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【高中生的科技论文1500字】 高中生论文

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高中生的科技论文1500字篇一

GPS系统偏差滥觞的阐发

择要:举世覆盖继续导航定位:因为GPS有24颗卫星,且散播合理,轨道高达20~200km,以是在地球上和近地空间任何一点,均可继续同步地不雅测4颗以上卫星,实现举世、全天候继续导航定位。对付GPS卫星、卫星旌旗灯号传播历程和地面接管设备都邑对GPS丈量孕育发生偏差。计划在未来10年内对GPS做一系列的调剂和改进。

关键词:GPS,偏差,利用,改进

一、概述GPS及其利用

GPS即举世定位系统(GlobalPositioning System)是美国从本世纪

70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年周全建成的卫星导航定位系统。作为新一代的卫星导航定位系统颠末多年的成长,已成为在航空、航天、军事、交通运输、资本勘探、通信景象等所有的领域中一种被广泛采纳的系统。我国测绘部门最初主要将GPS系统用于高精度大年夜地丈量和节制丈量,建立各类类型和等级的丈量节制网,现在它除了继承在这些领域发挥侧紧张感化外还在丈量领域的其它方面获得充分的利用,如用于各类类型的工程丈量、变形不雅测、航空照相丈量、海洋丈量和地舆信息系统中地舆数据的采集等。GPS以丈量精度高; 操作简便,仪器体积小,便于携带; 全天候操作;不雅测点之间无须通视;丈量结果统一在WGS84坐标下,信息自动接管、存储,削减繁琐的中心处置惩罚环节、高效益等显明特征,赢得广大年夜测绘事情者的信赖。GPS 的主要特征有:

(1)举世覆盖继续导航定位:因为GPS 有24 颗卫星,且散播合理,轨道高达20~200km,以是在地球上和近地空间任何一点,均可继续同步地不雅测4颗以上卫星,实现举世、全天候继续导航定位。

(2)高精度三维定位: GPS 能继续地为种种用户供给三维位置、三维速率和正确光阴信息。GPS供给的丈量信息多,既可经由过程伪码测定伪距,又可测定载波多普勒频移、载波相位。

(3)抗滋扰机能好、保密性强; GPS 采纳数字通讯的特殊编码技巧,即伪噪声码技巧,因而具有优越的抗滋扰性和保密性。

二、GPS 定位的偏差滥觞阐发

GPS 丈量是经由过程地面接管设备接管卫星传送来的信息,谋略同一时候地面接管设备到多颗卫星之间的伪间隔,采纳空间间隔后方交会措施,来确定地面点的三维坐标。是以,对付GPS卫星、卫星旌旗灯号传播历程和地面接管设备都邑对GPS 丈量孕育发生偏差。主要偏差滥觞可分为:与GPS卫星有关的偏差;与旌旗灯号传播有关的偏差;与接管设备有关的偏差。

1.与卫星有关的偏差

(1)卫星星历偏差

卫星星历偏差是指卫星星历给出的卫星空间位置与卫星实际位置间的误差,因为卫星空间位置是由地面监控系统根据卫星测轨结果谋略求得的,以是又称为卫星轨道偏差。它是一种肇端数据偏差,其大年夜小取决于卫星跟踪站的数量及空间散播、不雅测值的数量及精度、轨道谋略时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度等。星历偏差是GPS 丈量的紧张偏差滥觞.

(2)卫星钟差

卫星钟差是指GPS卫星时钟与GPS标定光阴的区别。为了包管时钟的精度,GPS卫星均采纳高精度的原子钟,但它们与GPS标定时之间的误差和漂移和漂移总量仍在1ms~0.1ms以内,由此引起的等效偏差将达到300km~30km。这是一个系统偏差必须加于修正。

(3)SA滋扰偏差

SA偏差是美国军方为了限定非特许用户使用GPS进行高精度点定位而采纳的低落系统精度的政策,简称SA政策,它包括低落广播星历精度的ε技巧和在卫星基础频率上附加一随机哆嗦的δ技巧。实施SA技巧后,SA偏差已经成为影响GPS定位偏差的最主要身分。虽然美国在2000年5月1日取消了SA,然则战时或需要时,美国可能规复或采纳类似的滋扰技巧。

(4)相对论效应的影响

这是因为卫星钟和接管机所处的状态(运动速率和重力位) 不合引起的卫星钟和接管机钟之间的相对偏差。

2.与传播道路有关的偏差

(1)电离层折射

在地球上空距地面50~100 km 之间的电离层中,气体分子受到太阳等天体各类射线辐射孕育发生强烈电离,形成大年夜量的自由电子和正离子。。当GPS 旌旗灯号经由过程电离层时,与其他电磁波一样,旌旗灯号的路径要发生弯曲,传播速率也会发生变更,从而使丈量的间隔发生误差,这种影响称为电离层折射。对付电离层折射可用3 种措施来减弱它的影响: ①使用双频不雅测值,使用不合频率的不雅测值组合来对电离层的延尺进行改正。②使用电离层模型加以改正。③使用同步不雅测值求差,这种基线的效果尤为显着。

(2)对流层折射

对流层的高度为40km 以下的大年夜气底层,其大年夜气密度比电离层更大年夜,大年夜气状态也更繁杂。对流层与地面打仗并从地面获得辐射热能,其温度随高度的增添而低落。GPS 旌旗灯号经由过程对流层时,也使传播的路径发生弯曲,从而使丈量间隔孕育发生误差,这种征象称为对流层折射。减弱对流层折射的影响主要有3 种步伐: ①采纳对流层模型加以改正,其景象参数在测站直接测定。②引入描述对流层影响的附加待估参数,在数据处置惩罚中一并求得。③使用同步不雅丈量求差。

(3)多路径效应

测站周围的反射物所反射的卫星旌旗灯号(反射波)进入接管机天线,将和直接来自卫星的旌旗灯号(直接波) 孕育发生过问,从而使不雅测值偏离,孕育发生所谓的“多路径偏差”。这种因为多路径的旌旗灯号传播所引起的过问时延效应被称作多路径效应。减弱多路径偏差的措檀越要有: ①选择相宜的站址。测站不宜选择在山坡、山谷和盆地中,应脱离高层修建物。②选择较好的接管机天线,在天线中设置径板,抑制极化特点不合的反射旌旗灯号。

3.与GPS 接管机有关的偏差

(1)接管机钟差

GPS 接管机一样平常采纳高精度的石英钟,接管机的钟面时与GPS 标定时之间的差异称为接管机钟差。把每个不雅测时候的接管机钟差算作一个自力的未知数,并觉得各不雅测时候的接管机钟差间是相关的,在数据处置惩罚中与不雅测站的位置参数一并求解,可减弱接管机钟差的影响。

(2)接管机的位置偏差

接管机天线相位中间相对测站标石中间位置的偏差,叫接管机位置偏差。此中包括天线置平和对中偏差,量取天线高偏差。在周详定位时,要仔细操作,来只管即便削减这种偏差影响。。在变形监测中,应采纳有强制对中装配的不雅测墩。相位中间跟着旌旗灯号输入的强度和偏向不合而有所变更,这种区别叫天线相位中间的位置误差。这种误差的影响可达数毫米至厘米。而若何削减相位中间的偏移是天线设计中的一个紧张问题。在实际事情中若应用同一类天线,在相距不远的两个或多个测站同步不雅测同一组卫星,可经由过程不雅测值求差来减弱相位偏移的影响。但这时各测站的天线均应按天线附有的方位标进行定向,使之根据罗盘指向磁北极。

(3)接管机天线相位中间误差

在GPS 丈量时,不雅测值都因此接管机天线的相位中间位置为准的,而天线的相位中间与其几何中间,在理论上应维持同等。然则不雅测时天线的相位中间跟着旌旗灯号输入的强度和偏向不合而有所变更,这种区别叫天线相位中间的位置误差。这种误差的影响可达数毫米至厘米。而若何削减相位中间的偏移是天线设计中的一个紧张问题。

三、GPS的最新成长与改进

面对导航市场的迅速成长和强大年夜的竞争压力,美国政府不得不作出反应,计划在未来10年内对GPS做一系列的调剂和改进。对GPS的改进将对GPS系统的3个部分进行,此中对星座部分的改进最大年夜。

1.GPS星座的改进

(1)改良星座的散播(2)增强卫星的自立导航能力(3)取消SA政策(4)增添夷易近用频率(5)频率复用(6)增强卫星发射旌旗灯号的功率

2.地面监控部分的改进

卫星位置的精度直接影响到用户的定位精度,而地面监控站的数量和散播部分地抉择了GPS卫星定轨的质量。今朝GPS共有5个监控站,卫星位置的精度为1m~2m。。美国军梗直计划将国家制图局(NIMA)的7个GPS监控站纳入今朝的节制网,使将来的监控站的散播加倍平均、密度更大年夜,为了谋略卫星的位置供给更多的、更及时的高质量不雅测数据。估计在未来10年,卫星星历的精度将达到亚米级,以致达到厘米级,同时,向卫星上传数据的频率也将更高。

3.用户吸收部分的改进

因为用户的用途不合,用户吸收机的改进也是多样化的。接管机的硬件部分正朝多样化、小型化、模块化、集成化、操作简单等偏向成长,例如呈现了一些新的接管机可根据用户的需求用软件设定单频GPS、双频GPS等模式。接管机的面板上只有一、两个按钮和多少个显示灯组成,可完成接管机的基础操作。GPS的数据解算软件将基于数据库,朝着图形化、智能化等偏向成长。这些成长的终极的目的是让一样平常用户更方便的应用GPS。

参考文献

[1]徐绍铨等.GPS丈量道理及利用.武汉测绘科技大年夜学出版社.1998.10..

[2]张小红等.GPS定位技巧在不合领域的利用[J].武汉:测绘信息与工程.2001,1.

[3]张取信等.GPS技巧与利用.国防工业出版社.2004.1

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