通过天线很轻松地接收到这些信息，并且能够读懂这些信息（这其实也是每一个GPS芯片的核心功能之一）。这就是这些位置信息的来源。 目前定位精度最高的是差分定位，或称相对定位。就是通过增加一个参考GPS接收器来提高定位精度。 现实生活中，GPS定位主要用于对移动的人、宠物、车及设备进行远程实时定位监控的一门技术。GPS定位器是结合了GPS技术、无线通信技术(GSM/GPRS/CDMA)、图像处理技术及GIS技术的定位技术，主要可实现如下功能： 1．跟踪定位 监控中心能全天侯24小时监控所有被控车辆的实时位置、行驶方向、行驶速度，以便最及时的掌握车辆的状况。 2．轨迹回放 监控中心能随时回放自定义时段车辆历史行程、轨迹记录。（根据情况，可选配轨迹DVD 刻录服务）

3．报警（报告）：超速报警：车辆行驶速度超出监控中心预设的速度时，及时上报监控中心；区域报警（电子围栏）：监控中心设定区域范围，车辆超出或驶入预设的区域会向监控调度中心给出相应的报警；应急报警：一旦遇有紧急险情（如遭劫等），请马上按动应急报警按钮，向监管中心报警，监管中心即刻会知道您处于紧急状态以及您所在的位置。经核实后，进入警情处置程序。 4．地图制作功能 根据查看需要，客户可以添加修改自定义地图线路，以更好服务企业运行 5．里程统计 6．系统利用GPS车载终端的行驶记录功能和GIS地理系统原理对车辆进行行驶里程统计，并可生成报表且可打印。 7．车辆信息管理 8．方便易用的管理平台，提供了车辆、驾驶人员、车辆图片等信息的设定，以方便调度人员的工作。 9．短信通知功能 10．将被控车辆的各种报警或状态信息在必要时发送到管理者手机上，以便随时随地掌握车辆重要状态信息。 11．车辆远程控制 12．监控中心可随时对车辆进行远程断油断电，锁车功能。 不同类型的GPS定位产品有不同的功能，下面列举几款深圳市叁陆伍物联科技有限公司研发的GPS定位产品的功能清单。 A12微型定位器

GPS基本工作原理及基本常识

GPS基本工作原理及基本常识 (2008-07-10 11:20:44) 转载▼ 标签： 汽车 GPS系统是由美国军方建立起来的。利用围绕地球的24颗卫星发射信号进行经纬度和高度的定位。最早是为了应用在海军军舰进行海上定位使用。GPS实际上是Global Positioning System的缩写。意思是全球定位系统，围绕地球的24颗卫星成互差120度的平面排列。也就是说理想状态下我们同时应该能够接受到12颗卫星所传来的信号。 GPS卫星同时发射两种码，一种为P码，我们称之为细码，一种是C/A码，我们称之为粗码。P码的精度非常高，通常可以控制在误差3米以内，但只为军方服务。而我们使用的为C/A码，精度在14米以内。 我们知道，如果知道两个坐标点，我们可以确定一个平面内的一点，如果知道三个坐标点我们就能够知道空间当中的任意一点位置。而GPS可以利用三颗卫星进行经纬度X，Y的定位，而四颗卫星可以进行经纬度和高度X，Y，Z三维定位，四颗卫星三颗进行坐标定位，一颗卫星进行时钟矫正。 很多朋友问，买了GPS有没有后续费用问题，国外购买能不能在国内使用的问题等等。首先GPS是没有后续费用的，这并不是说GPS是免费的，而是在你购买的时候购买费用里的一部分费用已经包括了你的使用费。因此购买GPS后续可以一直使用下去，直到有一天美国军方宣布废气这套卫星。另外，GPS本身是卫星接收产品，因此不牵扯到国内国外的兼容问题。就像卫星电话一样，走到只要没有遮挡的地方就能接受到卫星信号，能接受到信号就能够正常使用。只是部分地区可能会受到国家安全等因素而打开干扰信号从而影响定位精度问题，譬如前几年美国打阿富汗的时候，阿富汗地区的GPS信号一度误差非常大，但是误差大也不过是又原来的30米左右的精度变成了两三百米的精度误差。还是能够正常使用的。

GPS入门：了解GPS芯片的工作原理

回顾一下GPS芯片近年来的发展历史，随着GPS 与其它产品相继结合，且强调终端产品体积讲求轻薄短小定位精准，GPS 芯片走向系统单芯片化已是必然趋势。目前厂商针对GPS 单芯片化的作法，可分射频或基频单一芯片，并整合了更多功能性。 GPS Baseband DSP 芯片是关键 谈到GPS 芯片主要关键技术，这包括负责信号处理－基频（Baseband）及接收信号－射频（RF）。由于GPS 信号频率（1575.42MHz）来自于距离地面2 万公里的高空，信号十分不稳定，因此当天线接收信号后经过一连串信号放大、过滤噪声、降频、取样等过程（RFfront end），再经过RF 后，信号进入基频处理部分，将前段取样的数字信号经过运算、输出以便于用户接口使用，其中GPS Baseband DSP 芯片就是核心组件，负责地址信号的处理。 综合以上来看，射频与基频2个部分，包含微处理器Microprocessar）、低噪声放大器（LowNoise Amplifier；LNA）、数字部分（Digital ection）、射频部分（RF Section）、天线（Antenna Ele－ment）、输出入驱动器（GPIO andDrivers），以及微处理器周边电路（Pro －cessor peripherals）几个重要组件。 在射频芯片部分，已有多家厂商将放大器、滤波器、降频器、频率合成器及振荡器等整合在一块芯片上；在基频部分，则是整合了CPU、内存（DRAM、SRAM、Flash）、电源管理及时钟等。 因此，我们看到GPS 的芯片尺寸逐渐缩小，未来GPS 设备产品将会越来越蓬勃发展，芯片需求量越来越大。 目前，GPS 芯片应用则开始用在各个领域，或是特殊的个人携带装置，例如老人、儿童用的追踪器上。而GPS 芯片也可能与其它功能，例如蓝牙、USB 等整合。目前全球投入GPS 芯片开发的还是以国外厂商居多，如SiRF、TI、Xemics、Freescalc、STM等大厂均推出GPS 芯片，其中价钱最为公道的，质量最好的为数广州鑫图科技有限公司的模块了。

GPS工作原理

1 GPS卫星信号的组成 GPS卫星信号采用典型的码分多址（CDMA）调制技术进行合成（如图2所示），其完整信号主要包括载波、伪随机码和数据码等三种分量。信号载波处于L波段，两载波的中心频率分别记作L1和L2。卫星信号参考时钟频率f0为10.23MHz，信号载波L1的中心频率为f0的154倍频，即： fL1=154×f0=1575.42MHz (1) 其波长λ1=19.03cm；信号载波L2的中心频率为f0的120倍频，即： fL2=120×f0=1227.60MHz (2) 其波长λ2=24.42cm。两载波的频率差为347.82MHz，大约是L2的28.3%，这样选择载波频率便于测得或消除导航信号从GPS卫星传播至接收机时由于电离层效应而引起的传播延迟误差。伪随机噪声码（PRN）即测距码主要有精测距码（P码）和粗测距码（C/A码）两种。其中P码的码率为10.23MHz、C/A码的码率为1.023MHz。数据码是GPS卫星以二进制形式发送给用户接收机的导航定位数据，又叫导航电文或D码，它主要包括卫星历、卫星钟校正、电离层延迟校正、工作状态信息、C/A码转换到捕获P码的信息和全部卫星的概略星历；总电文由1500位组成，分为5个子帧，每个子帧在6s内发射10个字，每个字30位，共计300位，因此数据码的波特率为50bps。 数据码和两种伪随机码分别以同相和正交方式调制在L1载波上，而在L2载波上只用P 码进行双相调制，因此L1和L2的完整卫星信号分别为： SL1（t）=AcCi(t)Di(t)sin(ωL1t+φc) (3) +ApPi(t)Di(t)cos(ωL1t+φP1) SL2(t)=BpPi(t)Di(t)cos(ωL2t+φp2) (4) 式中，Ap、Bp、Ac分别为P码和C/A码的振幅；Pi(t)、Ci(t)分别为对应P码和C/A码的伪随机序列码；Di(t)为卫星导航电文数据码;ωL1、ωL2分别为L1和L2载波信号的角频率；φC 和φP1、φP2分别为C/A码和P码对应于载波的起始相位。合成的GPS信号向全球发射，随时随地供接收机解算导航定位信息使用。 2 GPS接收机的灵敏度 GPS接收机对信号的检测质量取决于信噪比，当其为“理想接收机”时，接收机输入端的信噪比Si/Ni与其输出端的信噪比So/No相同。由于实际GPS接收机存在内部噪声，使得（So/No）<(Si/Ni)；而噪声越大，输出信噪比越越小，则接收机的性能越差，此时接收机的噪声系数为：

GPS-rtk原理讲解

1. GPS 相对定位原理 两台（或多台）GPS用户接收机分别安置在两条（或多条基线的端点），同步同时段(或不同时段)观测相同数量的GPS卫星，一般情况下不少于4个。并对观测量进行差分处理，以确定基线端点（也就是我们常说的测站点）的相对位置，如果知道其中几个点的坐标和高程，通过专业软件的数据处理，就可以解算其它点的坐标和拟合高程值，以最大限度地满足工作的需要。 在多个观测站同步观测相同卫星的情况下，卫星的轨道误差，卫星时钟差，接收机钟差以及空气中的电离层，对流层折射误差等对观测量的影响具有一定的相关性。利用观测量的不同组合，可有效地消除或减弱误差上的影响，从而提高相对定位的精度。

历元：为指定天球坐标或轨道参数而规定的某一特定时刻 GPS 实时动态定位是基于载波相位的GPS相对定位方式。 采用的星历为广播星历，误差修正方式采用基准站相位误差改正，精度可达到cm级。 GPS –RTK测量技术既保证了GPS测量的高精度，又具有实时动态性。 其基本工作原理可简述为：在两台GPS接收机之间增加一套无线电通讯系统。 将两台或两台以上相对独立的GPS接收机联成有机整体，安置在已知点上的GPS接收机（我们常说的是基准站）通过电台将观测信息，测站点数据传输给流动站（我们常说的移动站）， 流动站将基准站传来的载波观测信号与流动站本身观测到的载波信号进行差分处理， 从而解算出两站间的基线向量；根据事先输入的坐标转化和投影参数， 就可得到流动站的三维坐标数据。 GPS –RTK测量技术是建立在流动站与基准站误差强烈类似的这一基础之上， 随着流动站与基准站之间距离的增加，其误差的类似性越来越差，定位精度会越来越低。数据的通信也会受到作用距离拉长，而干拢因素增加的影响。 因此GPS –RTK技术的作用距离是有限的，一般小于10公里。

GPS-rtk原理讲解

GPS-rtk原理讲解

1. GPS 相对定位原理 两台（或多台）GPS用户接收机分别安置在两条（或多条基线的端点），同步同时段(或不同时段)观测相同数量的GPS卫星，一般情况下不少于4个。并对观测量进行差分处理，以确定基线端点（也就是我们常说的测站点）的相对位置，如果知道其中几个点的坐标和高程，通过专业软件的数据处理，就可以解算其它点的坐标和拟合高程值，以最大限度地满足工作的需要。 在多个观测站同步观测相同卫星的情况下，卫星的轨道误差，卫星时钟差，接收机钟差以及空气中的电离层，对流层折射误差等对观测量的影响具有一定的相关性。利用观测量的不同组合，可有效地消除或减弱误差上的影响，从而提高相对定位的精度。

间增加一套无线电通讯系统。 将两台或两台以上相对独立的GPS接收机联成有机整体，安置在已知点上的GPS接收机 （我们常说的是基准站）通过电台将观测信息，测站点数据传输给流动站（我们常说的移动站），流动站将基准站传来的载波观测信号与流动站本身观测到的载波信号进行差分处理， 从而解算出两站间的基线向量；根据事先输入的坐标转化和投影参数， 就可得到流动站的三维坐标数据。 GPS – RTK测量技术是建立在流动站与基准站误差强烈类似的这一基础之上， 随着流动站与基准站之间距离的增加，其误差的类似性越来越差，定位精度会越来越低。 数据的通信也会受到作用距离拉长，而干拢因素增加的影响。 因此GPS – RTK技术的作用距离是有限的，一般小于10公里。

6. 野外RTK测量 将作好的转换参数以文件形式，存入到观测记录手簿中，基准站架设在参考点上，经过检查校正无误后，即可开始工作。检查校核数据见下表： GPS – RTK外业观测的基本要求：采样率为1S，每次测量的历元数小于10个，每点观测时间不低于3分钟。平面点位精度小于2cm(即实测点值与原已知点值相比较的X Y值)，高程点位互差小±5cm(即实测点高程值与原已知点高程值相比较)。依据技术要求，依据技术要求，对实地所布设的像控点进行实时动态定位测量。按工作计划，经过五天外业工作，实时动态定位测量共计169个像控点的坐标和拟合高程数据（成果数据见像控点成果表）。

GPS定位原理介绍习题及答案解析(完整版)

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

RTKGPS测量的工作原理

GPS RTK测量技术的设置步骤和作业方法由于本工程水深较深，施工现场涌浪大，地形条件差，为了确保工程进度和质量，我部采用最先进，精度最高的GPS测量定位系统：实时动态相位差分技术（RTK测量技术）以及配套的全自动数据处理软件。本工程采用的是国产中海达HD-8900N型GPS接收机和数据处理软件。 一、工作原理 基准站上安置的接收机，对所有可见GPS卫星进行连续观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备（也称数据链），实时地发送给用户观测站（流动站）；在用户观测站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算并显示用户站的三维坐标及其精度，其定位精度可达1cm~2cm。 二、GPS定位技术相对于传统测量技术的特点 1、观测站之间无需通视。传统的测量方法必须保持观测站之间有良好的通

视条件，而GPS测量不要求观测站之间通视。 2、定位精度高。我们采用实时动态相位差分技术（RTK技术），其定位精度可达1cm~2cm，测深仪精度为：5cm+0.4%。 3、操作简便、全程监控。只需GPS与电脑联接，开机即可，无须架仪器和后视，能实时监控定位的全过程。 4、全天候作业。GPS测量不受天气状况的影响，可以全天候作业（夜间、雨天都可以工作）。 5、水深测量的平面定位和水深测量完全同步，无须水位测定。传统的水深测量平面定位和水深测量是相对分离的；一、平面位置和测深不同步；二、受涌浪影响大，水尺观测和测深时涌浪情况不一至。GPS无验潮测深法，可以解决上述问题，即无须观潮和水位改正，测量时不受涌浪影响。 6、成图高度自动化。配套的数据处理成图软件具有自动成图和计算功能。能自动计算各层间面积和方量，计算各断面总抛量和未抛量。 三、RTK测量技术的作业方法 〈一〉基准站设置 基站可设在已知点或非已知点上，连接完毕后用PSION采集器进行参数设置，进入碎部测量取得单点定位坐标，再进入菜单的基准站设置功能上进行坐标输入、设制RTK工作模式、发射间隔、设成基站工作方式即可,设置成功时主机和电台上的Tx/Rx灯应该闪烁。 〈二〉求转换参数 GPS系统采用世界坐标系统WGS-84，工程建筑一般采用地方坐标系统或工程坐标系统，为能将GPS所测坐标直接在PISON采集器或电脑上显示

详解GPS工作原理

详解GPS工作原理 开车最难过的就是迷路。不过自从有了GPS，很多道路问题都能迎刃而解，它可以部署在汽车导航系统或便携式导航设备里，也可以部署进汽车中控台，甚至是车主的智能手机里，只需打开地图，你就能轻松的知道自己在什么位置。不过，如果汽车导航界面做的比较粗糙，输入数据就会比较麻烦，特别是在驾驶汽车的过程中，会很难完成地址的输入操作。 本文将给大家介绍下什么是GPS，它可以为汽车做些什么，未来它又会有哪些可能的用途。GPS会让你更加安全地驾驶，帮助你了解周边交通情况，寻找附近的服务，甚至还可以帮助商店推销服务。 GPS是如何工作的（可能比你想知道的还要多）

从1994年开始，地球上空就出现了24颗GPS卫星，他们被分成了六组，在1.3万英尺的高空中围绕地球飞行。它们是同步轨道卫星，但并不是静止的，而是以每小时8千英里的速度从西向东飞行，每天可以绕地球两次。每颗卫星上搭载了原子钟，并且不断报告：伪随机码：每颗卫星的ID 星历数据：当前日期和时间，卫星是否健康或不健康（“不健康”可能意味着卫星正在重新定位或重新校准，不是指它飞走了）年鉴数据：定位卫星在什么时间到达什么位置的数据（每个GPS 卫星都有年鉴数据） GPS内部的接收器会从卫星捕捉到达时间（TOA）和飞行时间（TOF）。给定光速（恒定），以及信号在什么时候、什么地方发生，GPS接收器便会计算出你的车、你的便携式导航仪、徒步GPS，或是智能手机在地球上哪个位置。当设备沿着高速公路移动，它还会计算行驶速度和罗盘航向，不过GPS的速度通常会比汽车里程表显示的时速慢几英里。行驶数据会呈现在导航系统里。卫星信号从地球大气层从 40-600英里高空穿过电离层，会产生延迟；而GPS系统会应用校正因子。 一般而言，我们需要三个GPS信号来确定（三角定律）接收器的位置，然后用第四个信号来计算高度。当然，接收器接收的卫星数量越多（最多应该是十二个，因为一共二十四颗卫星，另外十二个在地球的

GPS基本工作原理基本常识

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GPS基本工作原理及基本常识 (2008-07-10 11:20:44> 转载▼ 标签： 汽车 GPS系统是由美国军方建立起来的。利用围绕地球的24颗卫星发射信号进行经纬度和高度的定位。最早是为了应用在海军军舰进行海上定位使用。GPS实际上是Global Positioning System 的缩写。意思是全球定位系统，围绕地球的24颗卫星成互差120度的平面排列。也就是说理想状态下我们同时应该能够接受到12颗卫星所传来的信号。b5E2RGbCAP GPS卫星同时发射两种码，一种为P码，我们称之为细码，一种是C/A码，我们称之为粗码。P码的精度非常高，通常可以控制在误差3M以内，但只为军方服务。而我们使用的为C/A码，精度在14M以内。p1EanqFDPw

我们知道，如果知道两个坐标点，我们可以确定一个平面内的一点，如果知道三个坐标点我们就能够知道空间当中的任意一点位置。而GPS可以利用三颗卫星进行经纬度X，Y的定位，而四颗卫星可以进行经纬度和高度X，Y，Z三维定位，四颗卫星三颗进行坐标定位，一颗卫星进行时钟矫正。DXDiTa9E3d 很多朋友问，买了GPS有没有后续费用问题，国外购买能不能在国内使用的问题等等。首先GPS是没有后续费用的，这并不是说GPS是免费的，而是在你购买的时候购买费用里的一部分费用已经包括了你的使用费。因此购买GPS后续可以一直使用下去，直到有一天美国军方宣布废气这套卫星。另外，GPS本身是卫星接收产品，因此不牵扯到国内国外的兼容问题。就像卫星电话一样，走到只要没有遮挡的地方就能接受到卫星信号，能接受到信号就能够正常使用。只是部分地区可能会受到国家安全等因素而打开干扰信号从而影响定位精度问题，譬如前几年美国打阿富汗的时候，阿富汗地区的GPS信号一度误差非常大，但是误差大也不过是又原来的 30M左右的精度变成了两三百M的精度误差。还是能够正常使用的。RTCrpUDGiT

GPS基本工作原理及基本常识

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GPS基本工作原理及基本常识 (2008-07-1011:20:44) 转载▼ 标签： 汽车 GPS系统是由美国军方建立起来的。利用围绕地球的24颗卫星发射信号进行经纬度和高度的定位。最早是为了应用在海军军舰进行海上定位使用。GPS实际上是GlobalPositioningSystem的缩写。意思是全球定位系统，围绕地球的24颗卫星成互差120度的平面排列。也就是说理想状态下我们同时应该能够接受到12颗卫星所传来的信号。 GPS卫星同时发射两种码，一种为P码，我们称之为细码，一种是C/A码，我们称之为粗码。P码的精度非常高，通常可以控制在误差3米以内，但只为军方服务。而我们使用的为C/A码，精度在14米以内。 我们知道，如果知道两个坐标点，我们可以确定一个平面内的一点，如果知道三个坐标点我们就能够知道空间当中的任意一点位置。而GPS可以利用三颗卫星进行经纬度X，Y的定位，而四颗卫星可以进行经纬度和高度X，Y，Z三维定位，四颗卫星三颗进行坐标定位，一颗卫星进行时钟矫正。 很多朋友问，买了GPS有没有后续费用问题，国外购买能不能在国内使用的问题等等。首先GPS是没有后续费用的，这并不是说GPS是免费的，而是在你购买的时候购买费用里的一部分费用已经包括了你的使用费。因此购买GPS后续

可以一直使用下去，直到有一天美国军方宣布废气这套卫星。另外，GPS本身是卫星接收产品，因此不牵扯到国内国外的兼容问题。就像卫星电话一样，走到只要没有遮挡的地方就能接受到卫星信号，能接受到信号就能够正常使用。只是部分地区可能会受到国家安全等因素而打开干扰信号从而影响定位精度问题，譬如前几年美国打阿富汗的时候，阿富汗地区的GPS信号一度误差非常大，但是误差大也不过是又原来的30米左右的精度变成了两三百米的精度误差。还是能够正常使用的。 GPS除了具备测量经纬度和高度的作用以外，GPS还具有其他一些功能，比如利用上一次定位的坐标和这次定位的坐标差进行测速，利用两次坐标差进行方向的定位，利用行进轨迹进行里程的计算和面积的计算等等。还有包括计算地理位置的月相，日初日落时间，潮汐，太阳月亮的方位，有些GPS内置电子气压计，还能计算大气压并且预测天气。 GPS是需要和卫星进行联系才能够定位的，城市里的水泥混凝土，树木，高架桥，天线，电线等都是干扰信号。因此城市里使用有时候会信号接受不到的情况发生。 选择GPS手持接受机时候我们应该注意哪些呢。 第一，应该注意GPS的通道数量，一般民用GPS通道数量在2-8之间，专业GPS拥有12-14个通道。每与一颗卫星联系需要占用一个通道，也就是说通道数越多，在信号好的情况下你能联系到的卫星越多，自然定位精度也就越高。

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GPS基本工作原理及基本常识 GPS系统是由美国军方建立起来的。利用围绕地球的24颗卫星发射信号进行经纬度和高度的定位。最早是为了应用在海军军舰进行海上定位使用。GPS 实际上是Global Positioning System的缩写。意思是全球定位系统，围绕地球的24颗卫星成互差120度的平面排列。也就是说理想状态下我们同时应该能够接受到12颗卫星所传来的信号。 GPS卫星同时发射两种码，一种为P码，我们称之为细码，一种是C/A 码，我们称之为粗码。P码的精度非常高，通常可以控制在误差3米以内，但只为军方服务。而我们使用的为C/A码，精度在14米以内。 我们知道，如果知道两个坐标点，我们可以确定一个平面内的一点，如果知道三个坐标点我们就能够知道空间当中的任意一点位置。而GPS可以利用三颗卫星进行经纬度X，Y的定位，而四颗卫星可以进行经纬度和高度X，Y，Z三维定位，四颗卫星三颗进行坐标定位，一颗卫星进行时钟矫正。 很多朋友问，买了GPS有没有后续费用问题，国外购买能不能在国内使用的问题等等。首先GPS是没有后续费用的，这并不是说GPS是免费的，而是在你购买的时候购买费用里的一部分费用已经包括了你的使用费。因此购买GPS 后续可以一直使用下去，直到有一天美国军方宣布废气这套卫星。另外，GPS本身是卫星接收产品，因此不牵扯到国内国外的兼容问题。就像卫星电话一样，走到只要没有遮挡的地方就能接受到卫星信号，能接受到信号就能够正常使用。只是部分地区可能会受到国家安全等因素而打开干扰信号从而影响定位精度问题，譬如前几年美国打阿富汗的时候，阿富汗地区的GPS信号一度误差非常大，但是误差大也不过是又原来的30米左右的精度变成了两三百米的精度误差。还是能够正常使用的。 GPS除了具备测量经纬度和高度的作用以外，GPS还具有其他一些功能，比如利用上一次定位的坐标和这次定位的坐标差进行测速，利用两次坐标差进行方向的定位，利用行进轨迹进行里程的计算和面积的计算等等。还有包括计算地理位置的月相，日初日落时间，潮汐，太阳月亮的方位，有些GPS内置电子气压计，还能计算大气压并且预测天气。

[最新版]GPS定位原理介绍习题及答案解析(完整版)

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。