中南林业科技大学课程教学大纲
《GPS原理与应用》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程代码：××××××（内容为宋体，小5号字） 课程名称：GPS原理与应用 课程性质：基础课 适用专业：测绘工程 开课学期：秋季学期 总 学 时：48学时 总 学 分：3学分
预修课程：测量学、测量平差、大地测量
课程简介：
自1957年10月人类把第一颗地球人造卫星送人太空以来，空间科学即以非常迅猛的速度发展。60年代问世的地球人造卫星导航定位技术，到70年代已发展为全球定位系统（GPS），它可以向人类提供全球、全天候、高精度实时导航与定位服务。GPS定位技术从问世之初取代常规大地测量和工程控制测量，发展到目前，它已渗入工程测量、地籍测量、交通管理、导航、地理信息系统、海洋、气象和地球空间研究等许多领域。差分GPS（DGPS）与相位差分GPS（RTK）技术，实现了高精度实时动态导航与定位，可以在一个瞬间获得厘米级精度的测站坐标。GPS全站仪己经向传统的全站仪发起了挑战。GPS定位技术日益广泛应用，使它成为测绘类专业本科生的一门必修课程。 推荐教材：《GPS原理与应用》武汉：武汉大学出版社，2002.10
参考书目：.刘基余编著，《GPS卫星导航定位原理与方法》，北京：科学出版社，2003.8；
魏二虎、黄劲松编著，《GPS测量操作与数据处理》，武汉：武汉大学出版社，2004.6； 周忠谟、易杰军、周琪编著，《GPS卫星测量原理与应用》，北京：测绘出版社，1992.5； 刘基余等编著，《全球定位系统原理及其应用》，北京：测绘出版社，1993.10； 刘大杰、施一民、过静君编著，《全球定位系统（GPS）的原理与数据处理》，上海：同济大学出版社，1996.8；
二、课程总目标 1、能力培养的要求
要求学生对全球定位系统（GPS）的测量原理具有较强的理解能力，对GPS测量的内外业具有较强的动手能力，对应用计算机进行GPS测量数据处理具有较强的动手能力，对GPS在其他领域的应用情况应有一定的自学能力。 2、本课程的重点和难点
GPS定位系统的坐标系、GPS卫星的测距码信号与伪距测量原理、GPS卫星的载波信号与相位测量原理、GPS静态定位原理、整周未知数的确定方法与周跳分析、GPS动态定位原理、GPS定位测量中的坐标转换、GPS基线向量解算与网平差。 3、选修课程及其基本要求
《大地测量学》：了解大地测量学的性质、任务及方法；
《大地坐标系的建立》：了解各种大地坐标系的建立方法及其应用，了解不同坐标系之间的转换方法； 《空间大地测量学》或《卫星大地测量学》：了解如何利用对人造地球卫星和银河系外射电源的观测资
料，以解决大地测量所需解决的问题。
三、理论教学内容与目标（48学时）
第一章 绪论
[授课时间] 4 学时 [单元目标与要求]
本章主要介绍GPS卫星系统的产生，发展和运行，了解GPS及其世界主要导航系统的工作原理和组成部分，举例说明GPS在生产中的应用。 [授课内容]（包括重点和难点） 1 GPS卫星定位技术的发展 2 GPS定位系统的组成
3 GPS定位系统在国民经济建设中的应用 重点：GPS定位原理 难点：GPS技术的应用范围
第二章 坐标系统和时间系统
[授课时间] 6 学时 [单元目标与要求]
本章主要介绍天球和地球坐标系统，各种不同的坐标系统的转换关系；介绍不同的时间基准和GPS时间的表示方法。
[授课内容]（包括重点和难点） 1 2 3
天球和地球坐标的定义和转换 不同坐标系的实现和转换函数 不同时间基准和GPS时间及其表示方法
重点：坐标系统的建立和转换 难点：七参数坐标转换方法的实现
第3章 卫星运动基础和GPS卫星星历
[授课时间] 4 学时 [单元目标与要求]
本章主要介绍卫星运动学的基础知识，通过卫星运动得到卫星的星历及其在定位中的作用。 1 卫星运动学概论和基础理论 2 卫星的无摄运动 3 卫星的受摄运动 4 GPS卫星星历 重点：GPS卫星星历
难点：卫星星历的分类及其作用
第4章 GPS卫星的导航电文和卫星信号
[授课时间] 6学时 [单元目标与要求]
本章介绍卫星的导航电文和卫星位置计算方法，及其接收机的工作原理 1 GPS卫星的导航电文 2 GPS卫星信号 3 GPS卫星位置的计算 4 GPS接收机工作原理 重点：GPS卫星位置的计算
难点：位置计算的程序实现
第5章 GPS卫星定位基本原理
[授课时间] 8 学时 [单元目标与要求]
本章介绍GPS卫星定位的基本原理，分别论述了伪距和载波相位测量的定位原理和相关关键问题。 1 概述 2 伪距测量 3 载波相位测量 4 整周跳变的修复 5 GPS绝对定位和相对定位 6 美国的GPS政策 7 差分GPS定位原理 重点：载波相位定位原理
难点：周跳和整周模糊度的解算方法
第6章 GPS测量误差来源及其影响
[授课时间] 6 学时 [单元目标与要求]
本章介绍GPS测量过程中主要误差的分类及其处理方法 1 GPS测量主要误差的分类 2 与信号传播有关的误差 3 与卫星有关的误差 4 与接收机有关的误差 5 其他误差 重点：GPS误差的分类
难点：不同分类误差的处理方法
第7章 GPS测量的设计与实施
[授课时间] 6 学时 [单元目标与要求]
本章介绍GPS外业观测方案的设计与实施，并通过不同等级的观测确定外业观测模式和布设方案 1 GPS测量的技术设计
2 GPS测量的外业准备及其技术设计书的编写 3 GPS测量的外业实施 4 GPS测量的作业模式
5 数据预处理以及观测成果的质量检核 6 技术总结和上交资料
重点：外业工作的实施和作业模式 难点：数据预处理及其观测成果的质量检核 第8章 GPS测量数据处理
[授课时间] 8 学时 [单元目标与要求]
本章介绍GPS基线解算的原理与方法，并对计算成果进行坐标转换，进行基线向量的网平差。 8.1 概述
8.2 GPS基线向量的解算 8.3 GPS定位成果的坐标转换 8.4 基线向量网平差 8.5 GPS高程
重点：GPS基线向量的解算 难点：基线向量的平差
四、教学指南
GPS测量内容广、规范全、自检条件好、实践性强，因此，不但要学习基本理论、基本原理，更重要的是要熟练地掌握现代测绘的新技术、新方法和新成果的应用，具有较强的分析问题、处理问题、解决实际问题的能力。在教学手段上采用CAI教学法，利用计算机和投影仪将声音、文字、图像和动画有机结合，增大信息量，提高教学效果；强化实践性教学环节，培养学生的动手能力。
五、作业
作业量：3次作业，每次2-4题目。 作业形式：纸质作业本。
上交方式： 每次作业后统一上交。
六、考核方式
考核方式：以论文形式
七、成绩评定
1．总评成绩=考试成绩（70%）+平时成绩（30%） 2．平时成绩=出勤考核（50%）+平时作业（50%）
执笔人：龙江平 审定人：王唤良