GPS基本测量原理

第一章 GPS 基本测量原理 GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统，利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速；另外，利用该系统，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。 第一节 GPS的组成 GPS计划始于1973年 ，已于1994年进入完全运行状态(FOC)。GPS的整个系统由空间部分、地面控制部分和用户部分所组成：  空间部分 GPS 的空间部分是由24 颗GPS 工作卫星所组成，这些GPS 工作卫星共同组成了GPS 卫星星座，其中21 颗为可用于导航的卫星，3 颗为活动的备用卫星。这24 颗卫星分布在6 个倾角为55°的轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为12 恒星时。每颗GPS 工作卫星都发出用于导航定位的信号。GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。  控制部分 GPS 的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控系统所构成，根据其作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。主控站有一个，位于美国克罗拉多（Colorado）的法尔孔（Falcon）空军基地，它的作用是根据各监控站对 GPS 的观测数据，计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站注入到卫星；同时，它还对卫星进行控制，向卫星发布指令，当工作卫星出现故障时，调度备用卫星，替代失效的工作卫星工作；另外，主控站也具有监控站的功能。监控站有五个，除了主控站外，其它四个分别位于夏威夷（Hawaii）、阿松森群岛（Ascencion）、迭哥伽西亚（Diego Garcia）、卡瓦加兰（Kwajalein），监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星的工作状态；注入站有三个，它们分别位于阿松森群岛（Ascencion）、迭哥伽西亚（Diego Garcia）、卡瓦加兰（Kwajalein），注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入到卫星中去。  用户部分 GPS 的用户部分由 GPS 接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机气象仪器等所组成。它的作用是接收 GPS 卫星所发出的信号，利用这些信号进行导航定位等工作。 以上这三个部分共同组成了一个完整的GPS 系统。 第二节 GPS 信号及观测值 GPS 信号 GPS卫星发射两种频率的载波信号，即频率为 1575.42MHz的L1载波和频率为1227.60HMz的L2载波，它们的频率分别是基本频率 10.23MHz的154倍和 120倍，它们的波长分别为 19.03cm和 24.42cm。在 L1和 L2上又分别调制着多...