1全球定位系统G P S简介

全球卫星定位系统G PS是美军20世纪70年代初在“子午仪卫星导航定位”技术上发展起来的具有全球性、全能性(陆地、海洋、航空与航天、全天候性优势的导航定位、定时、测速系统。

G PS由三大子系统构成:空间卫星系统、地面监控系统和用户接收系统。 1.1空间卫星系统

该系统主要指空间导航卫星,这些卫星分别设置在升交点赤经互隔60°的6条近圆轨道上,每条轨道上均匀分布4颗卫星,目前有27颗导航卫星(其中3颗为备用在距离地面约2×104km的轨道上运行。地球上任何地点都可以同时接收到7￣9颗导航卫星向地面发送的导航信号,这些信号包含着卫星开始时刻的轨道参数、电波的发送时刻等信息。

1.2地面监控系统

该系统由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的5个监测站、1个主控站和3个注入站构成。该系统的功能是:对空间卫星系统进行监测、控制,并向每颗卫星注入更新的导航电文。

主控站控制整个地面站的工作,其作用相当于计算中心,它根据各监测站的数据,计算与编制各个卫星的星历与卫星钟的校正参量等。监测站负责跟踪接收各个卫星发射的导航信号,完成测量卫星至监测站的伪距离及其变化率等任务,并将数据预处理后送到主控站。注入站负责将主控站传递的卫星星历等信息注入给卫星。

1.3用户接收系统

用户接收系统主要由以无线电传感和计算机技术支撑的G PS卫星接收机和G PS数据处理软件构成。

G PS卫星接收机的基本结构是天线单元和接收单元两部分。天线单元的主要作用是:当G PS卫星从地平线上升起时,能捕获、跟踪卫星,接收放大G PS信号。接收单元的主要作用是:记录G PS信号并对信号进行解调和滤波处理,还原出G PS卫星发送的导航电文,解求信号在站星间的传播时间和载波相位差,实时地获得导航定位数据或采用测后处理的方式,获得定位、测速、定时等数据。

G PS数据处理软件是G PS用户系统的重要部分,其主要功能是对G PS接收机获取的卫星测量记录数据进行“粗加工”、“预处理”,并对处理结果进行平差计算、坐标转换及分析综合处理。解得测站的三维坐标,测体的坐标、运动速度、方向及精确时刻。1.4G P S定位的基本方法

G PS定位采用空间被动式测量原理,即在测站上安置G PS 用户接收系统,以各种可能的方式接收G PS卫星系统发送的各类信号,由计算机求解站星关系和测站的三维坐标。

由对G PS信号观测量的不同,G PS定位的基本方法有以下几种形式:伪距测量、载波相位测量、多普勒测量、卫星射电干涉测量。

为了精密定位,一台G PS接收机往往不是单纯采用一种测量方式,而是以某种方式为主,并辅以其他方法。

目前,全球定位系统已广泛应用于军事和民用等众多领域中。G PS技术按待定点的状态分为静态定位和动态定位两大类。静态定位是指待定点的位置在观测过程中是固定不变的,如G PS 在大地测量中的应用。动态定位是指待定点在运动载体上,在观测过程中是变化的,如G PS在船舶导航中的应用。静态相对定位的精度一般在几毫米到几厘米范围内,动态相对定位的精度一般在几厘米到几米范围内。对G PS信号的处理从时间上划分为实时处理及后处理。实时处理就是一边接收卫星信号一边进行计算,获得目前所处的位置、速度及时间等信息;后处理是指把卫星信号记录在一定的介质上,回到室内统一进行数据处理。一般来说,静态定位用户多采用后处理,动态定位用户采用实时处理或后处理。

2G P S在公路工程中的运用

随着我国国民经济的快速增长以及国家实施“中部崛起”的战略,山西省的高等级公路建设迎来前所未有的发展机遇,这就对勘测设计提出了更高的要求。随着公路设计行业软件技术和硬件设备的发展,公路设计已实现CA D化,有些软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持;建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链。减少数据转抄、输入等中间环节,是公路勘测设计“内外业一体化”的要求,也是影响高等级公路设计技术发展的“瓶颈”所在。目前公路勘测中虽已采用全站仪等先进仪器设备,但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制,作业强度大,且效率低,大大延长了设计周期。勘测技术的进步在于设备引进和技术改造,在目前的技术条件下引入G PS技术应当是首选。当前,用G PS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测量,为勘测阶段测绘带状地形图和路线平面、纵面测量提供依据,以及在施工阶段为桥梁,隧道建立施工控制网,这都是G PS 在公路工程中的初步应用。下面我们具体探讨之。

浅谈全球卫星定位系统G P S 及其在公路工程中的运用 秦卫华

(山西省长治市交通局公路管理处,山西长治046000

摘要:本文系统介绍了G PS的原理和其子系统,着重介绍了G PS系统在公路工程中的

应用。

关键词:G PS系统;原理;公路工程;技术运用

中图分类号:T N927文献标识码:A文章编号:1000-8136(200702-0017-02 科学之友Fr i end ofS ci ence A m at eur s2007年02月B