浅析GPS定位测量原理

浅析GPS定位测量原理

郝伟

哈尔滨铁路工程建设有限公司黑龙江省哈尔滨市150000

摘要：所谓兵马未动，粮草先行，在各类工程施工中第一步是测量施工，可见测量是保证工程质量的决定性因素之一，百年大计质量为本，随着工程质量的要求不断提升，测量领域中的技术手段也在日益增长。今天就定位测量领域中最前沿的GPS技术做浅要分析。

关键词：GPS；波长；原理；测量

GPS（GlobalPositioningSystem）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；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。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1227.60MHz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上又分别调制着多种信号，这些信号主要有：C/A码、P码、Y码。

GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式：

上述四个方程式中待测点坐标x、y、z和Vto为未知参数，其中di=c△ti（i=1、2、3、4）。

di（i=1、2、3、4）分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4到接收机之间的距离。

△ti（i=1、2、3、4）分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的信号到达接收机所经历的时间。

c为GPS信号的传播速度（即光速）。

四个方程式中各个参数意义如下：

x、y、z为待测点坐标的空间直角坐标。

xi、yi、zi（i=1、2、3、4）分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4在t时刻的空间直角坐标，

可由卫星导航电文求得。

Vti（i=1、2、3、4）分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。

Vto为接收机的钟差。

由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z和接收机的钟差Vto。

高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。

（注）名词解释：

原子钟是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时的。由于这种

电磁波非常稳定，再加上利用一系列精密的仪器进行控制，原子钟里的元素有氢（Hydrogen）、铯（Cesium）、铷（rubidium）等。原子钟的精度可以达到每2000万年才误差1秒。

GPS时钟同步就是利用gps同步卫星信号，接收1pps和串口时间信息，

将本地的时钟和gps卫星上面的时间进行同步的过程。

结束语

由此可以看出，GPS定位技术成熟、准确、精密，应用在施工测量中可以更好的保证工程施工质量，相对于常规定位测量也更加方便快捷，对一个施工测量的专业技术人员来讲，透彻的了解GPS定位测量的原理，是必不可少的。