GPS控制网设计与数据处理毕业设计论文Word文档格式.docx

GPS控制网设计与数据处理毕业设计论文Word文档格式.docx

《GPS控制网设计与数据处理毕业设计论文Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GPS控制网设计与数据处理毕业设计论文Word文档格式.docx（49页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

本文基于对GPS控制网设计与数据处理问题的研究，探讨GPS控制网的技术设计及优化，结合平时的实践实习经验对一定测区进行GPS控制网的设计。

然后，进行野外数据采集。

最后对野外采集的数据进行处理，得到相关点的坐标。

关键词：

GPS，控制网，设计，数据处理

Abstract

GPS（GlobalPositioningSystem,referredtoastheGPS）surveyingandmappingscienceagreatdealoftechnologicalchangehasoccurredandhasgreatlypromotedthedevelopmentofspacescience,atmosphericscience,marinescience,earthscience,andengineering.GPSall-weather,precision,automation,higheffectivenessofsignificantfeatures,towinthetrustofthemajorityofsurveyors,andsuccessfullyappliedgeodesy,engineeringsurveying,photogrammetry,meansofdelivery,navigationandcontrolofthecrustalmovementmonitoring,engineeringdegenerationmonitoring,resourcesurveying,geodynamic,andotherdisciplines.Ingeodesy,theestablishmentofaglobalgeodeticcontrolnetworkusingGPStoestablish,improve,andencryptionofnationalandregionalgeodeticcontrolnetwork.GPScontrolnetworkisnowlargelyreplacedthetraditionalcontrolofthetriangulation,triangularnets,andwirenet.GPSisboundtoplayanincreasinglyimportantroleinnationaleconomicconstruction.

BasedonthestudydesignanddataprocessingofGPSControlNetwork,exploretheGPScontrolnetworkdesignandoptimization,combinedwiththeusualpracticeinternshipexperienceinsomemeasure,thedesignoftheGPScontrolnetwork.Then,thefielddatacollection.Finally,wild-collecteddataareprocessedtogetthecoordinatesofrelevantpoints.

Keywords：

GPS,controlnetwork,design,dataprocessing

摘要（宋体四号加粗）……………………………………………………………………Ⅰ

Abstract（TimesNewRoman四号）…………………………………………………Ⅱ

1绪论………………………………………………………………1

1.1GPS概论………………………………………………1

1.2GPS的组成………………………………………………………………………1

1.3GPS定位误差分析……………………………………………………………2

2GPS网的技术设计………………………………………………………………5

2.1基本技术依据………………………………………………5

2.2GPS控制网设计………………………………………………8

3GPS控制测量的作业业观测………………………………………………………………12

3.1GPS外业观测………………………………………………12

3.2GPS外业观测数据检核………………………………………………13

4GPS测量数据处理………………………………………………………………14

4.1概述………………………………………………14

4.2GPS数据处理………………………………………………14

4.4Compaa数据处理过程………………………………………………14

4.4GPS控制网数据处理报告………………………………………………18

1绪论

1.1GPS概论

GPS是全球性的卫星定位和导航系统，能提供连续的、实时的位置、速度和时间信息。

整个系统包括空间卫星、地面监控站和用户接收机三部分。

空间部分有24颗卫星，均匀分布在六个倾角为55°

的近似圆形轨道上，每个轨道有四颗卫星。

轨道距地面平均高度约为20200km。

卫星绕地球一周需要11小时58分钟。

这样，地球上任何地方，任何时刻都能收到至少四颗卫星发射的信号。

每颗GPS卫星可连续发送两个L频带的无线电载波：

L1=1575.42MHZ,L2=1227.60MHZ。

载波上调制了多种信号，用于计算位置，辨别卫星和测量站星距离等。

GPS测量有两种基本的观测量：

“伪距”和载波相位。

接收机利用相关分析原理测定调制码由卫星传播至接收机的时间，再乘上电磁波传播的速度便得到距离，由于所测距离受大气延迟和接收机时钟与卫星时钟不同步的影响，它不是实际距离，故称之为“伪距”。

载波相位测量是把接收到的卫星信号和接收机本身的信号混频，从而得到拍频信号，再进行相位差测量，相位测量装置只能测量载波波长的小数部分，因此所测的相位可能看成是波长整数未知（也称整周模糊度）的“伪距”。

由于载波的波长短（L1为19.03cm，L2为24.42cm）,所以测量的精度比“伪距”高。

GPS定位时，把卫星看成是“飞行”的已知控制点，利用测量的距离进行空间后方交会便得到接收机的位置。

卫星的瞬间坐标可以利用卫星的轨道参数计算。

GPS定位包括单点定位和相对定位两种方式。

单点定位确定点在地心坐标系中的绝对位置。

相对定位则利用两台以上的接收机同时观测同一组卫星，然后计算接收机之间的相对位置。

定位测量时，许多误差对同时观测的测站有相同的影响。

因此在计算时，大部分误差相互抵消，从而大大地提高了相对定位的精度。

1.2GPS的组成

GPS包括三部分:

空间星座部分、地面监控部分、用户接收设备部分。

一、空间星座部分

全球定位系统的空间卫星星座部分，由24颗卫星组成，其中包括3颗备用卫。

工作卫星分布在6个轨道面内，每个轨道面上分布4颗卫星。

卫星轨道面相对地球赤道面的倾角为55°

，各轨道平面升交点的赤经相差60°

，在相邻轨道上，卫星的升交距角相差30°

。

轨道平均高度约为202000km，卫星运行周期为11小时58分。

因此，同一观测站上每天出现的卫星分布图形相似，只是每天提前约4分钟。

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目随时间和地点而异，最少为4颗，最多可达11颗。

二、地面监控部分

GPS工作卫星的地面监控系统包括1个主控站、3个注入站和5个监测站。

主控站设在美国本土科罗拉多。

主要任务是收集、处理本站和监测站收到的全部资料，编算出每颗卫星的星历和GPS时间系统，将预测的卫星星历、钟差、状态数据以及大气传播改正编制成导航电文传送到注入站。

主控站还负责纠正卫星的轨道偏离，必要时调度卫星，让备用卫星取代失效的卫星。

另外还负责监测整个地面监测系统的工作，检验注入给卫星的导航电文，监测卫星是否将导航电文发送给了用户。

3个注入站分别设在大西洋的阿森松岛、印度洋的迪戈加西亚岛和太平洋的卡瓦加兰。

任务是将主控站发来的导航电文注入到相应的卫星存储器。

每天注入3次，每次注入14天的星历。

此外，注入站能自动向主控站发射信号，每分钟报告一次自己的工作状态。

5个监测站除了位于主控站和3个注入站以外，还在夏威夷设立了一个监测站。

监测站的主要任务是为主控站提供卫星的观测数据。

每个监测站均用GPS信号接收机对每颗可见卫星每6分钟进行一次伪距测量和积分多普勒观测，采集气象要素等数据。

在主控站的遥控下自动采集定轨数据并进行各项改正，每15分钟平滑一次观测数据，依此推算出每2分钟间隔的观测值，然后将数据发送给主控站。

三、用户接收设备部分

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，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。

1.3GPS定位误差分析

GPS定位是通过地面接收机设备接收卫星传送的伪距、载波相位和星历数据来确定地面点的三维坐标。

测量结果的误差来源于GPS卫星、信号的传播过程和接收设备。

在高精度的GPS测量中，还应注意到与地球整体运动有关的固体潮汐、负荷潮及相对论效应等影响。

因此，GPS定位误差从误差来源讲，一般可分为四类：

一、与卫星有关的误差

1、卫星星历误差

根据广播星历或其它轨道信息计算出的卫星位置与卫星实际位置之差称为星历误差。

星历误差的大小取决于跟踪系统的质量和星历预报间隔。

卫星星历误差对相距不太远的两个测站的定位结果产生变化影响大体相同，各个卫星的星历误差一般看成是相互独立的。

2、卫星钟误差

卫星上虽然使用了高精度的原子钟，但他们也不可避免地存在着误差。

这种误差既有系统出差的成分，也有偶然误差的成分。

系统误差远大于偶然误差。

两个测站对卫星进行同步观测时，卫星钟误差对两侧站的影响大致相同。

各卫星钟的误差一般也被看成是相互独立的。

3、相对论效应

相对论效应是由于卫星钟和接收机钟所处的运动状态不同而引起的卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差的现象。

二、与信号传播有关的误差

1、电离层折射

卫星信号通过电离层时传播速度会产生变化，致使测量结果产生系统性的偏差，这种现象就是电离层折射。

电离层折射的大小取决于观测条件和信号频率。

2、对流层折射

卫星信号通过对流层时传播速度要发生变化，从而使测量结果产生系统误差。

对流层折射产生误差的大小取决于外界条件（气温、气压、湿度等）。

3、多路径误差

经某些物体表面反射后到达接收机的