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          GPS模块定位系统的监控系统与测量设计
          点击次数:1972 发布时间:2012-03-22
            
            引言:1973年美国国防部开始GPS实验计划,由于GPS模块可向全球用户提供连续、快速定时的、高精度的三维坐标、三维速度和时间信息,所以得到美国政府和三军的高度重视,并列为美国重点空间计划之一,成为继阿波罗登月计划、航天飞机计划之后的第三项庞大空间计划。整个计划耗资300亿美元以上,目前已基本完成。
            GPS全球定位系统的含义是:导航卫星测时和测距/全球定位系统。GPS模块定位系统具有高精度和全天候的特点。可保证用户在任何时候和地点能同时观测到4颗卫星。GPS卫星发送的信号(简称GPS)能够进行厘米级甚至毫米级的静态定位。使用GPS卫星的关键设备是:能够接收、跟踪、变换、测量GPS信号的接收机。目前市场上达五十余种。GPS除了能进行精密水准测量外,GPS定位将可取代三角测量、三边测量和导线测量等常规大地测量技术。GPS卫星定位和低空摄影测量相结合,可能成为一种大比例尺快速测图系统。
            GPS卫星定位和卫星摄影测量相结合,还可能成为一种动态地图自动测绘系统。
            GPS模块在测量上可用于建立全国性的大地控制网,建立陆地和海洋的大地测量基准,可用于地壳变形监测,包括局部变形监测,也可用于测定航空摄影的动态参数,进行城市控制测量或其他控制测量,还可用于工程测量、地籍测量、房地产测量等领域,具有极高的应用价值。
            GPS模块卫星的监控系统
            对于卫星大地测量而言,GPS卫星是以一种动态已知点描述卫星及其轨道参数,称为卫星星历;每颗卫星的星历由地面监控系统提供,另外,卫星入轨运动后,它的“健康”状况如何,也需地面设备进行监测和控制。
            地面监控系统包括一个主控站,三个注入站和五个监控站。主控站拥有以大型计算机为主体的数据收集、计算、传输、诊断等设备。它的主要功能是:收集各监测站测得的距离和距离差、气象要素、卫星时钟和工作状况的数据,监测站自身的状态数据等;根据收集的数据及时计算每颗GPS卫星的星历,时钟改正,状态数据以及信号的大气传播改正,并按一定格式编制成导航电文,传送到注入站;监控整个地面监控系统是否工作正常,检验注入卫星的导航电文是否正确,监测卫星是否将导航电文发出;调度备用卫星替代失效的工作卫星,将偏离轨道的卫星“拉回”到正常轨道位置。
            监控站是为主控站编算导航电文提供观测数据,每个监测站均用GPS信号接收机测量每颗可见卫星的伪距和距离差,采集气象要素等数据,并将它们发送给主控站。
            GPS模块定位测量设计
            1.影响GPS测量技术设计的因素
            GPS模块外业涉及面很广,因而外业阶段的技术设计是一个复杂的技术管理问题,经综合大致有以下一些因素应加以考虑:
            (1)同测站有关的因素网点密度;布网方案;时段分配、重复设站和重合点的设计;
            (2)同观测卫星有关的因素观测卫星数;卫星信号质量;图形强度因子;卫星高度角;星历来源。
            (3)同仪器有关的因素接收机,用于精密相对定位时至少为两台;天线,若天线设计质量和稳定性欠佳,会带来一系列的误差;记录设备,可以是盒式数据磁带或软磁盘。
            (4)后勤方面的因素动用接收机台数及其来源和使用期间;测区内各时段,机组的调度;其他外业装备,主要是效能工具和通讯设备。
            2.布网方案
            (1)GPS模块网精度类级
            各级GPS网的定位精度,可按相邻间基线向量的中误差来
            衡量:
            式中:m。为基线向量中误差;
            a为固定误差,b为比例误差;
            D为相邻间距离。
            各级GPS网zui后结果的水平分量的中误差,不得超过表3—10的规定。
            (2)GPS模块网的布设
            a.所选点位要便于低等级常规测量的使用,每一个GPS点应与两个或两个以上的控制点通视,困难情况下也至少保持与相邻一个控制点通视,否则,需埋设方位桩,且用GPS联测。
            b.GPS点间距离应按规范要求设计,可考虑灵活变动,以便于低等级控制点加密,小间中距相邻点位应进行直接联测。
            c.GPS网点中各同步边应尽可能构成若干个闭合环,在完成各边的平差后,可检验闭合差是否满足相应等级要求。一等以上GPS网中至少包含三个闭合环且彼此线性无关;二、三、四等也应有两个以上的闭合环;五等网也至少有一个闭合环。
            d.考虑将测区内原有的国家或地方测设的三角点进行联测,有利于两系统成果的变换,联测点应尽量均匀分布在整个测区的里面和外围。为精确求定转换参数,地联测高等级的大地控制点,联测点和重合点的个数不得少于3个,特殊情况下也不得少于2个。
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