GPS全球定位系统
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美国国防部研究组建的采用距离交会原理进行工作的第二代卫星全球导航定位系统,简称GPS。该系统是采用被动式测距原理(即精确测定测距信号从卫星传播接收机的单程传播时间)来测定从卫星至接收机间的距离的。整个系统由空间部分(GPS卫星)、地面控制部分和用户部分组成。全球定位系统的出现不仅使导航技术发生了革命,而且对军事、空间技术、地学研究、资源调查、防灾减灾等诸多领域以及人们的社会活动和日常生活等各个方面都将产生重大影响。
测地是全球定位系统的一个重要应用领域。由于GPS定位技术具有测站间无需保持通视,观测不受气候条件限制,可同时确定点的三维位置以及精度高、速度快、费用省等优点,因而正在逐步取代常规方法而成为布设平面控制网的主要手段。定位精度在短基线向量上可达10-6~10-7;在长基线向量上可达10-8~10-9。GPS测地中所获得的高程信息的利用率还不是太高,究其原因主要是:①GPS测定的是大地高,而大部分用户需要的是正常高(正高)。这两者之差高程异常(大地水准面差距)的精确值的获取还较困难。②GPS测量中高程精度也较平面位置的精度要差。
如何解决上述问题,以便使GPS定位技术能成为测定高程的主要方法,促进高程测量的现代化已成为GPS定位技术中的研究热点。
GPS卫星导航。指利用GPS来实时确定飞机、船舶、地面车辆等各类运动物体的瞬时位置、速度和姿态等信息,以便进一步引导航行的工作。用户将预定航线输入导航接收机后,在航行过程中就能从导航GPS接收机中获取当时用户的坐标、运动速度、时间、运动方向是否与预定航线一致等信息;若不一致,可获取偏离角度、偏离距离按目前的速度航行至目标点需要多长时间等一系列用户关心的信息。用户依据这些信息就能修正航向,调整运行速度。
由于利用全球定位系统进行导航具有全天候、精度高、定位速度快、可同时确定瞬时点的三维位置和三维速度。另外,导航接收机的体积小、重量轻、能耗低、价格便宜、可免费使用等优点,因而正在导航领域内迅速得以推广普及,这也将是GPS应用最为广阔的领域之一。
由于形势的变化以及国际竞争的需要,为有利于将其在卫星导航定位领域内的霸主地位,美国已于世界时(格林尼治时)2000年5月1日宣布中止实施SA技术(SA意即选择利用,是美国国防部采取的降低实时定位精度的技术。一方面是通过在卫星信号中人为地加入频率抖动,另一方面也通过降低广播星历的精度来达到目的),并承诺对全球定位系统进行进一步的改进和完善,以便能更好地满足用户的要求,即GPS现代化。对广大用户而言,GPS现代化的主要内容为:在GPS卫星上增设第三导航定位信号,其载波频率为f=1 176.45 MHz,将C/A码同时调制在2个载波上。上述措施实施后将为人们应用全球定位系统创造一个更为宽松的条件,有利于GPS导航定位技术的推广和普及。