GPS卫星定位原理与应用详解

"《GPS测量原理及应用》深入探讨了全球定位系统GPS的各个方面，包括其构成、坐标和时间系统、卫星轨道、信号类型、定位技术以及误差处理。本书特别关注静态和动态定位的原理，详细阐述了伪距测量、载波相位测量和整周跳变修复等关键概念，并介绍了差分GPS定位。此外，书中还涵盖了GPS的政策影响，以及它在空间大地测量领域的广泛应用。" 《GPS测量原理及应用》一书首先从概述入手，讲解了卫星定位的基本原理。卫星定位基于地面已知点的坐标和卫星发射的测距信号，通过空间距离前方和后方交会的方法，分别求解卫星和测站点的三维坐标。具体来说，对于卫星位置的确定，利用地面监测站测得的距离信息，通过三个或更多地面已知点的数据，可以解算出卫星的精确位置。而对于测站点的定位，需要至少四颗卫星的数据，考虑到测距中的各种误差源，如电离层延迟、对流层延迟、卫星钟差和接收机钟差。 书中详细介绍了GPS定位的关键技术，包括： 1. **伪距测量**：这是最基本的定位方法，通过测量GPS信号从卫星到接收机的时间，转换为距离（考虑到光速）。但这种方法受到信号传播时间的不确定性影响，如信号传播延迟。 2. **载波相位测量**：提供比伪距更精确的定位，因为它利用连续的载波波长来测量距离。然而，这种测量需要处理整周模糊性问题，即无法直接确定载波完整波数。 3. **整周跳变的修复**：解决载波相位测量中整数倍波长的不确定性，通常采用相位平滑或双频观测来实现。 4. **GPS绝对定位与相对定位**：绝对定位直接给出测站点的地球坐标，而相对定位则比较两个或多个点之间的相对位置，常用于减少误差并提高精度。 5. **差分GPS定位**：通过一个已知精确位置的参考站，广播校正信息给其他接收机，显著减小定位误差，尤其适用于实时动态测量。 6. **美国的GPS政策**：讨论了GPS系统的开放性和可能的限制，例如选择可用性（SA）和精确度故意降级等策略，以及这些政策如何影响GPS的使用。 此外，书中还涵盖了GPS技术在大地测量、工程测量、地理信息系统（GIS）、交通管理、环境监测等领域的应用实例，展示了GPS技术的广泛影响力。 总结起来，《GPS测量原理及应用》是一部全面介绍GPS技术的专业著作，不仅深入剖析了GPS的科学基础，还提供了实际应用的指导，对于理解GPS系统的工作原理及其在现代社会中的重要作用具有重要价值。