GPS是利用導(dǎo)航衛(wèi)星進行測時和測距，以構(gòu)成全球定位系統(tǒng)。下面小編給大家分享關(guān)于GPS的科技論文1500字，大家快來跟小編一起欣賞吧。

　　關(guān)于GPS的科技論文1500字篇一

　　GPS測量原理探討

　　摘要：本文主要介紹了GPS的組成，并概述了GPS的基本工作原理。

　　關(guān)鍵詞：GPS;坐標(biāo)系統(tǒng);原理;誤差

　　中圖分類號：TU6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

　　1 GPS簡介

　　GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System的字頭縮寫詞NAVSTAR/GPS的簡稱，它的含義是利用導(dǎo)航衛(wèi)星進行測時和測距，以構(gòu)成全球定位系統(tǒng)。它具有全球性、全能性(陸地、海洋、航空與航天)、全天候性優(yōu)勢的導(dǎo)航定位、定時、測速系統(tǒng)。

　　2 GPS的組成

　　1973年12月，美國國防部正式批準(zhǔn)陸海軍三軍共同研制導(dǎo)航全球定位系統(tǒng)-全球定位系統(tǒng)(GPS)。1994年進入完全運行狀態(tài);整套GPS定位系統(tǒng)由三個部分組成的，即由GPS衛(wèi)星組成的空中部分、由若干地面站組成的地面監(jiān)控系統(tǒng)、以接收機為主體的用戶設(shè)備。三者有各自獨立的功能和作用，但又是有機地配合而缺一不可的整體系統(tǒng)。

　　2.1 空間衛(wèi)星部分

　　GPS的空間部分由24顆GPS工作衛(wèi)星所組成，這些GPS工作衛(wèi)星共同組成了GPS衛(wèi)星星座，其中21顆為用于導(dǎo)航的衛(wèi)星，3顆為活動備用衛(wèi)星。這24顆衛(wèi)星分布在6個傾角為550，高度約為20200公里的高空軌道上繞地球運行。衛(wèi)星的運行周期約為12恒星時。完整的工作衛(wèi)星星座保證在全球各地可以隨時觀測到4-8顆高度角為150以上的衛(wèi)星，若高度在50則可達(dá)到12顆衛(wèi)星。每顆GPS工作衛(wèi)星都發(fā)出用于導(dǎo)航定位的信號。GPS用戶正是利用這些信號來進行工作。

　　2.2 地面監(jiān)控部分

　　GPS的控制部分由分布在全球若干個跟蹤站所組成的監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，根據(jù)其作用不同，這些跟蹤站又被分為主控站、監(jiān)控站和注入站。

　　2.2.1 主控站的作用：主控站擁有大型電子計算機，用作為主體的數(shù)據(jù)采集、計算、傳輸、診斷、編輯等工作。

　　2.2.2 監(jiān)控站的作用：監(jiān)控站的主要任務(wù)是對每顆衛(wèi)星進行觀測，并向主控站提供觀測數(shù)據(jù)。每個監(jiān)控站配有GPS接收機，對每顆衛(wèi)星長年連續(xù)不斷地進行觀測，每6秒進行一次偽距測量和積分多普勒觀測，采集氣象要素等數(shù)據(jù)。監(jiān)測站是一種無人值守的數(shù)據(jù)采集中心，受主控站的控制，定時將觀測數(shù)據(jù)送往主控站。

　　2.2.3 注入站的作用：主控站將編輯的衛(wèi)星電文傳送到位于三大洋的三個注入站，定時將這些信息注入各個衛(wèi)星，然后由GPS發(fā)送給廣大用戶。

　　2.3 用戶接收部分

　　GPS用戶部分由GPS接收機(移動站、基準(zhǔn)站等)、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)用戶設(shè)備。

　　3 GPS信號

　　GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)屬于無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，用戶只需通過接收設(shè)備接收衛(wèi)星播的信號就能測定衛(wèi)星信號傳播時間延遲或相位的延遲，解算出接收機與GPS衛(wèi)星間的距離(稱為偽距)，確定接收機位置。

　　GPS衛(wèi)星發(fā)射兩種頻率的載波信號――偽隨機碼，即頻率為1575.42MHz的L1載波和頻率為1227.60HMz的L2載波，它們的頻率分別是基本頻率10.23HMz的154倍和120倍，它們的波長分別為19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分別調(diào)制著多種信號，這些信號主要有：C/A碼又被稱為粗捕獲碼、P碼又被稱為精碼、P碼與W碼進行模二相加生成保密的Y碼。

　　4 GPS誤差

　　利用GPS定位時，GPS衛(wèi)星播發(fā)的信號受各種因素影響，使得測量結(jié)果產(chǎn)生誤差，精度下降。影響GPS定位精度的因素可分為下列幾個方面：

　　4.1 與GPS衛(wèi)星有關(guān)的因素：SA政策、衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘差、地球自轉(zhuǎn)的影響、發(fā)射天線相位中心偏差。

　　4.2與信號傳播途徑有關(guān)的誤差：電離層延遲、對流層延遲、多路徑效應(yīng)。

　　4.3儀器本身的誤差：接收機鐘差、接收機天線相位中心偏差、接收機軟件和硬件造成的誤差。

　　4.4其他方面的影響：GPS控制部分人為或計算機造成的影響、數(shù)據(jù)處理軟件的影響。

　　5坐標(biāo)系統(tǒng)

　　5.1坐標(biāo)系的分類

　　所謂坐標(biāo)系指的是描述空間位置的表達(dá)形式，即采用什么方法來表示空間位置。在測量中，常用的坐標(biāo)系有以下幾種：空間直角坐標(biāo)系、空間大地坐標(biāo)系、平面直角坐標(biāo)系。

　　5.2 GPS測量中常用的坐標(biāo)系統(tǒng)：WGS-84坐標(biāo)系、1954年北京坐標(biāo)系、1980年西安大地坐標(biāo)系。

　　6 GPS衛(wèi)星定位基本原理

　　測量學(xué)中有測距交會確定點位的方法。與其相似，無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)、衛(wèi)星激光測距定位系統(tǒng)，其定位原理也是利用測距交會的原理確定點位。

　　將無線點信號發(fā)射臺從地面點搬到衛(wèi)星上，組成一個衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，應(yīng)用無線電測距交會的原理，便可由3個以上地面已知點(控制點)交會出衛(wèi)星的位置，反之利用三個以上衛(wèi)星的已知空間位置又可交會出地面未知點(用戶接收機)的位置。這便是GPS衛(wèi)星定位的基本原理。

　　在GPS定位中，GPS衛(wèi)星是高速運動的衛(wèi)星，其坐標(biāo)值隨時間在快速變化著。需要實時的GPS衛(wèi)星信號測量出測站至衛(wèi)星之間的距離，實時的衛(wèi)星的導(dǎo)航電文解算出衛(wèi)星的坐標(biāo)值，并進行測站點的定位。依據(jù)測距的原理，其定位原理與方法主要有位距法定位，載波相位測量定位以及差分GPS定位等。對于待定點來說，根據(jù)其運動狀態(tài)可以將GPS定位分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位。靜態(tài)定位指的對于固定不動的待定點，將GPS接收機安置于其上，觀測數(shù)分鐘乃至更長的時間，以確定該點的三維坐標(biāo)，又叫絕對定位。若以兩臺GPS接收機分別置于兩個固定不變的待定點上，則通過一定時間的觀測，可以確定兩個待定點之間的相對位置，又叫相對定位。而動態(tài)定位則至少有一臺接收機處于運動狀態(tài)，測定的是各觀測時刻(觀測歷元)運動中的接收機的點位。

　　7差分原理

　　差分技術(shù)很早就被人們所應(yīng)用。比如相對定位中，在一個測站上對兩個觀測目標(biāo)進行觀測，將觀測值求差;過在兩個測站上對用一個目標(biāo)進行觀測，將觀測值求差;或在一個測站上對一個目標(biāo)進行兩次觀測求差。其目的是消除公共誤差，提高定位精度。利用求差后的觀測值解算兩觀測站之間的基線向量，這種差分技術(shù)已經(jīng)用于靜態(tài)相對定位。

　　GPS定位中，存在著三部分誤差：一是多臺接收機公有的誤差，如：衛(wèi)星時鐘差，星歷誤差;二是傳播延遲誤差，如：電離層誤差、對流層誤差;三是接收機固有的誤差，如：內(nèi)部噪省、通道延遲、多路徑效應(yīng)。采用差分定位，可以完全消除第一部分誤差，可大部分消除第二部分誤差(視基準(zhǔn)站至流動站的距離)。

　　8 GPS系統(tǒng)應(yīng)用

　　8.1導(dǎo)航：GPS能以較好精度瞬時定出接收機所在位置的三維坐標(biāo)，實現(xiàn)實時導(dǎo)航，因而GPS可用于海船、艦艇、飛機、導(dǎo)彈、出租車、交通車輛定位、110、120、119等。

　　8.2授時。

　　8.3高精度、高效率的地面測量。

　　8.4氣象研究。

　　結(jié)束語

　　GPS全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System)在公路工程測量中不受環(huán)境和距離限制，非常適合于地形條件困難地區(qū)、局部重點工程地區(qū)等的應(yīng)用，大大提高工作及成果質(zhì)量。在最近的兩年得到了迅速推廣，這主要依賴于GPS系統(tǒng)可以向全球任何用戶全天候地連續(xù)提供高精度的三維坐標(biāo)、三維速度和時間信息等技術(shù)參數(shù)。

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