gps技术范文

gps技术范文第1篇

摘 要：全球定位系统（GPS），能够在全球范围内不间断的为需求者提供高精度的准确定位和精准的时间信息，用户终端设备易于实现、 精度较高， 应用领域广泛。由于种种原因，GPS易受到干扰和攻，在电磁环境极度复杂的情况下，如何解决GPS的干扰问题成为了重点研究对象。

关键词：GPS； 定位； 抗干扰

GPS接收机依靠GPS卫星射频信号工作，GPS卫星射频信号容易存在射频干扰。这种影响会使GPS接收机导航定位系统精度下降。射频干扰的存在形式分为宽带、窄带、无意及有意的。而且这种干扰很难预测，一旦干扰信号串入， GPS信号的追踪准确度都会收到影响。所以GPS抗干扰技术的研究意义重大。

首先，GPS的主要功能是为高动态用户提供实时的、连续的、精度高的数据信息。GPS主要存在的干扰形式有三种：压制式干扰、欺骗式干扰、分布式立体干扰 。压制式干扰：利用噪声信号遮挡有效信号，致使GPS接收机失常。有窄带、宽带两种形式，在干扰作用时间上有连续和脉冲两种形式。这种干扰技术含量较低，功率较大。欺骗式干扰：利用与GPS信号相近的信号进行干扰，致使GPS接收机失常。此类干扰容易判断，显而易见，干扰功率偏小，但技术难度较高。 分布式立体干扰 ：应用不同类型干扰机对地对空进行全方位立体式干扰。

通过分析GPS技术的自身性质，可以采用以下技术来解决干扰问题。

运用操作策略 ：这是一种非实质性抗干扰法。这种方法可以将GPS接收与干扰源隔绝。可利用卫星信号与地平面至少有10°， 可以抑制地面干扰。但这种方法不能用于机载干扰机。

从RFI源进行控制 ：通过截断干扰源抑制干扰。针对无线频率干扰（RFI），严格的规章制度控制， 可以限制干扰源的发射波段。对远离GPS的相同地点的发射频带源，可以对发射源实施屏蔽与滤波。

技术上的改进和调整 ：分局干扰信号的特征，考虑成本的前提下，可将抗干扰技术分为三种类型： 自适应阵类：零控制，光束控制； 多孔技术类：光束转换，多元对消法； 单孔技术类：窄前后滤波器，窄辅助跟踪环，时相滤波，GPS/惯性集成和辅助，极化抗干扰技术。

射频干扰检测技术 ：通过检测射频干扰信号，并生成报警信号，同时还具备输出干扰信号的数值大小。

前端滤波技术 ：是一种抗干扰滤波处理技术。依靠微电子技术及软件技术来完成，可以克服GPS接收机2个L频段GPS频带的强功率干扰。目前大部分GPS接收机利用陡截止频率特性的无源滤波器强带外功率来加以抑制。插入损耗较低，截止带宽具有良好的抗干特性，但体积偏大，价格颇贵。它与放大器均安装在天线中，除前置滤波外，还要对窄带下变频器及本振混频器进行滤波。改善了接收机的带外干扰特性，降低了中频A/D变换处理所需的奈奎斯特采样速率。

码环和载波环跟踪技术 ：其抗干扰性能利用窄带码环压缩载波跟踪滤波器的带宽和接收机预检测带宽加以改善。因为宽带带宽导致动态范围变窄，利用增加环路滤波器阶次或者外部导航系统来加以弥补。如采用内部辅助增强技术、外部导航辅助增强技术有惯性导航系统（INS）、多普勒雷达和空气速度计，而最佳选择是GPS和INS的组合应用。之一是借INS提供的平台速度信息去辅助GPS接收机的载波环和码环，做到环路带宽很窄，有效提高GPS接收机的信号/干扰比（S/J）；之二是在强干扰下只有GPS导航，当GPS接收机信噪比恢复到跟踪门限G/No以上时，再用INS辅助GPS接收机快速捕获GPS信号。GPS和INS的组合应用能够使GPS接收机的抗干扰性能提升10～15dB。

窄带干扰处理技术 ：也称暂时滤波技术，是DFT技术用于数字中频信号处理即频域幅度处理的例子，在没射频干扰的情况下，在频域内热噪声功率谱十分均匀；在信号中有窄带干_的情况下，频域发生异常，DFT中可自适应滤除这种异常谱线。

天线增强技术 ：自适应调零天线技术能够提高GPS接收机抗干扰性能。这种天线由多元天线阵组成，利用微波网络将天线阵连接处理器，处理器对信号进行处理，再反馈到微波网络加以调节，来改变各阵元的增益和相位，消除天线阵方向图的干扰源，提升抗干扰性能。性能较好的自适应天线可以将GPS接收机的抗干扰能力提升40～50dB。

针对目前国内外GPS系统的发展状况和技术特点进行分析，采用多个GPS系统兼容性与组合导航定位技术、广域增强技术、导航信号增强与调制技术、自主导航星座运行管理技术以及导航与通信一体化技术等成为目前发展的技术趋势和研究方向。

未来，以GPS、GLONASS和伽利略等为代表的GPS系统将完成星座组网，并进行现代化技术改造，GPS系统各项性能大大提升。GPS系统将从以往的独立建设发展为合作开发，实现空间信息资源共享。干扰较强的情况下，导航卫星可以利用点波束天线，对指定区域信号功率进行调整，该信号由专用接收机接收，能够保证导航定位准确度。同时，融入加密技术，提升抗电子欺骗能力。导航定位精度、完好性、可用性和连续性是设计和评价GPS系统的顶层性能指标，也是新一代卫星导航系统技术改造的目标要求。构建高速的星与地、星与星间宽带通信网络，，完成对星座的实时、连续和动态监视，确保导航信息的实时性和有效性，达到系统顶层性能指标要求。

伴随地面移动通信技术的日益进步，时间、地点和事件等信息要素变得异常重要。但是，对于大范围的信息进行实时获取，则需要卫星通信网络的技术支持。新一代卫星导航系统的星地、星间高速宽带通信网络，加速了导航与通信技术的一体化进程，实现全球实时信息获取。

现代GPS系统已成为及时获取高精度导航信息的空间基础设施，军用价值和民用价值很高。而在GPS干扰技术日趋成熟的现代社会，人民乃至国家的安全受到的前所未有的挑战，GPS抗干扰技术的迅速发展成为必然。而在实践运用中，成本，技术难度及可实现性处处制约着GPS抗干扰技术的发展，而各种抗干扰方案各有其优点与缺陷，有效地将各种抗干扰措施统一结合，充分利用各自的优越性，提高系统的可靠度，做到小型化、多功能，是今后努力和奋斗的方向。努力提高卫星导航接收机适应现代战争恶劣电磁环境的作战能力，以最大限度保障现代化信息战的需要，这对现代化武器性能的提高以及重点、局部区域作战支持有着非常重要的军事意义。

参考文献：

[1]王茂锋.GPS抗干扰技术与自适应天线探索.陕西：陕西东方航空仪表有限责任公司，2013.11

[2孙越强.GPS干扰及抗干扰技术.中国科学院空间科学与应用研究中心 空间环境探测研究室

[3]王忠.GPS抗干扰技术.全球定位系统.成都：成都气象学院电子系.2011 [5]陈于平.GPS抗干扰技术综述.数学技术与应用，2013.武汉：国防信息学院

[4]刘海波，吴德伟，董成喜，卢艳娥.GPS抗干扰技术发展趋势.西安：空军工程大学电讯工程学院，2011.1

作者简介：

戴明雪（1980-），女，工程硕士，讲师，主要从事传感器、仪器仪表等科目的教学和研究工作。

gps技术范文第2篇

关键词：RTK；动态测量；优劣性

引言

随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，RTK（Real Time Kinematic）测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。RTK测量技术因其精度高、实时性和高效性，使得其在城市测绘中的应用越来越广。实时动态测量技术，这是一种新的常用的GPS测量方法，是以载波相位观测量为根据地实时差分GPS测量技术，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，是GPS技术发展中的一个新的突破，具有定点速度快，误差不积累，节省人力，作业效率高等特点，广泛应用于工程测量，地形测图以及图根控制等测绘领域。虽然RTK定位的测量精度可达厘米级，并且置信度可以达到99.9%，但RTK毕竟与静态测量或快速静态测量不同，RTK需要通过初始化过程在野外实时计算出整周未知数。由于初始化过程中存在各种误差，例如数据链传输过程中外界环境电磁波影响产生的误差甚至错误，实际观测中有可能会导致整周未知数虽然求解出来了，但求解答结果不可靠或不正确，因此，和GPS静态测量相比，RTK测量更容易出错，必须通过对RTK测量成果进行质量控制，才能确保观测到成果精确可靠。

1. GPS动态测量技术的工作原理

GPS动态测量技术（RTK）的基本工作原理可分为两部分阐述。

1.1实时载波相位差分

众所周知，我们在进行GPS定位时，会受到各种各样的因素的影响，为了得到更精确的数据消除误差源，必须将两台以上的GPS接收机同步工作，GPS静态测量是将各个接收机独立工作观测，并使用处理软件进行差分解算。在RTK测量单方面来说，仍然是差分解算，但这是实时的差分计算。所以说，两台接收机（一台流动站，一台基准站）都在观测卫星数据，同时，基准站也通过接收机发射电台，把所接收到的载波相位信号或载波相位差分改正信号发射出去；那么，流动站同时接收卫星信号和电台接收机准站的电台信号；在这两信号的基础上，流动站的固化软件便可以实现差分计算，从而可以精确地定出基准站与流动站的空间相对位置关系。

1.2 坐标转换

空间相对位置关系不是我们要的最终值，因此还有一步工作就是把空间相对位置关系纳入我们需要的坐标系中。GPS直接反映的是WGS-84坐标，而我们平时用的则是北京54坐标系或西安80坐标系，所以要通过坐标转换把GPS的观测成果变成我们需要的坐标。这个工作有多种模型可以实现，我们的软件采用的是平面与高程分开转换，平面坐标变转换采用先将GPS测得成果投影成平面坐标，在用已知控制点计算二维相似变换的四参数，高程则采用平面拟合或二次曲面拟合模型，利用已知水准点计算出该测区的待测点的高程异常，从而求出他们的高程。

2. RTK 测量技术的优越性

GPS 动态定位技术（RTK）是否能顺利进行测量作业，其关键因素是无线电数据链电台的本身性能、环境无线电的干扰情况、设备的架设、参考站的选址、发射天线的类型等等有着直接的关系。用GPS动态定位技术在测量方面的优点主要有以下几点。

2.1 定位id精度高，数据安全可靠，无误差积累。跟全站仪等仪器不通，全站仪在经多次搬站后，会存在误差累积的状况，搬的次数越多，累积误差就越大，而RTK就没有，只要工作条件满足RTK的基本要求，且在作业半径范围内，RTK的精度不会发生变化，平面和高程的精度都能达到厘米级。

2.2 作业高效、方便快捷。在一般作业的地形形势下，RTK作业半径为10KM左右，大大的减少了设点需求和测量仪器的搬迁次数，且操作人员少，只需一人，坐标生成速度快，劳动强度低，成本低，效率高。

2.3 操作简单，容易方便，处理数据能力强。只需进行简单的参数设置，移动站便可边走边测得坐标或进行工程放样。数据处理、转换、输入、输出和储存能力强，并能方便、迅速地与全站仪、计算机等进行数据通信。

2.4不受传统测量通视条件的限制，RTK技术对两点间的光学通视没有要求，只要求满足对天基本通视和电磁波通视，所以，跟传统的测量比，RTK技术所受的外界条件的影响和限制相对来说要小很多，传统测量因地形复杂、地物障碍等因素不能正常通视地区，对RTK来说，只要能满足其基本工作条件，它都能进行作业。

2.5自动化、集成化程度高，测绘功能强大。RTK能使用各种测绘的内、外作业，流动站利用软件控制系统，不用人工去操作就可自动实现多种测绘功能，大大减少了辅助测量工作，降低人为误差，确保作业精度。

3. RTK测量技术存在的不足

RTK测量技术目前已经成为测量界最常用的工具。但是它并不是能胜任所有的测量工作，它也有很多的局限性，影响GPS动态测量技术主要有如下几个方面：

3.1 高程异常问题

RTK作业模式对高程的转换要求必须精确。但是我国现有的高程异常图存在误差，尤其是在山区，误差更大，甚至在有些地区还没有。这就加大了GPS大地高程转换至海拔高程工作的困难，精度也变得不均匀。

3.2 数据链传输过程中的干扰

数据链传输过程中会受到障碍物和高频信号源的干扰，在山区和城市楼房密集区数据链传输信号常会受到限制，使得信号在传输过程中大大衰减，严重影响到作业的半径和作业的精度。

3.3多路径效应的问题

多路径效应是RTK定位测量误差中最严重的一种误差，在一般的情况下，多路径误差可达在1～5cm，而且多路径误差的大小会发生周期变化，一般以5～20min为周期。同时多路径效应的问题也是GPS静态技术所面临的问题。

3.4检测环境的影响

在中午电离层的干扰大，共用卫星数较少，GPS常会出现连接不到所需卫星的情况，故导致长时间不能初始化，有时还会直接导致不能进行初始化，进而不能进行动态测量。另外，RTK信号还受其他干扰源的影响，如电视台、反射物、无线电发射站、微波站、高压线等。

3.5受卫星状况限制

在没有足够的卫星数的情况下，会影响RTK的初始化完成，在城市高楼密布区、高山峡谷的深处、密集森林区卫星信号会长时间被遮挡，严重影响到一天在中可作业时间，且还会导致失锁现象。RTK测量还与数据链的性能及卫星的分布有关，并且测量的结果为独立观测值，缺乏兼容性和检验。

3.6初始化的时间

初始化是RTK系统能不能进行实时准确定位的最关键一步，在林区、山区及城市楼房密集区等地作业时，会有较多的GPS卫星信号被阻挡，故易引起卫星失锁参考站的数据信号发生中断，初始化的时间较长，有时还需要重新初始化，使得测量的精度和效率降低。

3.7电台电量不足问题

RTK测量的精度和稳定性都不如及全站仪，特别是稳定性，这主要是因为RTK比较容易受数据链传输状况、卫星状况、天气状况影响的原因。在不同的RTK作业系统中，所测量的精度和稳定性也有较大的差别。

此外，GPS动态测量技术还受电离层误差，对流层误差，轨道误差，和 天线相位中心的变化等的影响。

4 .结束语

gps技术范文第3篇

关键词：GPS 干扰抗干扰

中图分类号：TN967 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）11-0220-01

全球定位系统（GPS），可以在全球范围内全天候、全天时地为用户提供连续的高精度定位和时间信息，用户终端设备易于实现、精度较高，被广泛应用于各个领域。随着其在军事领域的广泛应用，GPS成为重点的扰、攻击对象，在复杂电磁环境下中如何保护GPS不受干扰成为了重点研究问题。

1 GPS干扰技术

通常GPS卫星发射功率有限的信号，且卫星距离用户所在地面较远，到达地面后的信号就十分微弱，其中L1信号其发射功率只保证在地球表面的最小信号功率电平为-160dBw。L2信号到达地球表面时其最小信号电平为-166dBw，极易受到破坏和干扰。压制式干扰需要发射较大功率的干扰信号，其频率与GPS信号相近。用户接收机端收到的干扰信号远强于GPS卫星信号，接收机接收不到所需要的正常卫星信号，因而无法进行定位。压制式干扰的干扰样式主要包括：带内窄带噪声干扰、同频带宽带噪声干扰和单频瞄准式干扰等几种形式。欺骗式干扰发射功率不需要很大，但其信号具有与GPS信号相同的参数，只是其信息码不同，不带有正确的定位信息，因此GPS接收机受其干扰无法正确定位。欺骗式干扰主要包含生成式干扰和转发式干扰两种样式。

2 GPS抗干扰技术

对GPS进行干扰，通常是干扰GPS接收机，使其不能正常接收信号，或者接收不到GPS卫星信号。GPS接收系统分为天线与接收机两部分，抗干扰技术围绕这两大部分进行。

（1）频域滤波技术。提高接收机抗干扰能力的基本方法是通过设置滤波器将干扰信号滤除。当接收机收到不同信号时，滤波器分别根据各子系统的数据对位置和速度进行估算，其结果经融合再进行分析，去除干扰信号。现在主要使用的是频域滤波技术。接收机接收到窄带干扰信号时，频域滤波利用数字信号处理技术，在干扰信号中心频率附近形成“陷波器”，对干扰信号产生较大衰减，以此滤除干扰信号。这种技术可用于抑制窄带干扰、强带外干扰。GPS频域滤波需要辨别干扰信号，先通过频率搜索以确认干扰频率，然后产生陷波点，通常这两个过程具有自适应性。对于多个窄带干扰，须能够生成多个陷波点。陷波器就是在频谱上对窄带信号产生足够的衰减，抑制干扰信号的功率，使其低于正常信号。在连续波单频干扰试验中，干扰抑制度最高可达到60dB。

（2）抗干扰天线技术。抗干扰天线通过调整天线的零点方向，使其指向干扰信号方向，从而抑制干扰。由于干扰信号方向具有不确定性，抗干扰天线技术应能自适应控制零点方向，使方向图零点正对干扰源方向，而其它方向上基本为全向半球覆盖，实质是利用信号与干扰方向角的不同而实现的空域滤波。天线产生的零点大小和零点方向数目会同样对卫星信号产生衰减，因此该方法无法接收零点方向的正常卫星信号，减少了可利用的卫星数目。零点控制技术可提供15dB～25dB的干扰抑制，但能够产生的零点总数不能够太多。

（3）伪卫星技术。由于GPS卫星信号较弱，选择地面特定地点设置发射机，发射与GPS卫星信号一致的替代信号，称为“伪卫星”。其导航电文格式与GPS卫星信号基本一致。由于距离近功率强，因此可以大大增强信号，实现抗压制性干扰。伪卫星也可装载在无人机或浮空气球上，构成虚拟的GPS星座。由于伪卫星发射的信号与GPS信号一致，所以用户接收机可以同时接收两种信号，将现有的GPS接收机软件稍作改动就能实现定位[1]。相比卫星的高昂费用及准备时间，利用伪卫星既节省了经费，又能在短时间内建立起一个可靠安全的抗干扰系统。伪卫星GPS抗干扰的优点是接收到的信号功率高，使用起来比大功率GPS卫星更快捷、简单，缺点是无人机或浮空气球等载体的运动导致位置不太确定，误差将增加约20%。根据GPS的特点，把GPS与INS有效地组合在一起，各自利用对方的优点弥补自身的不足，进而达到抗干扰的目的，就是GPS/INS组合抗干扰技术。主要的组合方法分为松耦合和紧耦合。松耦合技术上比较容易实现，但导航精度较差。紧耦合不间断地修正惯性元件测量误差和姿态矩阵，与松耦合相比具有较高的精度[2]。

3 GPS抗干扰技术展望

（1）多信道天线。未来的GPS系统将采用多信道模式，接收机可安装多信道天线，接收多信道信号，对于定位需要的信号形成一定余量。实际的电子干扰仅仅从较窄的特定方向实施，所以终端接收机可以舍弃与干扰信号方向相近的接收信号。在部分信道扰时，还有部分信道可用于接收GPS信号，只要接收4颗以上卫星信号，即可满足定位条件进行定位。

（2）多种抗干扰方式组合。对抗多种形式的干扰，需研究对多项抗干扰措施和技术的集成，利用综合与集成的技术，才能同时对抗多种干扰[3]。国外现阶段的研究方向是在GPS/INS组合的基础上添加自适应调零天线，进一步提高抗干扰的能力。GPS/INS组合能够在抵御压制式干扰的同时有效增加导航精度，自适应调零天线能够自动寻找有效导航信号，两者的结合能使导航精度比单一使用GPS/INS组合时上升30%左右。但受限于昂贵的费用现在还不能大规模使用，只配备在一些高精尖武器上。

（3）多种导航融合抗干扰。当GPS受到强干扰而无法正常工作时，使用其它导航系统代替GPS工作便成了一种选择。其实，任何GPS接收机都有可能同时接收俄罗斯的全球导航卫星系统（GLONASS），以及未来欧洲的伽利略导航卫星系统和我国自主研发的北斗导航卫星系统。这不仅提升了应付干扰的能力，也在一定程度上摆脱对GPS系统的绝对依赖。

综上所述，虽然GPS系统信号存在诸多弱点，但其仍不失为世界上较先进及应用最广泛的导航系统。所以，对GPS系统的干扰模式进行分析研究，找到提高系统抗干扰性能的主要途径与方法，无论是对民用还是军用，具有十分重要的意义。研究GPS抗干扰技术及其发展趋势，既为我们在使用GPS系统时提供了安全保障，也为了解相关美式装备起到一定帮助，同时为我国发展新一代北斗导航卫星系统提供相关参考。

参考文献

[1]李彬，靳国栋.《浅析GPS干扰技术》《电子对抗》2009年.

[2]丁凡，周鹏，张忠磊.《对GPS/INS组合制导系统的干扰技战术研究》《飞航导弹》2011年.

gps技术范文第4篇

关键词:GPS；测量技术；误差分析

随着差分GPS定位技术的发展与应用,不仅是高等级的首级网和加密网,就连图根点和航空摄影测量像控点的测定也广泛采用了GPS。对于绝对精度达到毫米级的GPS工程变形监测也有不少成功实践。但这一精度是否可靠以及它是在怎样的观测环境、观测方案和具体设备下实现,成了目前研究的主要方向,针对这一问题,我们做了以下的实验验证。

1 GPS监测点的选择

GPS监测点的选择,为了方便实验数据的外业采集,保证观测工作的顺利进行和获取可靠的观测结果,收集了现有GPS点的分布及保存情况,最终选取了4个强制归心观测墩作为本实验的GPS点。

2 GPS测量技术方案及设备

2.1 GPS网的设计

本次实验采用网连式的布网形式,这样构网便于组成较多的同步环、异步环及复测基线,具有较强的几何强度和多余观测,网中最长边为450m左右,最短边为20m左右,属于超短基线网,在WGS-84下作无约束平差(基准由软件自定)检验其精度。

2.2外业采集仪器设备

此次实验我们选用TOPCON Legacy-E双频接收机(简称LE型)并配有TOPCONCR-3扼流圈天线。

3GPS数据获取

(1)数据获取工作安排两天完成,每天观测两个时段,每个时段长6h,仪器不搬站,观测人员要严格按照调度指令,按照规定时间进行作业,检查接收机和天线连接无误后,方可开机测量,每时段最少同时跟踪4颗卫星方可记录,数据采集间隔为30s。

(2)在原有的GPS天线基座上,利用强制归心装置架设莱卡TS30全站仪(测距精度:0.6mm+1ppm,测角精度0.5,满足实验要求毫米级精度)和配套的莱卡圆棱镜,通过6测回往返观测法取平均值分别获取各基线长度,作为检测GPS测量外符合精度的参考数据。

全站仪观测数据表1

4 GPS数据处理

此次GPS测量实验的数据处理工作采用随机附带的TOPCON Pinnacle软件。在布设GPS网时,数据处理工作是随着外业工作的展开分阶段进行的。从算法角度分析,根据本实验的具体情况,可将GPS网的数据处理流程分为数据传输、基线解算和网平差三个阶段,流程如图1所示。

图1GPS 数据处理流程

4.1 GPS基线处理

①基线解算采用的是静态解算模型。

②在初步设置好处理参数后进行解算,发现6日第一时段的残差图的残差有超过正负0.4周现象,而要求最好是在正负0.25周以内。基于此,我们删除了该时段的S1、S3、S4测站的30#卫星,S2测站的24#、30#的两颗卫星。

③基线处理时的测量限差均设置为1.8。

④如果卫星轨道误差r为±20m,则基线矢量相对精度可优于0.25´10-6。对于10km的基线,基线解算精度可达±2.5mm。由此可见,对于一般的控制网,采用广播星历可以满足基线解算精度的要求。

4.2 GPS基线检核

①重复观测边的检核

计算不同时段观测结果的互差,该差值应小于相应级别规定精度的倍；

同一条边若有三个时段以上的观测结果,则应计算各时段结果的平均值。其中任意时段的结果,与其平均值之差,应不超过相应级别的规定精度。

②严格进行基线重复性检验、同步环和异步环检验,同一基线在不同时段的X、Y、Z分量及边长S的较差,

4.3 GPS网平差

在本实验中,由于我们的目的是为了查看处理精度,并进行相关量的比较与分析,在这里我们采用WGS-84大地坐标系下无约束网平差。为了全面考核GPS测量网的内部附合精度,发现并剔除粗差。以每时段6小时的4个时段的观测量为数据,基线选取方式见图1,利用方位角中误差及边长距离等相关分量数据,通过点位中误差和边长中误差计算公式,最终得出WGS-84坐标系下相应的精度指标,具体精度统计如表2所示。表2的数据表明,本GPS网内附合精度已达到了亚毫米级。

GPS网平差后内符合精度表 表2

5 精度分析

为了比较该实验的外符合精度,我们将在WGS-84坐标系下无约束网平差得出的基线结果与全站仪观测的基线结果进行比较,如表3所示。

精度分析结果 表3

对比结果表明:检测较差在0.1mm～3.0mm之间,边长相对误差在1/138328～1/490463之间,从单基线距离较差的相对精度来看,均不低于1/10万,因此可以判断此次GPS观测点之间的相对关系好,GPS网精度高,成果可靠。

6 观测时段长度对精度的影响

在实际工程测量中,人们不仅仅考虑精度因素而且还注重经济成本以及工作效率,为了既提高测量效率,降低作业成本又保证GPS观测精度,我们做了缩短时段的GPS数据处理实验,以验证不同的观测时段的测量精度。在处理时段数不变的情况下,通过缩短观测时段进行的数据处理精度,总体上是随时段长度的缩短而递减,但在2h～6h之间,其GPS观测精度基本相同,并无明显变化,精度随时段明显发生变化的是在20min～2h之间。这样,我们可以从中得到一种启示:为获取不同的GPS观测精度,在观测时段上我们应在2h之内进行相应的调整。

7 结束语

综上所述，利用本实验的设计方案、数据处理步骤以及控制GPS技术的各种误差对测量精度的影响的方法等,可以得到达到亚毫米级内符合精度以及毫米级的外符合精度。在处理时段数不变的情况下,通过逐步缩短观测时段的数据处理实验,得出了一个启示:GPS测量精度总体上是随时段长度的缩短而递减,但在2h～6h之间,其GPS观测精度基本相同,并无明显变化,精度随时段明显发生变化的是在20min～2h之间。这样,为获取不同的GPS观测精度,在观测时段上我们应在2h之内进行相应的调整。

参考文献

[1] 郑立平 白彦锟.GPS测量的误差分析[J]科技资讯,2005.22

gps技术范文第5篇

近年来，随着我国社会经济的进一步繁荣，科学技术得到了迅速的发展，尤其是伴随着GPS技术的推广与应用，我国在测绘工程领域也有了新的突破。但是不能否认，我国GPS技术与西方发达国家相比还存在很大的提升空间，并且在测绘工程领域的应用过程中也存在严重的问题亟待解决。为此，本文将对GPS技术在测绘工程中的应用进行详细的探讨，并针对其存在的问题提出具体的解决措施，旨在进一步促进我国测绘工程与建筑事业的长足发展。

【关键词】

GPS技术；测绘工程；应用初探；定位系统

进入21世纪之后，我国的GPS技术获得了突飞猛进的发展，并且在社会各行各业中也得到了广泛的推广与应用，极大的促进了我国社会生产的进步与发展。尤其是在测绘工程领域，GPS技术极大的提高了测绘技术的精准度，并且在地籍和房地产等工程测绘中发挥了巨大的作用，进一步推动了我国测绘工程发展的进程。

一、GPS技术在测绘工程中的应用现状

GPS又称全球定位系统，是最新型的定位技术，主要包括空间、地面与用户设备三部分，分别是GPS卫星星座、地面监控系统与GPS信号接收器。此外，GPS技术还拥有先进的测绘技术，准确性高、速度极快、适应性强、功能齐全，并且与计算机科学相辅相成，极大的提高了测绘效率。可以说，GPS技术的定位功能与测量功能是其在测绘工程中得以推广应用的基础条件。近几年来，我国的GPS技术的日趋成熟，并在测绘工程中得到了普遍的推广与应用。比如在市政道路工程、城市规划中、地籍管理、房地产工程等测绘工程中都已离不开GPS技术。而且，GPS技术高精度日益发展，将逐步取代全站仪的放样，从而通过实时测量进一步避免了由于数据滞后带来无法准确定位的结果，提高了测绘工程的质量，有利于我国工程建设事业的健康快速发展。

二、GPS技术在测绘工程的具体应用

1、大地控制网点。

大地控制网又称“大地网”，是高程控制网与水平控制网的总称，通过导线测量、三角测量与高程测量、天文测量、重力测量的配合推算出大地控制网点的坐标，实现平面位置的基本控制。其次，再通过高程控制网与重力测量、天文测量相结合，进一步推算出水准点的高程，作为高程控制的基本依据。可以说大地控制网点测定工作测绘工程的基础环节，是其他测量工作进行的前提条件。

2、地质测量方面。

地质测量在测绘工程中也起着至关重要的作用，其测量结果的质量直接决定着工程的成败。而在地形测量中最为复杂的就是水下地形测绘，传统的测量仪器是境外测距仪、经纬仪等，使用极其复杂，很容易受到自然环境的限制。而GPS技术采用光学定位、地面无线电定位、双频数字测深仪等先进的技术与测量仪器，不仅摆脱了自然环境的约束，还提高了地质测量的精准度。

3、野外观测方面。

GPS技术在野外观测方面也发挥着独特的作用，主要体现在选点和观测两个方面。首先，GPS技术在选点过程中不仅可以兼顾前期的测量布控，还可以对后续测量进行精密的准备，此外避免了多路径效应的产生和干扰信号现象的出现。其次，GPS技术在观测过程中，可以在不同的观测时段对卫星、天气及实时经纬度进行详细的记录，从而为测绘工程提供更为精确的数据。

4、数据处理方面。

数据处理环节在测绘工程中至关重要，并且对数据的准确性、全面性、实时性有着极高的要求。GPS技术在数据处理方面主要分为观测数据处理与测量数据处理两个方面。首先GPS技术对原始观测数据进行编辑与整理，并为计算分析提供可靠的参考数据。其次，GPS技术对预处理的数据进行观测数据平差计算，从而为测绘工程相关数据的形成提供参考数据。

三、GPS技术在测绘工程应用过程中存在的问题与解决措施

虽然GPS技术在测绘工程中有着巨大的应用优势，但是也存在一定的局限，尤其是我国GPS技术还有很大的提升空间。为此，下文将对GPS技术在测绘工程应用中存在的具体问题进行详细的分析，并针对这些问题提出有效的解决措施。

1、提高工作人员素质。

GPS技术作为新时代的高科技，其正常运行离不开高素质的工作人员。然而我国大部分测绘工程工作人员对GPS技术的掌握不到位，尤其是资深的技术专家由于年龄问题对GPS技术更是所知甚少，这不仅不利于测绘工程技术的传承与发展，也不利于GPS技术在测绘工程中的进一步推广与应用。因此，我国应该建立健全测绘工程人员的培训体系，提高其基础工作技能。其次，我国要加大对测绘专家关于GPS技术知识的普及力度，进一步推广GPS技术在测绘工程中的创新与发展，从而推动我国工程建筑领域的健康快速发展。

2、提高我国GPS技术。

目前，我国的GPS技术还存在很大的提升空间。比如在野外观测应用中，由于点面与大积水面的距离不好把握，常常出现多路径效应，此外，当选点高度达不到15度以上时可能会因为障碍物影响信号的接收与传递。而且，在野外观测时，由于GPS技术在选点过程中对前后测量布控处理不当，往往造成观测数据的不精确，严重的影响了测量结果。所以，我国应该积极地借鉴国外先进的GPS技术，并结合我国测绘工程发展的情况不断地发展创新，从而进一步促进我国测绘工程领域的发展。

3、完善测绘工程模式。

目前我国测绘工程的流程还不够完善，比如数据传递不及时，推算方式的滞后造成测量结果出现严重的偏差。因此我国还应该进一步完善测绘工程模式，建立健全数据模型，通过完善测绘工程的程序进一步充分利用GPS技术，充分发挥其精确度较高、时效性较强的优势，从而进一步促进我国测绘工程质量的提高。

四、总结

综上所述，近年来随着GPS技术在我国测绘工程中的推广与应用，我国的测绘工作效率与质量得到了极大地提升。但是不能否认，GPS技术在测绘工程中的应用依然存在严重的问题，有待进一步解决。因此，我国应该积极地借鉴国外先进的GPS技术，并且不断地完善测绘模式与流程，提高测绘工作人员的综合素质，从而进一步促进我国地质测绘工作与工程建设事业的健康快速发展。

作者：刘伟 单位：辽宁省第三地质大队

参考文献

[1]付敏.浅析GPS测绘新技术在建筑工程项目中的运用《.价值工程》,2014年18期.

[2]王鹏.基于工程测绘中GPS测绘技术的研究《.中国科技纵横》,2014年22期.

[3]朱壮壮.GPS测绘技术在工程测绘中的应用分析《.城市建设理论研究（电子版）》,2015年22期.

gps技术范文第6篇

发展背景

进入新世纪后，包括美军在内的许多国家军队都意识到现代作战行动对GPS的依赖过于严重，而随着GPS干扰技术的快速发展，这一隐患将成为各国军队战时使用武器的巨大威胁。

为此，从2010年开始，以美军为首的西方军队大力倡导不依赖GPS导航技术的发展。

DARPA的新要求从2010年起，美国国防部高级研究计划局开展了不依赖卫星导航系统的研发工作，目的是全面替代GPS，而不是作为GPS系统的补充。为此，2014年6月，美国国防预先研究计划局（DARPA）向工业界新的项目公告，要求发展不依赖现有GPS的武器导航技术。该项目名为“对抗性环境中的空间、时间和方位信息”（STOIC），目的是寻求发展PNT系统，提供独立于GPS系统之外的定位、导航和定时信息。该技术提供的信息应与GPS系统提供的定时和定位精度相当。为了达成目的，专家们必须结合远程参考信号、超稳定战术时钟、以及可在用户之间分享PNT信息的多功能系统。此后，美国DARPA同时开展了5个项目的研究，全部或部分聚焦于定位导航授时技术的开发。

空军的新政策DARPA的要求很快得到了空军的政策支持。2015年1月，美国国防部在寻求AGM-86“空射型巡航导弹”替代方案时表示，未来所有空基核武器将全部可在非GPS环境中工作。几乎与此同时，美国防部修订了“LRASM导弹加速采购项目”合同，要求该弹在无GPS系统、数据链等其它信息支援的情况下，在电子战环境中凭借自身的多模传感器和机载/舰载瞄准系统实现自主探测、识别和打击目标。2015年9月，位于美国俄亥俄州赖特・帕特森空军基地的美国空军研究实验室与3个军事承包商签订合同（STOIC），开发具有全球定位系统（GPS）性能的军事定位、导航和授时（PNT）技术，但其运行独立于GPS卫星导航系统。其中，雷声BBN技术公司在2015年6月获得170万美元合同；探险技术公司、罗克韦尔柯林斯公司在同年4月分别获得52.4万美元和540万美元的合同。 现在作战对GPS的依赖越来越大

海军积极响应与空军几乎同时，海军也对DARPA的要求反应积极。2015年1月，美国海军提出，考虑到潜艇越来越依赖GPS导航，需要发展GPS扰或不可用时的潜艇导航系统。为此，美国海军制定计划将利用有限的资金和现有的传感器，比如成像器、天线和陀螺仪等，完成新型硬件保障装备。海军建议导航源为磁场、天文或者光学。计划中还明确任何需要主动向外发送信号的方案一律不予通过，因为这样很有可能暴露潜艇的位置。

在拒止环境中作战是美军当前国防科技和作战能力的发展重点之一，涉及指挥控制、互联互通、精确制导、电子对抗、机群协同、定位导航授时等诸多领域的科技项目正在实施之中。目前，在国防部和各军种的积极响应下，不依赖GPS的武器制导技术已经成为新的武器技术发展方向。为此，英国等美盟国也开始与美国同步发展各种不依赖GPS的武器制导技术，有些项目已投入应用试验。

技术途径 展_了“菱形弹翼”增程组件的增量Ⅰ型“小直径炸弹”测试了新的不依赖GPS导航技术

传统的GPS主要通过接收不同卫星信号来计算确定接收者的空间位置，新的不依赖GPS导航技术主要依靠不与外界发生信息交互的自身定位系统或多种来源的外界光、电信号来定位和导航，新技术主要包括以下几种。

惯性导航技术这是在传统惯性导航技术基础上发展起来的新一代微型化、精确化的导航技术。2013年开始，DARPA启动了一个名为“弹药精确强大惯性制导：先进惯性微型传感器”的项目，为制导弹药研发“没有外部导航援助”（如GPS）情况下的精确导航技术。DARPA目前正在开展的5个不依赖GPS导航项目中，有两项是以惯性导航技术为基础。其中，适应性导航系统项目主要是开发可适应多种平台的“即插即用”导航与定位传感器结构与算法，开发成本降低，将部署周期从数月缩短到数天。该技术主要通过冷原子干涉陀螺仪实现惯性测量，利用量子属性制造准确的惯性测量装置，不需外部数据即可长时间确定时间和位置。同时，为将成果应用于武器制导，DARPA主要开发微导航定位（PNT）技术，通过利用其开发的微机电系统（MEMS）技术研发独立的芯片级惯性导航和精确制导系统。DARPA目前正在开发具有自校准、高性能和低成本的微型传感器，用来替代当前体积、重量和功率均较大的传感器。微导航定位（PNT）技术近期的其它技术突破包括用于惯性传感器的新型微加工技术和材料。 DARPA研发不依赖GPS的超微型七合一导航芯片

图像导航技术图像导航技术（ImageNav）是利用弹上传感器对地形成像，将飞行路径与存储的地形数据进行对比，可以达到3米的圆概率误差水平。美国国防部在2016年1月授予美国科学系统公司“小企业创新研究”第3阶段合同。要求开发先进的“图像导航”技术，并对技术成熟度进行评估。该技术将在波音公司的增量Ⅰ型“小直径炸弹”（SDB）上进行试飞和演示，并对技术成熟度进行评估，预计在2018年1月之前完成。按照该合同发展的图像导航/精确瞄准系统还可用于无人机和导弹。除了美国空军之外，美国国防部国防高级研究计划局也正在实施“导引头成本转变”（SECTR）项目。该项目发展的带有SECTR的武器由载机发射后，在进入高对抗空天环境前，利用GPS进行导航，进入高对抗空天环境后，利用成像传感器进行搜索、目标定位和识别、瞄准点选择和末段寻的。该技术也是提高导弹武器制导技术可靠性的主要项目。

地磁导航技术地磁场是地球的固有资源，为航空、航天、航海提供了天然的坐标系。在地球近地空间内任意一点的地磁矢量都不同于其它地点的矢量，而且与该地点的经纬度存在一一对应的关系。因此，理论上只要确定该点的地磁场矢量即可实现全球导航。近年来，地磁导航因其隐蔽性能好、效费比高、即开即用，误差不随时间积累的优势而被广泛应用和快速发展。早在2003年8月，美国国防部军事关键技术列表中提到，他们所研制的纯地磁导航系统在地面和空中的定位精度优于30米（CEP）。俄罗斯的新型SS-19导弹采用地磁场等值线匹配制导方式，导弹进入大气层后，不是按抛物线飞行，而是在稠密大气层内沿地磁等高线飞行，使美国导弹防御系统无法准确预测来袭导弹的飞行弹道轨迹，大大增强了导弹的突防能力。美国生产的波音飞机上配备有地磁匹配制导系统，供飞机起飞降落时使用。目前，该技术已经在高空长航时无人机上得到验证，并和GPS组合使用。在GPS完好时，将磁强计同时用于定姿和定位，以提高惯导/GPS组合导航系统的精度；在GPS失效时，利用磁场匹配辅助惯性导航，减少惯导系统输出误差。 美国DARPA的ASPN项目小组及测试车

全源定位和导航（ASPN）这也是美国DARPA正在开展的5个项目之一。该技术包括3个主要元素：远程强劲的参考信号，极稳定的战术时钟以及为多用户提供导航定位信息的多功能系统。其原理主要是利用非导航电磁信号，包括商用卫星、光波和电视信号甚至闪电，为PNT系统提供额外的参考信息。将不同的信号来源相结合，可以使这种导航系统在GPS信号较弱甚至消失的情况下，提供比GPS模块定位导航系统更强更丰富的信息。

超低频导航技术目前，各国海军几乎都需要依靠超低频通信与潜艇保持联络，而这种超低频无线电波也可用于地理定位，可在未来作为当GPS系统失效时的替代定位手段。目前，美国国防部高级研究计划局资助美国佛罗里达大学国际雷电研究与测试中心正在发展超低频导航定位技术，该中心已在全球各地布置超低频信号接收器，其中甚至包括格陵兰和南极地区，并不断开展利用闪电以及窄波通讯技术进行的定位测量实验。

应用发展

为了尽快将不依赖GPS导航技术成果应用于武器，各国已开始开发各种不依赖GPS导航装置，并在一些武器上开展试验。

授时惯性测量装置（TIMU）在美国DARPA的支持下，密歇根大学的研究人员在授时惯性测量装置（TIMU）方面的研究已经取得重要进展。新的装置被集成在仅8立方毫米的芯片上，芯片中集成有3个微米级的陀螺仪、加速器和原子钟，它们共同构成一个不依赖外界信息的自主导航系统。单芯片的TIMU样机包含6坐标轴惯性测量装置（3个陀螺仪和3个加速度计），并集成了高精度的主时钟，这7种装置构成一套独立的微型导航系统，尺寸比1美分的硬币还小。精确导航需要知道方向、加速度和时间3类关键信息，这种新型芯片能够同步测量这3类信息。芯片通过新型制造工艺、高质量材料才能完成，TIMU共有6层用微技术加工的二氧化硅结构层，每层厚度仅为50微米，与人类头发的直径相当，每层功能不同。TIMU未来的潜在应用广泛，由于其体积小且功能强大，可用于人T追踪、手持式导航、小口径弹药以及小型空中平台等。该项目的目标是为了开发独立的芯片级惯性导航和精确制导技术。

微型惯性传感器该项目与授时惯性测量装置相似，部分内容甚至在同一发展计划中进行，主要是实现导航装置的小型化和精确化。2016年初，美国DARPA授予总部位于加利福尼亚州的HRL实验室价值430万美元的合同，用于研发最终能实现不依赖GPS精确制导和导航的抗振抗冲击惯性传感器技术。该实验室为波音公司与通用动力公司联合拥有。该合同要求HRL实验室计划把一个名为“柯氏振动陀螺”（CVG）的“微电子机械系统”（MEMS）传感器与一个极精准原子钟基准频率同步，目的是利用“原子超精细跃迁频率”的精确性提高惯性陀螺的精确程度，其实际就是将该原子钟基准频率的稳定性传递给“柯氏振动陀螺”传感器。DARPA指出，对称“微电子机械系统”架构、集成光子学、光学测力及位置应用方面取得的近期进步，为感应旋转及加速度新模式提供了机遇，而感应旋转及加速度是惯性导航的组成基础。DARPA还表示，使用“柯氏振动陀螺”的2D及3D“微电子机械系统”平台可以生成先进的自动陀螺，能实现相当于、甚至优于当前GPS方法的精确制导。 利用每秒100万帧高速摄影技术拍下的人工闪电产生瞬间，其可用于超低频导航技术研究

导引头成本转变项目（SECTR）2015年6月，美国防预先研究计划局（DARPA）发起了导引头成本转变项目，对不依赖于GPS的制导系统进行验证。该制导系统能够对静止、可重新部署和移动目标等进行全天时导航和精确末段寻的，主要用于高对抗环境下无法借助数据链获得激光目标指示和连续的瞄准更新数据时使用。DARPA的导引头概念方案，采用被动捷联式电光/红外传感器（用于导航的大视场、低级到中级分辨率，用于末制导的窄视场、中级到高级分辨率），进行末段寻的时，广域视场分辨率为低度到中度、窄视场时分辨率为中度到高度。该项概念导引头还加载有GPS接收机、惯性测量部件，以及为未来升级潜力预留的接口。SECTR项目包括两个阶段：第一阶段持续21个月，主要设计和开发重量小于5千克导引头；第二阶段持续18个月，集成和测试重量不超过2千克的导引头，最终的重量指标小于1千克。DARPA表示，该系统“将为目标识别和优化选择打击部位提供高分辨率的成像和距离信息，这将在满足摧毁目标的前提下使战斗部的尺寸和重量最小化”，这也会降低武器的尺寸。这种小型、低成本导引头具有开放式和模块化架构，能根据设计或计划转换为先进的低成本精确制导弹药。

随机信号导航项目（NAVSOP）这一技术最早源于英国BAE系统公司，该公司在2012年6月公布“通过随机信号导航”（NAVSOP）技术。其利用诸如Wi-Fi、无线电台和移动电话等现成的信号辐射来计算系统用户的位置，精度可达到数米。NAVSOP系统可以抵抗敌方的干扰（这是GPS的弱点）和欺_，还能够通过获取起初未能识别的信号来建立逐渐精确和可靠的定位结果。在某些情况下，它甚至可以利用GPS干扰机所发射的信号来进行辅助导航。NAVSOP系统工作所需要的基础设施都是现成的，所需要的硬件都可通过商业系统获取，用户不需要为它建立费用高昂的发射机网络。此外，它还可被集成到现有的各种定位设备中，从而提供比GPS更为优越的服务。该系统可以在建筑物林立的城区和建筑物内等GPS信号不可达的地方发挥作用，也可以通过捕获各种信号（包括低轨道卫星的和其它民用设备的），在北极等世界上最偏远的地区发挥作用。因此，该系统在军事方面有广泛的应用潜力。它可以帮助士兵在边远地区和建筑物密集的城区行动，也可以提高无人机（UAV）的安全性。目前，BAE系统公司已通过“雷神”无人机对该技术进行验证。此外，澳大利亚的洛卡塔（Locata）公司为美国空军研制的洛卡塔网络定位系统也已在白沙靶场完成测试，结果表明该系统可在GPS拒止情况下满足军用导航定位需求。该系统采用地面广播设备取代卫星，向局部区域发射导航信号。其信号强度是GPS卫星信号的100万倍，理论定位精度可达6厘米，且具有快速启动能力。 美国DARPA使用多源信息定位技术绘制的运动路径图

光学原子钟授时项目众所周知，导航技术严重依赖于精确的时钟基准，而GPS就是通过时钟授时达到了不同地点的时钟同步，进而计算出各自位置。光学原子钟授时项目是美国DARPA发展的不依赖GPS导航主要技术项目的基础。该技术主要通过发展精确的时钟基准为其它不依赖GPS导航技术提供基础服务。主要包括：一是量子辅助传感与读出技术。该项目主要是为了制造具有高可靠性和高兼容性的原子钟。目前高精度原子钟只能在实验室固定环境下工作。美国（QuA？ SAR）研究人员已经在实验室环境下开发出了光学原子钟，其在50亿年内的误差小于1秒。通过研发可移动的原子钟，提高GPS的精确度，开发新型雷达、激光雷达和测量系统等；二是超快激光科学与工程项目。该项目利用超短脉冲激光技术来显著提升原子钟和微波源的精度，从而精确实现远距离的时间和频率同步。如果PULSE项目取得成功，全球范围内都可以共享最精确的光学原子钟授时。

发展动因

发展不依赖GPS导航技术的目的是为作战人员和武器精确打击提供竞争激烈环境中类似GPS的定位、导航和授时功能。以美军为首的西方国家军队积极发展这一技术体系，既有着面对未来威胁环境发展的无奈，又有着占据技术优势地位的野心，也有着对现有GPS发展的无望。

减少对GPS的依赖美国的GPS系统在上个世纪末曾发展为最广泛的作战基础设施，渗透到了西方国家军队作战的方方面面，美军也对其产生了严重依赖，在本世纪前十年，美军忽然发现离开GPS系统，美军已经无法遂行作战和保障任务，这成为美军积极发展不依赖GPS导航技术最根本的原因。由于普遍预期GPS在未来战场上不可靠，因此从本世纪初开始，美军一直想在弹药制导和导航方面降低对全球定位系统（GPS）的依赖，因为美军规划人员担忧，这种依赖会使武器在GPS信号受到自然或人为干扰时变得脆弱。美国DARPA项目经理阿拉提・普拉巴卡尔介绍称，“定位、导航和授时服务对军队而言就像氧气对人类一样不可或缺。DARPA目前正在研究新机理、研制新设备、开发新算法，以摆脱军事人员和系统设备对GPS的依赖。”

争夺战场技术优势美军认为，为了在未来战争中立于不败之地，必须保持对对手的高度技术优势，当初GPS发展即出于这一思想。当今的GPS模块导航技术已经无处不在，从汽车、船舶、飞机、火车、智能手机、手表，到无人驾驶车、制导武器和自动供应链管理，内置的GPS模块的设备发挥了重要作用，这都得益于美国DARPA早年对GPS小型化技术的投资。但未来大型冲突作战，曾经一度被视为优势的GPS由于易受干扰，反而处于潜在的劣势；在未来高威胁环境下，GPS性能退化或由于电子干扰、电磁脉冲武器或地形遮蔽无法使用GPS；特别是俄罗斯和中国等也发展了“北斗”和“格拉纳斯”等高性能GPS，逐渐缩小了与美军的技术差异；基于这种认识，美国正在寻求发展GPS的替代产品，以保证精确制导弹药在未来对抗环境下仍然能够发现目标，从而保持对潜在对手的技术差，确保其战场技术优势。

干扰技术发展迅猛随着美国GPS技术在武器系统中的广泛应用，近年来许多国家都开发了形式多样的GPS对抗技术，对现有GPS系统构成了严重威胁。美国运输部在2001年8月公布的一份题为“评估运输基础结构依赖GPS系统的脆弱性”报告中警告说，全世界军事上日益依赖GPS已促使许多国家研制GPS干扰设备，而且毫无困难。报告指出，国外正在研制兆瓦级的干扰机，可在更大的范围内阻碍GPS的使用。2003年美军在伊拉克的军事打击行动受到了来自伊拉克军队的GPS干扰机的干扰。近年美韩军队多次发现朝鲜在朝鲜半岛陆上军事分界线附近两到三处地点部署了车载全球定位系统干扰器，有效作用距离为50千米至100千米。2016年3月，英国陆军的题为《对针对混合型对手的“智慧训练”的认识》报告中透露，在电子战方面，北约和英国都被甩在了后面，俄军电子战和黑客活动对北约飞机、GPS制导武器和地面士兵构成威胁。可见，现有GPS的缺陷已经严重危害到了美军事安全。对此美军决定通过现代化计划重点增强系统抗干扰的能力。

gps技术范文第7篇

【关键词】GPS 控制网 技术设计原则 图形设计

1 引言

GPS它的含义是：利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。GPS具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GPS技术在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了广泛的应用。

2 技术设计的一般原则

建立城市或其它局部性GPS控制网是一项重要的基础性工作，而技术设计则是建立GPS网的第一步，是保证GPS网能够满足经济建设需要，并保证GPS成果质量可靠的关键性工作。因此，必须科学地、严谨地作好这一工作。GPS网设计设计的一般原则包括以下几个方面。2.1 充分考虑建立GPS控制网的应用范围

对于工程建设的GPS网，应该既考虑勘测设计阶段的需要，又要考虑施工放样等阶段的需要。对于城市GPS控制，既要考虑近期建设和规划的需要；又要考虑远期发展的需要；还可以根据具体情况扩展GPS控制网的功能，充分发挥GPS网和测绘工作在城市建设中的作用。2.2 采用分级布网的方案

适当地分级布设GPS网，有利于根据测区的近期需要和远期发展分阶段布设，而且可以使全网的结构呈长短边相结合的形式。与全网均由短边构成的全面网相比，可以减少网的边缘处误差的积累，也便于GPS网的数据处理和成果检核分阶段进行。分级布网是建立常规测量控制网的基本方法，因为GPS测量有许多优越性，所以并不要求GPS网按常规控制网分很多等级布设。例如，大城市的GPS控制网可以为三级：首级网中相邻点的平均距离大于5km；次级网中相邻点平均距离为1~5km；三级网相邻点平均距离可小于1km，且可采用GPS与全站仪相结合的方法布设。对于小城市，分两级布设GPS网即可。

2.3 GPS测量的精度标准

GPS测量的精度标准通常用网中相邻点之间的距离中误差表示，其形式为：

式中：σ――距离中误差（mm）；

a――固定误差（mm）；

b――比例误差系数（ppm）；d――相邻点的距离（km）。

2001年实施的“全球定位系统（GPS）测量规范”将GPS的测量精度分为AA~E六级（见表1）。其中AA、A、B三级是国家GPS控制网，C级主要用于大、中城市及工程测量的基本控制网，D、E级主要用于中、小城市、城镇及测图、勘测、建筑施工等控制测量。

在GPS网的技术设计中，应根据测区大小，GPS网的用途，来设计网的等级和精度标准。2.4 坐标系统与起算数据

GPS测量得到的是GPS基线向量，是属于WGS84坐标系的三维坐标差，而我们需要得到的是属于国家坐标系或地方独立坐标系的坐标。为此，在GPS网的技术设计中，必须说明GPS网的成果所采用的坐标系统和起算数据，也就是说明GPS网所采用的基准。

GPS网的基准与常规控制网的基准类似，包括位置基准、方位基准和尺度基准。

当测区有旧的地面控制点成果时，应既考虑充分利用旧资料，又要使新建的高精度GPS控制网不受旧资料精度较低的影响。为此，应将新的GPS网与旧控制点进行联测，联测点一般不应少于2个。

GPS网的坐标系统应尽量与测区过去采用的坐标系统一致，如果采用的是地方独立坐标系，一般应该了解以下几个参数：

a.所采用的参考椭球体，一般是以国家坐标系的参考椭球为基础；

b.坐标系的中央子午线的精度值；

c.纵、横坐标的加常数；

d.坐标系的投影面高程及测区平均高程异常值；

e.起算点的坐标。

GPS网的位置基准，通常都是由给定的起算点坐标确定。方位基准可以通过给定起算方位角值确定，也可以由GPS基线向量的方位作为方位基准，尺度基准可以由地面的电磁波测距边确定，或由两个以上的起算点之间的距离确定，也可以由GPS基线向量的距离确定。2.5 GPS点的高程

为了得到GPS点的正常高，应使一定数量的GPS点与水准点重合，或者对部分GPS点联测水准。为了便于进行水准联测，且便于进行GPS观测，提高GPS作业效率，GPS点一般应设在交通方便的地方。

3 GPS控制网的图形设计

网的图形设计主要是根据网的用途和用户要求，侧重考虑如何保证和检核GPS数据质量；同时还要考虑接收机类型、数量和经费、时间、人力及后勤保障条件等因素，以期在满足要求的前提条件下，取得最佳的效益。3.1 设计的一般原则

（1）GPS网一般应采用由独立观测边构成的闭合图形。例如三角形、多边形或附和线路，以构成检核条件，提高网的可靠性。

（2）GPS网点尽量与原有的地面控制网点相重合。重合点数应多于3个，以便可靠地确定GPS网与地面网之间的转换参数。

（3）GPS网点应考虑与水准点相重合，而非重合点一般应根据要求以水准测量方法进行联测。

（4）为便于观测和水准联测，GPS网点一般应设在视野开阔和交通方便的地方。

（5）为了便于用常规方法联测或扩展，C、D、E级控制网点应有1~2个方向通视。3.2 GPS网的基本形式

根据GPS测量的不同用途，GPS网的几何图形结构，有以下三种形式。

（1）三角形网

三角网三角形边是由非同步观测的独立边所组成。这种网的几何图形结构强，具有良好的自检能力，能有效地发现观测成果的粗差，确保网的可靠性。经平差后网中相邻点间基线向量的精度分布均匀。

这种网的主要缺点是观测工作量较大，尤其当接收机的数量较少时，将使观测工作的时间大为延长。因此，通常只有当网的可靠性和精度要求较高时，才单独采用这种图形结构的网。

（2）环形网

由若干个含有多条独立观测边的闭合环所组成的网，称为环形网。这种网的图形结构强度较三角网差，其优点是观测工作量较小，具有较好的自检性和可靠性。其缺点主要是非直接观测的基线边（或称间接边）精度较直接观测边低，相邻点间的基线精度分布不均匀。由于环形网的自检能力和可靠性与闭合环中所含基线边的数量有关，所以，一般根据网的精度要求，规定闭合环中包含的基线边的数量。表2是相应于表1所列精度要求所提出的规定。

类级 A B C

闭合环中的边数 ≤8 ≤10 ≤12

表2 闭合环基线边数的限值

三角网和环形网是大地测量和精密工程测量普遍采用的两种基本图形。通常，根据实际情况往往采用上述两种图形的混合网形。

（3）附和线路和星形网

在GPS高级网中需进一步加密控制点时，可采用附和线路。为保证可靠性和精度，附和线路所包含的边数也不能超过一定限制。

星形网的几何图形，图形简单，直接观测边之间不构成任何闭合图形，所以检验和发现粗差的能力差。这种图形的主要优点是观测中只需要两台GPS接收机，作业简单。它广泛地应用于工程测量、边界测量、地籍测量和碎部测量等方面，定位中采用快速定位的作业模式。

4 结束语

随着科学技术的发展，传统的测量方法正被日益发展的GPS技术所取代，控制网的布设方法越来越灵活、简单。控制网布设方法应根据网的不同用途选择采用，同时还要考虑接收机类型、数量和经费、时间等，这样才能扬长避短，取得最佳的经济效益。

参考文献：[1]李延兴.GPS技术研究新进展.天津:天津科学技术出版社,1996.

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[3]袁安存.全球定位系统(GPS)原理与应用.大连:大连海事大学出版社,1999.

[4]孔祥元.控制测量学(上下册).武汉:武汉 测绘 科技大学出版社,1998.8

[5]武汉测绘学院《测量学》编写组. 《测绘学》

作者简介：卢正辉，男，（1983.4--）,2007年毕业于测绘学院，助理工程师，主要从事规划测量，工程测量，地形测量。

gps技术范文第8篇

全球定位系统（Global Positioning System - GPS）是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成的利用导航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。它是继阿波罗登月计划、航天飞机后的美国第三大航天工程。如今，GPS已经成为当今世界上最实用，也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。

GPS系统组成

GPS系统主要包括有三大组成部分：即空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分。

1、空间星座部分

由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道平面相对于赤道平面的倾角为55度，各个轨道平面之间交角60度。每个轨道平面内的各卫星之间的交角90度，任一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。

在两万公里高空的GPS卫星(编者注:GPS卫星群距地球距离介于同步静止轨道卫星和低轨道卫星之间,故又称为中轨道卫星),当地球对恒星来说自转一周时，它们绕地球运行二周，即绕地球一周的时间为12恒星时。这样，对于地面观测者来说，每天将提前4分钟见到同一颗GPS卫星。每颗卫星每天约有5个小时在地平线以上，同时位于地平线以上的卫星数量随着时间和地点的不同而不同，最少可见到4颗，最多可见到11颗。在用GPS信号导航定位时，为了计算观测站的三维坐标，必须观测4颗 GPS卫星，称为定位星座。这4颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。对于某地某时，甚至不能测得精确的点位坐标，这种时间段叫做“间隙段”。但这种时间间隙段是很短暂的，并不影响全球绝大多数地方的全天候、高精度、连续实时的导航定位测量。GPS工作卫星的编号和试验卫星基本相同。

2、地面监控部分

GPS工作卫星的地面监控系统目前主要由分布在全球的一个主控站、三个信息注入站和五个监测站组成。对于导航定位来说，GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历-描述卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。

地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准―――GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间，求出时钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。GPS的空间部分和地面监控部分是用户广泛应用该系统进行导航和定位的基础，均为美国所控制。

3、用户设备部分

GPS 信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出观测站的三维位置，甚至三维速度和时间，最终实现利用GPS进行导航和定位的目的。

静态定位中，GPS接收机在捕获和跟踪GPS卫星的过程中固定不变，接收机高精度地测量GPS信号的传播时间，利用GPS卫星在轨的已知位置，解算出接收机天线所在位置的三维坐标。而动态定位则是用GPS接收机测定一个运动物体的运行轨迹。GPS信号接收机所位于的运动物体叫做载体（如航行中的船舰，空中的飞机，行走的车辆等）。载体上的GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中相对地球而运动，接收机用GPS信号实时地测得运动载体的状态参数（瞬间三维位置和三维速度）。

接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包，构成完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两大部分。对于观测地型接收机来说，两个单元一般分成两个独立的部件，观测时将天线单元安置在观测站上，接收单元置于观测站附近的适当地方，用电缆线将两者连接成一个整机。也有的将天线单元和接收单元制作成一个整体，观测时将其安置在测站点上。

GPS接收机一般用蓄电池做电源。同时采用机内/机外两种直流电源。设置机内电池的目的在于更换外电池时不中断连续观测。在用机外电池的过程中，机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止丢失数据。

近几年，国内引进了许多种类型的GPS测地型接收机。各种类型的GPS测地型接收机用于精密相对定位时，其双频接收机精度可达5mm+1PPM.D，单频接收机在一定距离内精度可达10mm+2PPM.D。用于差分定位其精度可达亚米级甚至厘米级。

目前，各种类型的GPS接收机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测。GPS和GLONASS 兼容的全球导航定位系统接收机已经问世。

GPS系统定位原理

GPS接收机能够接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息，这些时间信息用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报星历以及用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历等。

GPS接收机对码的测量就可得到卫星到接收机的距离，由于测有接收机卫星时钟的误差及大气传播误差，故称为伪距。对OA码测得的伪距称为OA码伪距，精度约为20米左右，对P码测得的伪距称为P码伪距，精度约为2米左右。

GPS系统采用高轨测距体制，以观测站至GPS卫星之间的距离作为基本观测量。为获得距离观测量，主要采用两种方法：一是测量GPS卫星发射的测距码信号到达用户接收机的传播时间，即伪距测量；一是测量具有载波多普勒频移的GPS卫星载波信号与接收机产生的参考载波信号之间的相位差，即载波相位测量。采用伪距观测量定位速度最快，采用载波相位观测量定位精度最高。通过对4颗/4颗以上的卫星同时进行伪距或相位的测量即可推算出接收机的三维位置。

GPS接收机对接收到的卫星信号，进行解码或采用其它技术，将调制在载波上的信息去掉后，就可以恢复载波。严格而言，载波相位应被称为载波拍频相位，它是收到的受多普勒频移影响的卫星信号载波相位与接收机本机振荡产生信号相位之差。一般在接收机时钟确定的历元时刻测量，保持对卫星信号的跟踪，就可记录下相位的变化值，但开始观测时的接收机和卫星震荡器的相位初值是不知道的，起始历元的相位整数也是不知道的，即整周模糊度，只能在数据处理中作为参数解算。相位观测值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相对定位、并有一段连续观测值时才能使用相位观测值，而要达到优于米级的定位精度也只能采用相位观测值。

按定位方式，GPS定位分为单点定位和相对定位（差分定位）。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量。相对定位（差分定位）是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量。

在定位观测时，GPS定位分为动态定位和静态定位。若接收机相对于地球表面运动，则称为动态定位。若接收机相对于地球表面静止，则称为静态定位。

GPS系统的优势

GPS的问世标志着电子导航技术发展到了一个更加辉煌的时代。GPS系统与其他导航系统相比，主要优势有如下六个方面：

1、定位精度高

应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50Km以内可达10-6，100-500Km可达10-7，1000Km可达10-9。此外，GPS可为各类用户连续地提供高精度的三维位置、三维速度和时间信息。

2、观测时间短

随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20Km以内相对静态定位，仅需15-20 分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15Km以内时，流动站观测时间只需1-2分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。实时定位速度快。目前GPS接收机的一次定位和测速工作在一秒甚至更小的时间内便可完成，这对高动态用户来讲尤其重要。

3、执行操作简便

随着GPS接收机不断改进，自动化程度越来越高，有的已达“傻瓜化”的程度；接收机的体积越来越小，重量越来越轻，极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。使野外工作变得轻松愉快。

4、全球、全天候作业

由于GPS卫星数目较多且分布合理，所以在地球上任何地点均可连续同步地观测到至少4颗卫星，从而保障了全球、全天候连续实时导航与定位的需要。目前GPS观测可在一天24小时内的任何时间进行,不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响。

5、功能多、应用广

GPS系统不仅可用于测量、导航，还可用于测速、测时。测速的精度可达0.1m/S，测时的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。

6、抗干扰性能好、保密性强

由于GPS系统采用了伪码扩频技术，因而GPS卫星所发送的信号具有良好的抗干扰性和保密性。

GPS系统应用现状

GPS系统的建立给导航和定位技术带来了巨大的变化，它从根本上解决了人类在地球上的导航和定位问题，可以满足不同用户的需要。

用GPS信号可以进行海、空和陆地的导航，导弹的制导，大地测量和工程测量的精密定位，时间的传递和速度的测量等。对于测绘领域，GPS卫星定位技术已经用于建立高精度的全国性的大地测量控制网，测定全球性的地球动态参数；用于建立陆地海洋大地测量基准，进行高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘；用于监测地球板块运动状态和地壳形变；用于工程测量，成为建立城市与工程控制网的主要手段；用于测定航空航天摄影瞬间的相机位置，实现仅有少量地面控制或无地面控制的航测快速成图，导致地理信息系统、全球环境遥感监测的技术革命。

总之，GPS技术已发展成多领域（陆地、海洋、航空航天）、多模式（GPS、DGPS、LADGPS、WADGPS等）、多用途（在途导航、精密定位、精确定时、卫星定轨、灾害监测、资源调查、工程建设、市政规划、海洋开发、交通管制等）、多机型（测地型、定时型、手持型、集成型、车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式等）的高新技术国际性产业。GPS的应用领域，上至航空航天器，下至捕鱼、导游和农业生产，已经无所不在了，正如人们所说的“今后GPS的应用，将只受人类想象力的制约”。

GPS发展趋势

1、向多系统组合式导航方向发展

为了摆脱对美、俄的导航定位系统的依赖,以免受制于人,世界各国、各地区和组织将纷纷建立自己的卫星导航定位系统。今后10年内将会出现几种系统同时并存的局面。这为组合导航技术的发展提供了条件。通过对GPS、GLONASS、GALILEO等信号的组合利用,不但可提高定位精度,还可使用户摆脱对一个特定导航星座的依赖,可用性大大增强。多系统组合接收机有很好的发展前景。

2、向差分导航方向发展

使用差分导航技术，既可降低或消除那些影响用户和基准站观测量系统误差，包括信号传播延迟和导航星本身的误差，还可消除人为引入的误差，如美国在GPS中采用的选择可用性（SA）技术所引入的误差，因而与传统的伪距导航相比精度大大提高。今后，差分导航将得到越来越广泛的应用，将应用于车辆、船舶、飞机的精密导航和管理；大地测量、航测遥感和测图；地籍测量和地理信息系统（GIS）；航海、航空的远程导航等领域。其本身也会从目前的区域差分向广域差分、全球差分发展，其导航精度将从近程的米级、10厘米级提高到厘米级，从远程的米级提高到10厘米级。

3、与惯性导航技术、无线电导航技术相结合

由于INS是完全自主的导航系统，在GPS失效的情况下，INS仍可保持工作。在实际应用中，惯导系统和GPS接收机之间存在三种耦合方式：松散耦合、紧密耦合和深度耦合。在深度耦合中，GPS接收机作为一块线路板被嵌入到惯导的机箱内，这就是ECI系统。由于ECI系统能充分发挥INS和GPS两者的互补作用，并有极强的保密功能，因而美国军方已确定在三军的战术和战略飞机上用ECI逐步取代单独的GPS接收机，而最终成为作战飞机的主要导航设备。此外，GPS可与增强型定位系统（EPLS）相结合。EPLS是一种先进的无线电装置，它带有一定的自主导航能力。目前，已成功验证了可以通过网络自动把GPS转换到EPLS。

4、发展数字化铯钟技术

gps技术范文第9篇

关键词：GPS；RTK；测量；测绘技术

一、GPS测量原理

（一）GPS概念

全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)，又称全球卫星定位系统，是一个中距离圆形轨道卫星导航系统。它可以为地球表面绝大部分地区(98%)提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。系统由美国国防部研制和维护，可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续精确的确定三维位置、三维运动和计时的需要。

（二）GPS系统的特点及构成

GPS系统拥有如下多种特点：全天候，不受任何天气的影响;全球覆盖(高达98%)；三维定速定时高精度;快速、省时、高效率;应用广泛、多功能；可移动定位；不同于双星定位系统，使用过程中接收机不需要发出任何信号增加了隐蔽性，提高了其军事应用效能。GPS系统主要由空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分组成。

（三）观测量的误差来源

在GPS定位中，观测量的误差来源主要有：第一，与卫星有关的误差；第二，与接收设备有关的误差；第三，与信号传播有关的误差；第四，其它误差来源。

（四）绝对定位原理

以GPS卫星和用户接收机天线之间的距离观测量为基础，确定用户接收机的点位可通过已知的卫星瞬时坐标进行，这就是利用GPS进行了绝对定位的基本原理。GPS绝对定位可以实现动态和静态的绝对定位。

（五）相对定位原理

利用GPS进行相对定位，可分为静态和动态相对定位两种。相对定位可以消除由于各种不同的因素导致系统性误差。

二、RTK简介

一种新的常用的GPS测量方法――RTK（Real - time kinematic）实时动态差分法。RTK能够实现在野外实时得到厘米级定位精度的测量。基于载波相位观测值的实时动态定位技术就是RTK定位技术，在制定坐标系中，测站点三维定位结果能够实时地被RTK定位技术提供。基准站将其观测值和测站坐标信息在RTK作业模式下一起通过数据链传送给流动站。采集GPS观测数据都是由流动站产生的，并对在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时厘米级定位结果将被给出，一共只需一秒钟的时间。无论是静止状态，还是运动状态，流动站都可处于任何一种中；也就是说，可以直接进入动态条件开机，也可先在固定点上进行初始化后再进入动态作业，并周模糊度的搜索求解需在动态环境下完成。

三、GPS RTK测量仪器在各种测量中的应用

（一）地籍测量的应用

在地籍测量应用中，要想测定每一宗土地的全界址点和测绘地籍图可采用RTK技术来实现，RTK技术使得有关界址点的位置能够实时的测绘，最终达到厘米级的精度，地籍图和房产图在测得数据处理后可以被及时的得到。常规仪器可用在卫星信号不好的地方，进行细部测量采用解析法或者图解法。界桩位置可以通过RTK技术实时地被测定，然后土地使用界范围被确定，计算用地面积，从而较轻松的进行地籍测量工作。

（二）公路测量建设中的应用

在控制测量领域中GPS测量得到了广泛的应用，它具有以下的优点：高精度和高效率。在公路工程中实时GPS测量可完成以下工作。

（1）绘制大比例尺地形图

一般情况下，在大比例尺带状地形图上进行高等级公路选线。传统的测图方法，首先要进行控制网的建立，其次，进行碎部测量，从而进行大比例尺寸地形图的绘制。其工作量较大，花费时间较长，速度也比较慢。如果测量时采用GPS RTK动态测量，获得每点坐标只需花费几分钟就行，碎部点的数据是由输入的点特征编码及属性信息构成的，在室内可由绘图软件完成。从而使得测图的难度大大降低了，节省了时间又节省了精力。

(2)工程控制测量

GPS建立控制网的最精密的方法是静态测量。对于大型的建筑物静态测量比较适合。实时GPS动态测量则被用于一般的公路工程的控制测量。这种方法可停止观测，使得作业效率大大提高。而通视对于点与点之间是被做要求的，这使得测量更加快捷了。

(3)公路中线测设

在大比例尺带状地形图上设计人员进行定线后，在地面需将公路中线标定出来。如果实时GPS测量被使用，那么只需在GPS接收机中输入中线桩点的坐标，放样的点位就会有系统定出。在这里，累积误差是不会产生的，因为每个点的测量的完成都是相对独立完成的，各点放样精度一致。

(4)公路纵、横断面测量

确定公路中线后，通过绘图软件，利用中线桩点坐标，即路线断面和各桩点的横断面就可以绘出了。测绘地形图时采集的数据都是被用在测量中，所以到现场进行纵。横断面测量是没有必要的，这使得外业工作大大的减少了。也可采用实时GPS测量进行现场断面测量。

（三）地质工程测量的应用

测量钻孔、探槽、剖面端点、地质点是地质工程测量中常见的工作。不停地搬站是常规测量很麻烦的一点，而且如果通视条件不好，则测站点就需要补测。而RTK测量仪器则不需要通视每个点，只需要有两台仪器，有一台仪器在基准站，而另一台仪器架在测点上，只需几分钟进行测量。用常规测量时，有时由于一个点就要浪费很多时间和精力。

参考文献：

[1] 张云志,. 浅谈GPS在公路测量中的应用[J].中国西部科技, 2009,(02) .

[2] 黄哓忠. GPS在城市控制测量应用中的几点体会[J].安徽建筑, 2006,(06) .

gps技术范文第10篇

RTK（Real-Time-Kinematic）技术是GPS实时载波相位差分的简称。这是一种将GPS与数传技术相结合，实时解算并进行数据处理，在1～2秒时间内得到高精度位置信息的技术。是GPS测量技术中的一个新突破。

2、RTK技术的工作原理

RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于载体（称为流动站）上，基准站和流动站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值。然后将这个改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站精化其GPS观测值，从而得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。

因轨道误差、钟差、电离层折射及对流层折射的影响在实际的数据处理中一般采用双差观测值方程来解算，在定位前需确定整周未知数，这一过程称为动态定位的“初始化”（On The Fly即OTF）。实现OTF的方法有很多种，美国天宝导航有限公司的做法是：采用伪距和相位相结合的方法，首先用伪距求出整周未知数的搜索范围，再用相位组合和后继观测历元解算和精化；利用伪距估计初始位置和搜索空间，快速确定精确的初始位置。

3、RTK正常工作的基本条件

（1）：基准站和移动站同时接收到5颗以上GPS卫星信号。

（2）：基准站和移动站同时接收到卫星信号和基准站发出的差分信号。

（3）：基准站和移动站要连续接收GPS卫星信号和基准站发出的差分信号。移动站迁站过程中不能关机，不能失锁。否则RTK须重新初始化。

4、RTK技术的优点

（1）工作效率高。在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完4KM半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的设站次数，移动站一人操作即可，劳动强度第，作业速度快，提高了工作效率。

（2）定位精度高。只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内（一般为4KM），RTK平面精度和高程精度都能达到厘米级。

（3）全天候作业。RTK测量不要求基准站、移动站间光学通视，只要求满足“电磁波通视”，因此和传统测量相比，RTK测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来难以开展作业的地区，只要满足RTK的基本工作条件，它也能进行快速的高精度定位，使测量工作变的更轻松更容易。

（4）RTK测量自动化、集成化程度高，数据处理能力强。RTK可以进行多种测量内外业。移动站利用软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，减少了辅助测量工作人为误差，保证了作业精度。

（5）操作简单，易于使用。现在的仪器一般都提供中文菜单，只要在设站时进行简单的设置，就可方便获得三维坐标。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便的与计算机、其他测量仪器通信。

5、RTK技术要求

（1）基准站设置在视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜超过15度。（2）基准站设置点位应该远离大功率的无线电发射源、高压输电线以及大面积水域，离高压线不得少于50米，离发射源不得少于200米。（3）基准站周边不的少于三个已知点进行检查校准，最大作业半径5公里。（4）接收机技术指标应该为双频接收机，标称精度小于（10mm+2ppm）。（5）利用GWS-84坐标转换到实地坐标系，选用的参考点要覆盖整个测区，转换后各点的残差分量小于5厘米。（6）RTK观测的采样率为1秒，每次观测的历元数不得小于10个，观测平面精度小于5厘米。（7）检测高等级控制点时，点位误差小于5厘米，检测同等级控制点时，点位误差小于7厘米，并将检查成果填写“GPS-RTK点位检查表”。（8）RTK观测非固定解时不得采用成果界址点的埋设与放样。

6、RTK技术的局限性及定位的关键问题

RTK技术有着一定局限性，使得其在应用中受到限制，主要表现为：

（1）用户需要架设本地的参考站；

（2）误差随距离增长；

（3）误差增长使流动站和参考站距离受到限制（

（4）可靠性和可行性随距离降低。VRS技术最大意义在于，它将克服以上的局限性，扩展RTK的作业距离。

RTK技术的关键在于数据处理和数据传输技术。主要有三个方面：一是求解起始的整周模糊度；二是基准站和移动站之间的数据传输；三是合适的坐标转换参数。

7、RTK测量作业时的一些注意问题

（1）使用范围：GPSRTK是厘米级精度动态实时差分测量，其精度一般对于起算点在2-3CM，测点精度都和起算点发生关系，相互之间无任何关联；测点间关联性差，难以满足常规测量要求高等级控制点位间精度要求，因此在实际使用时要具体问题具体分析。

（2）数据要完全正确：测量讲的就是精确，不能有一点错误。GPSRTK与传统测量最大的区别就是缺少符合性的检核，作业中对同一测点需进行两次相互独立的初始化，提高数据的可靠性。

（3）设置：仪器的内部设置是直接影响观测结果的重要因素，坐标系参数，基准站坐标，天线类型等各种仪器状态设置要和当前工程相适应。