GPS定位原理及应用.doc

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1、GPS定位原理及应用课程小论文论文题目：GPS定位简介与应用前景作者：指导老师：戴吾蛟完成时间：2012年6月7日GPS定位简介与应用前景摘要： 简明介绍了GPS定位技术、工作方式、优越性和GPS定位技术在土木工程和工程施工测量中等领域中的运用基本原理。关键词：GPS定位、发展、趋势、土木应用1GPS定位技术的发展过程、工作方式和优越性1.1GPS定位技术的发展过程 1957年10月,世界上第一颗人造地球卫星的发射成功,使空间科学技术得到了广泛的发展。人造地球卫星的出现首先就在军事方面得以运用,1958年美国着手建立美国军用舰艇导航服务的卫星系统,因为该系统通过极地,故又称“子午卫星系统”简称

2、“NNSS”,该系统1964年问世,就表现出巨大的发展潜力逐步成为人类导航和定位的工具。1973年美国国防部在子午卫星系统的基础上采取若干措施,使其精度、连续性和导航性等方面得到了重大的改善,这就是我们目前普遍称的“GPS(全球定位系统)”。1 1.2工作方式 GPS的工作方式是多种多样的,用户可以根据不同的用途采用不同的定位方法。根据定位时接收机的运动状态可分静态定位和动态定位两大类。静态相对定位,是指设置在基线端的接收机,固定不动,这样便可能通过连续观测取得充分的多余观测改善定位的精度;动态定位是用一台接收机安设在基准站固定不动,另一台接收机安设在运动的载体上,两台接收机同步观测用相同的卫

3、星来确定运动点相对基准的实时位置。 静态定位一般用于高精度的测量定位其具体观测方式是多台接收机在不同测站进行静止同步观测,精度能达到几毫米或几厘米的范围,动态定位则一般能达到几厘米或几米的范围。它们的处理方式也不大相同,静态定位是把接收机收到的卫星数据记录下来,带回内业数据处理,一般都是采取后处理的方式, 而动态定位通常在观测过程中实时获得定位结果,无需保存观测数据,用实时处理或后处理。 1.3GPS定位技术的优越性 全球定位系统拥有24颗卫星,且分布合理,能连续同步观测到不少于4颗卫星,保障接收机能全球、全天侯连续的三维定位覆盖地球的表面;定位精度高,在50km的基线上,相对精度可以达到12

4、ppm;观测时间短,目前利用经典静态定位,完成一条基线相对定位需要12h,快速相对定位仅需几分钟;观测不需要通视,点位的选择十分的灵活;操作简单,重量轻、体积小,使测量人员的劳动强度大大的降低,因此GPS定位技术的应用将会事半功倍,给社会带来巨大的经济和社会效益,更好促进国民经济的发展。2GPS技术定位在土木工程领域的应用 由于国内测量仪器质量和精度不断的提高,后处理软件也不断的完善,且GPS的价位也逐年降低,许多部门都引进了GPS接收机,促进了国内GPS技术的发展,现在已经在隧道、桥梁、大坝、建筑、电业、矿业等领域广泛应用。 2.1 GPS在线路勘测及隧道贯通测量中的应用 线路勘测及隧道贯通

5、是交通土木工程测量中重要的工作,随着国民经济的发展,交通土木工程建设发生了日新月异的变化,高等级道路越高、隧道也越来越长,常规的测量技术已远远不能适应现代发展的高标准。GPS定位测量不需通视及其高精度等优势,使测量效率得到了很大的提高,国内GPS定位技术首先在云台山隧道应用,取得了很好的效果,这使我们得以了解GPS定位技术的优势,日后军都山隧道、秦岭特长隧道、磨盘沟隧道、乌鞘岭隧道等长大隧道都是采用GPS定位技术,使GPS定位在不需通视的测量优势发挥的淋漓尽致。2.2 GPS Total Station：新一代的测量利器，集各种GPS测量模式于一体，如控制测量、地型测量、实时放样、GIS记录等

6、之单人操作系统。提供1cm+1ppmD之实时精度，并内含完整之COGO计算程序，且已完成中文化，使方便的工具发挥更方便之效益。2.3 快速推土整地系統：将Low Latency RTK及Moving Base RTK应用于推土机的作业导引系统，并结合车上计算机及LED指引器，仅需将设计档案DTM或Road Design复制到车上之计算机，就可透过LED指引器之辅助，依设计之要求施工，完全省去地面放样及停工检测之麻烦，且双天线系统，不仅提供精确之方向，更可于各种坡度下施工，提供公分级的施工质量。 2.4 地面形变测量应用 由于地下资源的开采而引起地面沉陷的现象。如:煤炭、石油的开采,引起许多矿区

7、的地面正常下沉;城市过度的抽取地下水资源,从而引起地表下沉甚至建筑开裂。矿区变形测量包括地表移动、露天矿边移动测量,其测量的最终目的是通过不同观测时间测定地面点的水平位置和高程,进行坐标转化、曲面拟合等计算方法,计算出变形观测点的位置,从而进行变形分析与预测.这一现象与工业生产.经济建设及人民的生活都息息相关,所以对上述沉降现象的监测,提供有关的数据信息,掌握其变化的规律是当务之急的工作。2.5 結構吊放系統把RTK架设于结构体上，随时以公分级精度来监控其三维方向之移动，并于系统软件上先行规划结构物之施放目标位置，如此便能使大型结构快速精确地吊放到设计目标上，大幅提升施工之效率，且不受天候因素

8、影响。3.中国车载GPS市场发展现状2全球定位系统（GPS），特别是车载GPS设备在我国应用广泛、发展迅速。但是我国车载GPS设备仍然存在诸多制约因素。通过对这些因素的了解，才能更好的促进车载GPS技术的进一步发展。 3.1我国GPS车载市场尚处于初级阶段3 我国从20世纪80年代开始研发GPS技术，车载GPS装置从系统的技术水平与产品的质量和成熟程度来说，我国GPS车载市场的发展还处在初级阶段。与车辆跟踪系统市场相比，车载导航系统更加不成熟，例如：实时交通信息发布和完善的导航电子地图的提供与更新机制，均缺乏高效实用的解决方案和途径。 3.2 制约车载GPS消费市场的四大因素 3.2.1消费需

9、求不强烈4 在出行习惯方面，我国汽车使用者与发达国家有明显不同。在美国、日本，人们日常开车出行半径都在数百公里，而中国大多数车主的日常出行半径里程仅为其110，而且大多数是往返在至居住地固定的道路上。由于我国的汽车使用者对于路况更加了解，这就决定了在产品使用上，我国没有GPS导航产品市场发达的国家那样强烈的市场需求。 3.2.2 缺乏行业标准 标准化问题是GPS车辆跟踪系统产业化的核心问题。目前，不同公司的GPS产品及运营系统不能通用、兼容、联网。市场上主要的GPS行业标准有：公路全球定位系统（GPS）测量规范/JTJ中华人民共和国行业标准、赛格导航全国统一的GPS服务标准以及浙江等省份制定的

10、标准。客户很难在市场中选择最新最优的产品，以及将技术进行更新换代。此外，涉足该领域企业的实力和信誉参差不齐，服务质量有待完善。这些问题妨碍了该产品的推广应用。 3.2.3 产品价格过高 价格昂贵使GPS类产品不可能在中国市场迅速普及的原因之一，开发出中国大多数消费可以接受的价位的导航产品是当前各大GPS厂商的主要任务。目前，市场中主流的GPS系统高端市场单体接收机价格大约为8000元，中端市场价格为5000元左右，低端单体接收机价格为2000元左右。即使是简单车载系统平均价格也为25004000元，这样的价格让很大一部分潜在消费者望而却步。 3.2.4地图有待开放 在GPS导航系统中，最重要的

11、就是该产品所提供的电子地图了。可是在中国出于国家安全的考虑，政府对地图数据进行严格控制。 3.3 车载GPS技术层面的发展趋势5 第一个大趋势就是频率分集技术，实际上已经正在第二代GPS系统替换老化卫星过程中进行。完成以后，现代化的卫星星座将为民用用户提供三种新的定位信号。此外，欧洲联盟在2002年3月启动的“伽里略”计划也采取了此种技术。 第二个大趋势就是克服射频干扰(RFI)。GPS广播的功率特别低，一般为10到16瓦，很容易就会被周围的射频信号所干扰，而不能正常工作。GPS接收器将通过把接收到的测距码与储存在本地的复制码的相位进行匹配来穿透噪声。当相位一致时，接收器就能够以定时信号作为精

12、确的参考，因此就可以准确的定位。 第三个大趋势就是安装保证定位误差小于某一个特定值的综合机械系统。采用微分GPS技术，系统将获得来自地球同步轨道通信卫星的最新误差校正信息，修正数据来自于地面参考接收器。过去GPS的误差为2米，现在将更小。4. GPS的在其他领域的新应用4.1研究引力场，广义相对论。定义地球坐标系。监测板块运动。用GPS的反射信号做雷达，红外成像检测全球核爆炸。 4.2 利用GPS检测电力线故障点系统。它利用两部GPS接收机,在电力线的两端同时监测,并计算出故障点离某一端的距离,再利用GIS来确定位置。4.3GPS的信号在从离地球22000KM的GPS卫星传达到地球表面的大气层

13、的时候会延迟,主要分为大气层当中的干燥延迟和湿润延迟,但干燥延迟的影像可以抵消(因为是接收几个卫星的信号,所以可以抵消),因此可以利用湿润延迟的大小来计算出某一时刻的可降水量4.4自GPS技术应用产业已成为当今国际公认的八大无线产业之一，其应用也非常广泛。个人GPS定位器“城市漫步守护星007”，让GPS技术应用不再只有汽车导航，还可以随时随地守护家人、爱车或是贵重物品。近年来许多保全业及警政单位分别采用GPS定位跟踪系统来协寻破案，GPS不再只有被利用在导航找路上，也成为人民行动e保母。5.结论越来越多的系统整合因计算机及软件发展而逐步实现，未来的各种系统将趋向于领域整合及自动化之发展。例如

14、：自动化结构监测系统与消防救灾系统之整合；透过网际网络提供之测量信息及服务等，还有许多领域尚待大家的努力，为更完善之工程技术迈进。GPS定位技术作为高新技术,已经在许多方面得到广泛的应用,这对经典测量是一次重大的突破,使经典测量理论与方法产生深刻的变革,其先进性和优越性逐渐被众多工程技术人员所了解。而生活中的处处也离不开GPS技术的陪伴，它的出现让生活变得轻松、高效。让我们的生活方式，生产方式发生了革命性的变化，可以说我们已经不知不觉的生活在一个充斥着GPS的世界里，现代社会也需要GPS的帮忙，它构建了一个更精彩的新时代。参考文献：1百度百科2BrookfieldEngineeringLaboratories,Inc:Moresolutionstostickyproblems,aguidetogettingmorefromyourBrookfieldviscometer.(U.S.A.).1994.3杨天军，杨晓光.GPS/GIS车辆实时监控调度系统研究.城市交通.2004年第一期.4夏红霞,周宏,杨红云.基于GIS/GPS车辆监控系统实现及关键技术.微机发展Vol.14No.8Aug.2004.5丁继新,吕京国,李夕银.面向任务的GPS测量软件系统的研制,2003年03期.新晨范文网