GPSGPS原理讲座原理讲座GPSGPSTheoryTheoryCathedraCathedra聂桂根Ggnie@whu.edu.cnGPS工程技术研究中心全球定位系统（全球定位系统（GPSGPS）概论）概论ƒ全球定位系统（全球定位系统（GPSGPS）作为新一代的卫星导航）作为新一代的卫星导航与定位系统，以其与定位系统，以其全球性全球性、、全天候全天候、、高精度高精度、、高效益高效益的显著特点，引起全世界的极大关注，的显著特点，引起全世界的极大关注，被广泛应用到很多领域，成为地球信息科学被广泛应用到很多领域，成为地球信息科学重要的组成部分。重要的组成部分。ƒ本讲通过对本讲通过对GPSGPS技术基本的概念、定位的技术基本的概念、定位的原理和在精密测量中应用的介绍，让大家了原理和在精密测量中应用的介绍，让大家了解解GPSGPS技术的特点及其潜在的应用领域。技术的特点及其潜在的应用领域。主要内容：主要内容：11GPSGPS的基本概念的基本概念22GPSGPS的定位原理的定位原理33GPSGPS定位误差定位误差44GPSGPS的精密测量的精密测量55GPSGPS现代化发展现代化发展66其它卫星导航系统其它卫星导航系统1.1.GPSGPS的基本概念的基本概念GPSGPS的定义的定义GPSGPS的组成的组成1.11.1GPSGPS的定义的定义GPSGPS的全称是的全称是““授时与测距导航系统授时与测距导航系统//全球定位系统全球定位系统””（（NavigationNavigationSystemSystemTimingTimingandandRanging/GlobalRanging/GlobalPositioningPositioningSystemSystem——NAVSTARNAVSTAR//GPSGPS）），简称，简称““全球定位系统全球定位系统””（（GPSGPS）。）。GPSGPS的定义的定义GPSGPS是一种以空间卫星为基础的无线电是一种以空间卫星为基础的无线电导航系统，它是借助于均匀分布在距离地导航系统，它是借助于均匀分布在距离地面面2020020200公里高空的公里高空的2121颗（外加颗（外加33颗备用）颗备用）人造卫星，为全球地表面及近地空间用户人造卫星，为全球地表面及近地空间用户提供全天候、连续实时、高精度的三维位提供全天候、连续实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。置、三维速度和时间信息。一、位置基准一、位置基准ƒƒ概述概述––坐标系统坐标系统原点、坐标轴指向、长度基准––惯性系与非惯性系惯性系与非惯性系––地心系与参心系地心系与参心系一、位置基准（续）一、位置基准（续）ƒƒ类型类型––习习//惯用天体参照系（惯用天体参照系（ConventionalConventionalCelestialCelestialReferenceReferenceSystemSystem））例：ICRF，IERS(InternationalEarthRotationService)制定，由500颗河外星系的天体所构成––习习//惯用地面参照系（惯用地面参照系（ConventionalConventionalTerrestrialTerrestrialReferenceReferenceSystemSystem））例：ITRF，IERS(InternationalEarthRotationService)制定，由全球数百个SLR、VLBI和GPS站所构成一、位置基准（续）一、位置基准（续）ƒGPSGPS应用中所采用的位置基准应用中所采用的位置基准––WGS84WGS84（（WorldWorldGeodeticGeodeticSystemSystem19841984））ƒ广播星历ƒ由美国国防部研制确定，其原点在地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（CTP），X轴指向BIH1984.0的零子午面与CTP赤道的交点，Y轴与Z、X轴构成右手系。椭球采用IUGG在第17届大会给出的推荐值：长半轴为6378137，扁率为1/298.257223563。大地水准面模型采用EGM。––ITRFyyITRFyyƒIGS精密星历ƒZ轴指向CIO，利用SLR、VLBI和GPS等技术维持。ƒ提供站坐标及速度场信息一、位置基准（续）一、位置基准（续）ƒƒGPSGPS应用中所采用的位置基准（续）应用中所采用的位置基准（续）––WGS84WGS84与与ITRFITRF的关系的关系ƒƒWGS84WGS84地面站坐标精度为地面站坐标精度为1m1m到到2m2m的精度，的精度