gps技术总结（精选8篇）
测绘二班十组
姚伦 谈盼 唐升旗 韦前 江晴晴
一、测区概况
本测区位于东经108°54’26’’、北纬34°22’16’’附近。位于长安大学渭水校区东区，测区北临体育场，东至校医院，测区内地势平坦，通视条件较好。本次实习在测区内布设8个GPS控制点，构建一个D级GPS网，满足实习需要。
二、作业依据
1、CH 2001-92《全球定位系统（GPS）测量规范》
2、CJJ 73-97《全球定位系统城市测量技术规程》
3、CH 1002-95《测绘产品检查验收规定》
4、CH 1003-95《测绘产品质量评定标准》
5、CJJ 8-85《城市测量规范》
三、坐标系的选择和已有测绘资料
GPS网的平面坐标系统选用54北京坐标系和独立坐标系，高程采用85黄海国家高程基准。
四、仪器设备和软件
GPS控制测量采用3台AshtechZ-X双频GPS接受机（标称精度5mm+1pmm·D，D以Km计），为双頻接收机，其静态相对定位精度为：
静态基线 ±（5mm +1ppmD）高 程 ±（10mm+2ppmD）
AshtechZ-XGPS测量系统配备有星历预报软件（可预报30天内测区各测点一天24小时的卫星分布状况及健康状况）、solution 后处理解算软件（包含数据传输、基线向量处理、GPS网平差软件、多种GPS数据格式转换等功能），完全能满足GPS控制测量数据处理的要求。五、四等（或D级）GPS网的设计和观测
1．GPS布网
充分利用GPS测量的优点，实测GPS控制点8个，其中已知点2个，未知点6个，组成最小同步环6 个，多边形异步环4个（计算选取）。独立基线12条，其中必要基线15条，多余基线5条。
2．GPS观测 在实际外业观测过程中,使用3 AshtechZ-X型GPS接收机,同时在三个GPS点上进行观测, 有效观测卫星数≥4颗, 时段长度≥90分钟。丈量天线高度, 均从天线的三面丈量三次, 在三次较差不大于3mm时,取平均值为最后结果。结束观测时, 再丈量一次天线高, 以作校核。在观测过程中, 自始至终有人值守, 并经常检查有效卫星的历元数是否符合要求,否则及时通知其它两台仪器, 延长时段时间, 以保证观测精度。
六、外业数据处理及检核 1.外业数据处理
外业观测后及时输入计算机, 并进行外业数据的检查。根据自动处理基线向量的结果，检查基线向量方差比(Ratio)、中误差(rms)以及天线高等, 方差比＞3,中误差＜20mm,参与解算的向量均符合要求。2.外业观测质量的检核
根据《GPS规范》要求，各级GPS基线精度计算公式如下
σ=a+b·D
按D级控制网精度要求，取 a≤10mm b≤10ppm D=4.65Km（平均基线边长）代入上式，经计算得： σ=47.60mm(1)同步环检验
根据《GPS规程》要求，其坐标分量应分别≤6ppm(1/166666)；全长闭合差应≤10ppm(1/100000)。经检核全长闭合差最大为1/477503(同步环1)，最小为1/2124777(同步环4), 均符合要求。
(2)异步环检验
坐标分量闭合差 Wx=Wy=Wz≤±3*sqrt(n)*σ n=3 Wx=Wy=Wz≤±247.3mm 异步环全长闭合差: W≤±3*sqrt(3n)*σ n=3 W≤±428.4mm
抽取独立基线异步闭合环4个,经检查其3条基线全长闭合差最大为13mm，最小为7mm，远小于规定的494.7mm,符合要求。
七.平差计算
基线处理成功后，即可进入软件的网平差界面，进行WGS-84坐标系下的自由网平差及三维约束网平差。
GPS点WGS-84坐标系自由网平差
(1)GPS点WGS-84坐标系XYZ坐标平差及精度
按《GPS规程》规定，基线向量的改正数: Vx=Vy=Vz≤3σ=142.8mm 实测基线18条，经检查最大的基线向量改正数为7mm，完全符合规程要求。
基线的相对精度最高为1/72755;最低为 1/108440。(2)GPS点WGS-84坐标系大地坐标及其精度
全球定位系统(Global Positioning System,GPS)是美国国防部为陆、海、空三军研制的新一代卫星导航定位系统,广泛应用于导航、测绘、监测、授时、通信等多种领域。近年来,GPS系统在民用领域迅猛发展,特别是在车辆导航和手机定位等方面潜力巨大。为了适应GPS应用需求,天线是必须解决的关键问题之一。
根据GPS定位原理及其卫星信号特征,为实现接收机快速、连续、精确定位,对GPS天线提出了很高的要求。虽然目前GPS天线技术已经趋于成熟,但它仍旧是制约接收机性能的瓶颈,是设计中主要考虑的因素。GPS接收天线主要有微带贴片天线和四臂螺旋天线两种,为满足当前各种便携式、多功能接收机的需求,人们对GPS天线的小型化、多频段、抗干扰、圆极化等技术进行了不断的研究。本文在介绍GPS工作特性和天线基本要求的基础上,详细论述了两种主要的GPS接收天线,指出了GPS接收机天线的发展趋势,并进行了总结。
2 GPS工作特性及其对天线的基本要求
2.1 GPS工作特性[1]
GPS卫星星座由24颗卫星组成,其中工作星21颗,备用星3颗,卫星分布在6个轨道面上,每个轨道上均匀分布4颗,卫星运行周期为11时58分。卫星在地平面以上的数目随时间和地点的变化而异,最少为4颗,最多为11颗。卫星向用户发送导航电文,GPS接收机同时接收至少4颗卫星信号,利用接收机到卫星的距离计算出测点的三维位置。
GPS测距方法分伪距测量和载波相位测量两种,前者是利用测距码得到某一时刻GPS接收机天线到4颗以上卫星的距离;后者是利用卫星信号载波波长来测量接收机到卫星的距离。
GPS卫星距离地球平均距离为20000多千米,到达地面的GPS信号非常微弱,大约为-160dBW。每颗卫星发射L1和L2两个载波频率,L1频率为1575.42MHz,L2为1227.6MHz。GPS卫星发射天线阵是赋形波束,使用户在天顶和仰角5°时接收信号功率电平最低,两者之间逐渐增强,仰角40°左右时最大。根据距离交汇法定位原理,越是低仰角的卫星,越能提高GPS定位精度,天顶的卫星虽然信号易于接收,但对提高精度贡献不大。
2.2 GPS接收机天线的要求
从上述GPS工作特性,考虑到接收机工作环境影响,对天线提出了以下要求。
2.3.1 方向性
GPS接收机能够接收到地平面上的卫星数目越多越好,一般要求能够接收仰角5°以上的所有天空中的卫星信号。因此,天线在这个空间内要对卫星信号具有均匀的响应,当低于接收高度时,为抑制严重的多路径效应和对流层效应,天线响应要迅速截止。理想的GPS接收机天线在上半平面具有近似半球形的方向图,一般要求波瓣宽度≥120°,水平面附近的截止率大于1dB/度(从仰角-5°到5°)[2]。图 1为一个商用GPS接收机天线的方向图。
在利用载波相位测量的接收机中,天线还应该具有均匀的相位响应,且相位中心要和天线几何中心吻合。
2.3.2 极化形式
GPS信号是由卫星从空间发送下来的,为了消除电离层对信号的法拉第旋转效应,信号采用的是右旋圆极化,因此,接收天线也应采用右旋圆极化方式。当GPS卫星信号被地面或建筑物等对称物体反射后,会变成左旋极化的交叉极化信号,多路径信号多是这种形式,所以右旋圆极化天线还能够抑制多路径干扰。由于圆极化天线存在交叉极化现象,所以应设法提高天线的交叉极化抑制能力。
2.3.3 频率特性
GPS卫星发射频率是L1和L2两个频率,今后会增加L5(1176.45MHz)民用频率。一般情况下,GPS天线工作在单频,但在精确测量时,通常工作在双频或多频来补偿电离层延时,此时要求天线在两个频率上都具有良好的方向性和圆极化特性。
2.3.4 增益
GPS天线具有半球形的方向性,因此增益一般都很低。GPS天线单元一般都由接收天线和低噪声前置放大器组成,放大器一般能够提供15～35dB的增益,许多GPS天线直接采用有源天线设计。
GPS接收机天线除了具有上述要求外,还应采取适当的防护和屏蔽措施,减少多路径干扰;综合考虑安装载体对天线辐射模式的影响,努力实现天线小型化,增强天线顽健性,等等。
3 GPS接收机天线的主要类型
根据应用不同,GPS天线有多种类型,主要有单极或偶极天线、微带天线、单臂螺旋天线、四臂螺旋天线、圆锥螺旋天线、阵列天线等。其中,微带天线多用于测量型接收机和飞行器上,单臂螺旋和圆锥螺旋多用于卫星通信中。目前,微带贴片天线和四臂螺旋天线因具有突出优点和令人满意的电气性能而被广泛使用。
3.1 微带贴片天线
微带天线是50年代提出,80年代趋于成熟的一种天线。由于微带天线具有体积小、可共形、设计灵活、易于制造、成本低、便于获得圆极化等优点,因此被广泛应用在GPS接收系统中。通常微带天线是由一块厚度远小于工作波长的介质基片和两面各覆盖一块辐射金属片构成,如图 2所示。其中覆盖基片底部的有限辐射金属片称为接地板,而基片另一面尺寸和工作波长近似的金属片称为辐射单元。微带天线一般采用底端同轴馈电,同轴线的内导体穿过基片和贴片连接,而外导体连接在接地板上。微带天线按辐射元的形状可分为多种类型,GPS常用的是矩形和圆形微带天线。
3.1.1 微带贴片天线的理论分析
微带贴片天线可看作是,在导体贴片与接地板之间激励的射频电磁场,通过贴片四周与接地板之间的缝隙而产生的向外辐射。
分析微带天线的基本理论大致可分为三类:传输线理论、空腔理论和全波理论[3]。
最早出现的也最简单的是传输线模型理论,主要用于矩形贴片。该理论将微带天线看成两个正交的、终端开路的传输线,传输准TEM波。更严格更有用的是空腔模型理论,可用于各种规则贴片,该理论将贴片与接地板之间的空间看成是四周为磁壁、上下为电壁的谐振空腔,天线辐射场由空腔四周的等效磁流来得出,天线输入阻抗可根据空腔内场和馈源边界条件来求得。最严格而计算最复杂的是积分方程法,即全波理论。从原理上说,全波理论可用于任何微带天线,然而要受计算模型的精度和机时的限制。
3.1.2 微带贴片天线的圆极化[4]
微带天线获得圆极化的关键是激励起两个极化方向正交、幅度相等、相位差90度的线极化波。对于单点馈电的GPS微带天线来说,主要通过切角和偏置馈电来实现,切角包括辐射元切角和基片切角。图 3为典型的两个GPS圆极化贴片天线,(a)中是贴片双切角且x轴偏置馈电,(b)中是基片单切角且x和y轴偏置馈电[5]。
3.1.3 微带贴片天线的性能
贴片天线是宽波束天线,在天顶具有最大增益。该天线的缺点是增益低。图 3是一个商用的GPS介质贴片天线的方向图[5],该天线接收频率范围1575.42±1.023MHz,带宽9MHz(Reture Loss≤-10dB),尺寸25×25×4.5mm,增益5dBi(天顶),-1dBi(10°仰角),输入阻抗50Ω。
3.2 四臂螺旋天线
谐振式四臂螺旋天线是C.C.Kilgus 在1968年提出的,并对其进行了深入研究[6,7,8],该天线具有心型的方向图、良好的前后比及优异的圆极化特性。J.M.Tranquilla在文献[9]中对天线的相位和幅度特性进行了进一步研究。1996年P.K.Shumaker提出了一种新型的印刷谐振式四臂螺旋天线[10],从而实现了天线小型化。四臂螺旋天线被认为是最理想的GPS接收天线。
3.2.1 四臂螺旋天线的结构
谐振式四臂螺旋天线结构如图 4所示, 它由四根螺旋臂组成,每根螺旋臂长度为Mλ/4(M为整数)。 四根螺旋臂馈电端电流相等,相位两两相差90°(分别为0°、90°、180°、270°);非馈电端开路(M为奇数时)或短路(M为偶数时)。四臂螺旋天线也可以看作是由两个正交馈电的双臂螺旋天线组成。天线的结构参数可由下式确定[8]:
其中Lax为螺旋的轴向长度(mm);Lele为螺旋臂的长度(mm);r0为螺旋的半径(mm);N为螺旋的圈数;M为奇数时A=1,M为偶数时,A=2。
设计四臂螺旋天线时,要确定其高度、直径和螺旋线上升角,从而得到预期的天线增益、方向性和输入阻抗。谐振的1/4圈、1/2圈和1圈的四臂螺旋天线在任何轴长和直径下,能够产生心形方向图,但臂长大于1圈或者轴长和直径之比较小将对理想的方向图和高的圆极化轴比产生不良影响。所以谐振式四臂螺旋天线一般臂长为λ/2,旋转角度为1/2圈。对于小型印刷介质加载四臂螺旋天线,采用同轴线经过轴心在顶部进行馈电,为达到平衡馈电,底部设计有λ/4巴伦结构。如 5是双臂螺旋结构的示意图。
3.2.2 四臂螺旋天线的工作原理
四臂螺旋天线可以看作是两个双臂螺旋天线构成的,它们之间旋转90°且正交馈电。对于一个双臂螺旋天线来说,当天线处于谐振状态时,臂上的电流幅度接近正弦分布,其中最大值位于馈电点和短路点,零点位于螺旋臂的中部,我们可得到它的简化模型[8],如图 6(a)所示。这里我们选择螺旋中心为原点,轴为Z轴,顶面和底面上天线臂的平行线为Y轴来建立坐标系,显然该模型可进一步简化为图 6(b)所示的一个YZ平面上的电流环和一个X轴上的电偶极子的组合。同样,跟它垂直的另一付双臂螺旋天线亦可以等效成一个XZ平面上的电流环和一个Y轴上的电偶极子的组合。根据天线的叠加原理,由于这两组电流环和电偶极子互相垂直且相位差90°,那么在远区得到的是一个宽波束的心型的圆极化方向图。
四臂螺旋天线的关键问题是实现等幅正交馈电,利用同轴电缆可实现双臂螺旋的等幅反向馈电,因此还需要实现两个双臂螺旋的正交馈电。一种设计方法是采用移相电路的馈电网络,实现90度相移[11]。第二种方法是采用自相移结构[12],使两个双臂螺旋的长度有一定差别,其中一个比谐振时的长度稍长,产生一个相对于谐振时有-45度相移的输入阻抗,另一个比谐振时的稍短,产生一个相对于谐振时有+45度相移的输入阻抗,这样,两个双臂螺旋就实现了相位差90°。
3.2.3 介质加载四臂螺旋天线
较大的尺寸和复杂的馈电结构一直制约着四臂螺旋天线的应用。介质加载四臂螺旋天线采用高介电常数的介质和自相移馈电结构,可解决上述问题。图 7(a)所示为英国sarantel公司生产的GPS介质加载四臂螺旋天线。该天线采用εr=40的陶瓷作为介质,四条臂通过激光刻蚀形成,尺寸为10×18(直径×高)。同轴电缆馈电结构通过轴心在顶端进行馈电,底部为一套筒巴伦,在实现平衡馈电的同时将电流限制在巴伦边缘,减少周围物体对天线的影响。图 7(b)为该天线的方向图。
3.3 微带天线和四臂螺旋天线的比较
根据前面的讨论可以看出,两种天线各有优缺点,详见表 1。
4 GPS天线的发展趋势
4.1 天线的小型化
近年来便携式接收机的应用,对小型化GPS天线提出了迫切需求。目前GPS微带天线和四臂螺旋天线多采用高介电常数的陶瓷材料作为介质来实现天线小型化。
采用εr=28的陶瓷基片代替εr=3的普通基片,微带天线的尺寸可以缩减90%左右。采用εr=40的陶瓷介质的四臂螺旋天线(如图 7),体积只有原来的1/6。但这类高介质天线的表面损耗较大,效率较低。对四臂螺旋天线来说,还可通过加载[13]、曲流[14]、部分折叠[15]等技术实现小型化。
今后,可采用损耗更小、介电常数更大的介质及特殊的天线结构,来进一步缩小天线尺寸。
4.2 降低天线成本
目前微带天线价格比较适中,在GPS应用中处于优势地位。虽然介质加载四臂螺旋天线性能优良,但该天线结构复杂,制作加工成本较高,因而只应用在高端产品中。可见,设法降低四臂螺旋天线的制作成本,是保证GPS产品广泛应用的必然要求。
4.3 增强抗干扰能力
GPS信号极易遭受外来的干扰,对于天线来说,主要通过波束控制技术和自适应调零天线[16]来抗干扰。波束控制技术是用数字波束形成的方法将天线波束定向到所要跟踪的卫星,从而把增益加到所希望的信号上,这种方法需要使用大孔径的天线阵,计算任务繁重。自适应调零天线是通过电子调谐方式,使天线方向图在干扰源方向上建立零点,可将抗干扰能力提高40～50dB。自适应调零天线在美国军事上得到了广泛应用。"战斧"导弹、JDAM(联合直接攻击弹药)及F216战斗机上的GPS 接收机均采用了自适应调零天线阵。
另外,如何对付城市中严重的多路径干扰,也是当前应用中的一个关键问题。
4.4 双/多频段天线
目前,美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统及欧洲伽利略系统,都能够提供导航服务。如果一部接收机能同时接收两种甚至三种卫星信号,不仅有助于观测更多的星座,提高定位精度,还能够免受单一系统的制约。另外,除了精密双频测量接收机外,GPS技术和个人移动通信终端的集成,也需要一个天线能够解决GPS和GSM、CDMA或3G两个频段的应用问题。
目前的微带天线,多采用贴片层叠的方法来实现双/多频段。对于四臂螺旋天线,多采用上下堆叠和内外嵌套的方式来实现,还有一种方法是,将每条臂用三根不同长度臂代替,实现三频段特性[17]。值得指出的是,四臂螺旋天线,在双频段天线设计上具有潜在优势,可利用它不同的工作模式,实现双/多频特性。
4.5 国内研究情况
国内对GPS贴片天线的研究已趋于成熟,许多厂家都能够设计和生产。而小型介质加载四臂螺旋天线,主要被英国sarantel公司垄断,国内还没有相应的产品,因此目前对该天线研究比较热门。我们浙江大学正在合作研究此类型天线,目前已经制作了样品,通过微波暗室测量,性能良好;上海大学和相关单位也已经联合研制了GPS方形介质加载四臂螺旋天线[18],预计在不久的将来这些产品将达到应用要求。
5 结束语
GPS接收机天线是宽波束圆极化天线,具有近似上半球形的振幅和相位响应。微带贴片天线和四臂螺旋天线是目前应用较多的两种GPS天线,其中四臂螺旋天线被认为是理想的GPS天线,但微带天线由于成本低而得到广泛应用。今后一个时期,GPS天线将向小型化、多频段、抗干扰等方向发展。
摘要：GPS系统自1994部署完毕后,迅速在导航、测绘及授时等多个领域得到广泛应用。GPS应用领域的快速壮大,有力地推动了天线技术的发展。在介绍GPS工作特性及其对接收天线要求的基础上,着重阐述了微带天线和四臂螺旋天线两种主要的GPS天线,并针对当前GPS接收设备发展趋势,展望了GPS天线在小型化、低成本、抗干扰、多频段等方面的发展方向和有关难题。
关键词：GPS；测量技术；控制网；GPS RTK
1.GPS简介
1.1 GPS 起源
全球定位系统 （Global Positioning System-GPS） 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 年全面建成 ，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。
1.2 GPS 基本原理
GPS 卫星分布在离地球表面上约 20200Km 上空的圆形轨道上 ，平均约 11 小时 58 分即能绕地球一周，在地球的任何角落，均能于每个时刻至少收到 4 颗以上卫星所传送的电波。
GPS 卫星测量乃是利用 GPS 卫星所发射的无线电信号以测定点位的三度空间坐标之定位系统， 基本上是以距离的测量方式进行，即测量接收机与已知位置的卫星间的瞬间距离。 主要的测量方法有两种：虚拟距离观测与载波相位观测。在高精度的测量要求下，几乎都采用载波相位观测为主。
GPS 卫星提供不同的观测量 ， 其中以电码距离为观测量来定位，应用于导航定位与即时定位方面，是以单独一个观测站接收信号而得定位结果，称为单点定位或绝对定位或导航定位。 次外以载波相位为观测量者， 大多以双测站以上同时观测而求得点与点间的基线向量，称为相对定位或差分定位。
1.3 GPS RTK 测量简介
GPS RTK（Real Time Kinematic） 技术开始于 90 年代初 ，是一种全天候、全方位的新型测量系统，称载波相位动态实时差分技术，是目前适时、准确地确定待测点的位置的最佳方式，是基于载波相位观测值基础上的实时动态定位技术。
GPS RTK 具有定位精度高且精度分布均匀，速度快、效率高，观测时间短，方便灵活，测程不受限制，不受通视条件影响等优点。
2.GPS控制网测量
探讨GPS 控制网网形比较灵活 ，可以根据实际地理条件 ，建筑物条件以及相应的测区情况来布设。连接方式可以为点连式的、边连式的、混连式的、中点多边形等连接方式。GPS 控制测量点间不要求通视，图形结构灵活， 因此选点工作要比传统控制测量的选点简便容易得多。GPS 点的选定不以相邻点间的通视作为先决条件 ，给选点带来极大的灵活性，但也有具体的要求。为了点位能长期保存和使用，不致位移和变形，点位尽量选在土质坚硬、地质情况良好之处，或是已有一定的建筑年代、不再会有沉降的较坚固的建筑物的顶面。点位应当保证观测时卫星信号不能受到干扰，选点时做到点位周围视场内最好没有高度角大于 15°的障碍物，尤其是不能有成片的障碍物， 远离大功率的无线发射台和高压电线，没有大面积的水域或对电磁波反射（或吸收）的物体。为了提高测量工作效率及应用的方便，点位优先考虑在交通方便和车辆能够到达的地方。
观测作业的主要任务是捕获 GPS 卫星信号对其进行跟踪、 接收和处理，以获取所需的定位和观测数据。 就我们所使用的 GPS 接收机而言，观测作业的操作是非常简单的，需要人工干预很少。 在 GPS 测量开始前先检查接收机安置安置状况及电源联结等无误后方可开机。开机后，等待接收机初始化完成并进行记录数据状态，然后每隔几分钟便查看一下接收机的工作是否正常。 在观测作业中认真作到：观测组按照计划表规定时间作业，确保同步观测；开机前后各量取天线高一测回，每测回从不同部位量取三次，两测回天线高之差不大于 3mm；天线高的量取部位，按作业前的统一规定量取，并在记录薄中详细记录；一个时段观测中，不能够关机又重新启动、自测试、改变卫星高度角及数据采样间隔、改变天线位置，关闭或删除文件等；原始观测值和记录项目，按规定现场记录，字迹清楚，不的涂改、转抄；观测期间防止接收机震动，防止人员和其他物体碰动天线或阻挡信号。 如发现异常情况或未预料到的情况，则在记录在测量手簿的备注栏内，并及时报告调度组织者。
3.GPS RTK技术的应用
RTK 能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，因此在控制测量、工程放样、地形测图中极大地提高了外业作业效率。
3.1 控制测量
为满足城市建成区和规划区测绘的需要， 城市控制网具有控制
面积大、精度高、使用频繁等特点，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。 常规控制测量如导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀。 GPS 静态测量，点间不需通视且精度高，但数据采集时间长，还需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求则
必须返工。 应用 RTK 技术进行控制测量其操作方法灵活方便，在作业效率上具有明显的优势，但测量成果在精度上稍差于导线测量和
GPS 静态测量 。
3.2 工程放样
RTK 测量技术用于市政道路中线放样 ， 放样工作可一人单独完成。 将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入 RTK 的外业手簿，即可放样。 放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。 放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于东西南北各个方向移动，根据手簿屏幕上数值移动，直到放样点距十分接近即可完成。
3.3 用地测量
在用地勘测定界测量中，RTK 技术可动态实时测量界址点坐标，
确定土地使用界限范围，计算用地面积，应用 RTK 技术可实时测量权属界址点，大大提高了测量速度和精度。
3.4 地形图测量
GPS-RTK 接收机在地形图测量中是一种全天候 、实时 、快速 、高精度、远距离的数据采集设备，其显著的优点是在测区内布设的控制点大大减少。相对全站仪测图来讲，无须考虑迁站和通视条件，测量的效率大大地提高。 GPS-RTK 接收机在野外实地采集各种地形要素数据，经过 GPS 数据处理软件进行预处理，按相应的格式存储在数据文件中，同时配绘草图，供测图软件进行编辑成图。
GPS-RTK 在地形图测量中其存在的缺点是必须绘制测量草冈 ，
一些无线电死角和卫星信号死角无法采集数据，必须用其他仪器进行
补充。
4.结语
GPS 测量技术具有传统测量方法无法相比的优越性，故用 GPS 测量技术建立测量控制网，能够从根本上解决测区中通视困难的难题，而旦还大大的减轻了野外作业的强度。GPS RTK 具有定位精度高且精度分布均匀，速度快、效率高，观测时间短，方便灵活，测程不受限制，不受通视条件影响等优点。 因此在控制测量、工程放样、地形测图中将会被更广泛应用。可以肯定，随着 GPS 测量技术应用研究不断深入，硬件和软件设备的进一步完善，GPS 测量技术在测绘事业中的应用前景会更加广阔。
参考文献
通过实习，熟悉并熟练掌握gps仪器的使用及进行控制测量的基本方法, 巩固课堂所学知识，加深对测量学的基本理论的理解。
了解gps原理以及在测绘中的应用,能够用有关理论指导作业实践，做到理论与实践相统一，提高分析问题、解决问题的能力，从而对控制测量学的基本内容得到一次实际应用，使所学知识进一步巩固、深化。
地形图的野外认识及填图，图形绘制和面积量算，并对资料的检查与整理。
学会gps进行控制测量的基本方法并对gps数据的处理，培养实际动手能力。
1．gps数据采集的方法
手持gps的设置：按menu键，进入“系统设置”，选择“地图单位”后，可进行以下设置：
a.导航单位设置：设置为公里米公里/小时
b.北参考选择：选择真北
c.坐标投影：纬度/经度设置为度/分/秒,自定义坐标系选择“横向墨卡托”后，进行以下设置：原点纬度：,原点经度：,设置好后进入下一页设置比例因子：，通用米单位：，原点向东偏移：，原点向北偏移：，按“完成”即可。
d.参考椭球：选择“用户”后，根据所要测的坐标系及3°或6°带进行da,df,dx,dy,dz的参数的设置，再进入下一页设置“自定义基准”，x旋转：+，y旋转：+，z旋转：+，比例因子：+，则完成好设置，最后按esc键直到显示要测数据。
手持gps定位测定方法：手持gps站于待测点，等到精度达到要求时，按下mark键，则显示出已设定好要测量的数据，记录下显示出的数据后可按esc键进行下一测点的测定。
2.图上坐标高程的量算
如果所求的点刚好位于某根等高线上，则该点的高程就等于该等高线的高程，否则需采用比例内插的方法确定。
如上图所示：e点位于高程为51m的等高线上，则e点的高程就为51m，而f点位于48与49这两根等高线之间，可以通过f点作一大致与两根等高线垂直的直线交于这两根等高线于m,n点，从图上量得距离mn =d ,mf =d1 ,设等高距为h,则f点的高程为：hf = hm + h*d1/d
3.面积量算方法
面积的计算方法，可根据不同的目的、用途和精度要求而定。规则的图形通常可采用几何图形量算法和坐标解析量算法；不规则图形通常可采用网点法,平行线法，计数器编程法，cad法和求积仪法等。
不规则图形的面积量算：
(1)格网法
使用以毫米为单位的透明方格纸或透明塑料模片蒙在欲测图形上，首先读出完整的方格数，然后再用目估方法将不完整的方格凑成完整的方格数。最后累加出图形轮廓线内的总方格数。用总方格数去乘每一方格代表的实地面积，即得欲测图形的总面积。
若整格数为n，不满整格的一律以二分之一格算，得到方格总数，乘以每个方格所代表的面积，得到图形的面积。
(2)格点法：图形范围内的点数a，与轮廓线接触的点数b，每个点代表的面积s，则图形面积为：p =(a + b/2)*s
(3)平行线法
将图形分割成高为h的梯形，然后利用求所有梯形的面积之和用平行线法求面积的精度取决于平行线之间的间隔大小，平行线间隔愈小，则面积量算精度愈高。
4.实习过程
本次实习时不定时多地点的实习，主要是手持gps进行测定，并量算和地形图的野外认识及填图。
XX年12月14日上午，各组在林学楼305听老师讲解实习内容及任务，并领取各组的仪器，之后，在我小教学区进行gps的设置及应用，找到教学区布设好的点，用gps测一些点，学会及熟悉使用gps；下午，在老师的安排下，我们在篮球场集中以待出发，目的地是我校后的刘家山。在出发之前，老师进行了指导，设定了各组的gps参数，一却都准备好后，我们就沿路勘测选点，并测定、记录。到刘家山后，老师带我们测定许多点，这些点组成一个闭合的布控区域，目的是进行野外认识地形图，并在图上绘出行进路线，量算闭合区域的面积。
次日早晨，我组8点半在a6集中，安排好测量任务，对我校教学区已经布设好的22个点进行测定。下午进行东三环勘测选点，布设测点，并沿东三环向世博园方向测定各点的坐标、经纬度、高程，我们组轮换工作，测了各点的北京54-6°、北京54-3°、西安80-3°带的坐标。
5.本人完成情况
我在这次实习过程中，主要是负责本组的相关事情和相应的测量，组织本组的组员一同完成本次实习内容。由于gps仪器较少，实习中，合理安排小组工作，实习的各项工作每人都有机会参与，小组内各成员之间团结协作，提高工作效率，得到锻炼。
实习之初，我进行了gps的设置，学习如何使用gps，并教不会设置和测量的成员。在校园里测点时，我主要跟同本组成员进行记录，并设置gps为西安80坐标系测定一些点，协助本组成员一同完成了校园内的22个点的测定。在去刘家山的过程中，我测定了从篮球场至林学院饮水池之间的点，测定东三环时，我指导测量，也亲自测了一些点，测完之后，我整理好数据，并描绘在地图上，写好本次实习的实习报告。
从实习报告书上的三张不同时段拍摄的地形图可以看出，XX年6月航拍的西安80坐标系3°带地形图上地物符号，地貌符号和注记符号都比较详细。
从西安80坐标系3°带的西林地形图上可看出，现在的东三环，我校的工学楼，图书馆，林学楼，标本馆等地物符号都没有，说明当时这些都没有建造。在现在的东三环路上及沿线两侧，由于修建而拆迁了许多建筑，现在世博交易中心、市儿童福利院、市第一、二看守所等在其他两幅图上没有，而校门口下面的农场在西安80坐标系3°带的西林地形图上已经没有，说明XX年后已经不存在或搬迁走了。
gps测量的优点相对于常规测量来说其特点明显，测站之间无需通视，这样就使得选点更加灵活方便，但测站上空要求开阔，以使卫星信号不受干扰。不受天气因素的影响，这就使得全天候作业成为可能。观测时间短。
gps测量灵活，方便，能大大节省人力物力，减少野外的工作量，减少一些不必要的过渡点，gps由于接收卫星信号，在直接收到卫星信号的同时，还可能收到经天线周围地面物反射的卫星信号，多种信号叠加就会引起测量参考点的位置变化，gps测量还存在卫星传播信号误差，电离层折射误差，对流层折射误差，人为误差等等。
gps采集到的各点的高程为大地高程，其精度非常低，而在图上量算高程时，比较麻烦，要进行计算，容易出错，也有一定的误差，精度高于gps采集到的。在地形图上量算时，由于地形图上等高线的密度，高程标注及明暗程度等使得量算困难。
根据表现形式的不同，通常将误差分为偶然误差和系统误差，在测量时，都存在仪器误差，而且gps受外界环境的影响，使得测定结果有一定的误差。采用方格法量算面积，误差来源于所数方格数的多少，描点，连线时线条的粗细以及对不满整格的处理等等。
采用计数器编程法计算面积，误差来自点的输入，程序的编制，但程序正确，则精度高于方格法所求的面积。
通过多次测定取平均值可以削弱偶然误差的影响，但不能完全消除偶然误差的影响，系统误差通过正确的操作可以消除。
使用方格法求面积，简便易行，只要操作认真，精度可以得到保证，缺点是比较费工费时。
方格法量算面积为了保证量算精度，首先必须保证使用的方格纸或模片的方格大小合乎要求。另外，为提高量算精度，最好将方格纸或模片放置不同方向，进行两次量算。
通过这次实习，让我深刻明白了理论联系实际的重要性，实习的目的，就是要将这些理论与实际工程联系起来。此次实习学到了测量的实际操作能力，更有面对困难的忍耐力；但更重要的是学到了小组之间的团结、默契，而且锻炼了自己很多测绘的能力。为了能尽快地完成任务，我们小组分工进行测量，一次测量实习要完整的做完，单单靠一个人的力量是有的困难的，只有小组的合作和团结才能让实习快速而高效的完成，而这些，就是在测量之外所收获的。小组成员的合作很重要，实习小组的气氛很大程度上影响实验的进度。我在测量的过程中克服困难，没有感到辛苦，反而从中能自得其乐。
测量是一项精确的工作，各项都要达到一定的精度。测量应遵循“从整体到局部”、“先控制后碎部”、“由高级到低级”的原则，并做到“步步有检核”,这样做可以防止误差的积累，及时发现错误。
但就整个实习过程来说，此次实习的每个步骤都不是那么的困难，只要我们亲手去做过，就不难掌握，同时巩固、扩大和加深我们从课堂上所学理论知识，获得测量工作的初步经验和熟练掌握测量仪器的操作的基本技能，培养我们的工作能力，并对地形图及填图有一个全面和系统的认识。加深对控制测量学的基本理论的理解，能够用有关理论指导作业实践，做到理论与实践相统一，提高分析问题、解决问题的能力，从而对控制测量学的基本内容得到一次实际应用，使所学知识进一步巩固、深化。
GPS控制测量技术报告
一：测区概况，位于本溪经济开发区石桥子沈本产业大道，测区地势较平坦，由于公路两侧山势陡峭，树木密集，所以在本测区卫星信号不太理想，控制点之间距离较远。
二：仪器设备及软件
南方GPS、天宝及ASHTECH
GPS控制测量采用Ashtech locus单頻接收机,其静态精度为：
静态基线 ±（5mm +1ppmD）
高 程 ±（10mm+2ppmD）
平面精度要求：0.020m + 1ppm
高层精度要求：0.040m + 2ppm内业采用Ashtech Solution专业处理软件（包含数据传输、基线向量处理、GPS网平差软件、多种GPS数据格式转换等功能），完全能满足GPS控制测量数据处理的要求。
三：实习的内容
1.实习的主要内容
（1）GPS静态、动态野外数据采集及内业数据处理：
（2）GPS-RTK外业测量
2．实习目的,通过实习进一步深入了解GPS原理以及在测绘中的应用,巩固课堂所学的知识.熟练掌握GPS仪器的使用方法,学会GPS进行控制测量的基本方法并掌握GPS数据处理软件的使用方法.3.实习地点,本溪石桥子经济技术开发区产业大道
4.实验原理.GPS定位的原理是GPS 卫星发射的测距信号和导航电文,导航电文中含有卫星位置的信息,用户用GPS接收机在某一时刻接收三颗或三颗以上的GPS卫星,测出测站点(GPS天线中心)到卫星的距离并解算出该时刻卫星的空间位置根据距离,并解算出卫星的空间位置,根据距离交会法求测站点坐标.其基本思想为:在基准站上安置一台GPS 接收机,对所有可见卫星进行连续观测并将其观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站,用户站在接收GPS卫星
信号的同时,通过无线电接收机设备接收基准站传输的观测数据,实时计算测站
点的三维坐标.5.实验过程:
(一).参考站要求
参考站的点位选择必须严格。因为参考站接收机每次卫星信号失锁将会影
响网络内所有流动站的正常工作。
（1）周围应视野开阔，截止高度角应超过15度,周围无信号反射物（大面
积
水域、大型建筑物等），以减少多路径干扰。并要尽量避开交通要道、过往
行人 的干扰。
（2）参考站应尽量设置于相对制高点上，以方便播发差分改正信号。
（3）参考站要远离微波塔、通信塔等大型电磁发射源200米外，要远离高
压输电线路、通讯线路50米外。
(4)RTK作业期间，参考站不允许移动或关机又重新启动，若重启动后必
须重新校正。
根据以上要求在校园里选择合适的已知点,将天线架设是该点做为基准站,连上
电缆,注意正负极要正确(红正黑负),确认无误后,方可开机.打开主机和电台，主机开始自动初始化和搜索卫星，当卫星数和卫星质量达到要求后（大约１分钟），主机上的ＤＬ指示灯开始５秒钟快闪２次，同时电台上的ＲＸ指示灯开始每秒钟闪１次。这表明基准站差分信号开始发射，整个基准站部分开始正常工作。
(二)．移动站要求
１．将移动站主机接在碳纤对中杆上，并将接收天线接在主机顶部，同时将手
簿夹在对中杆的适合位置。
２．打开主机，主机开始自动初始化和搜索卫星，当达到一定的条件后，主机
上的ＤＬ指示灯开始１秒钟闪１次（必须在基准站正常发射差分信号的前提下），表明已经收到基准站差分信号。
３．打开手簿，启动工程之星软件。工程之星快捷方式一般在手簿的桌面上，如手簿冷启动后则桌面上的快捷方式消失，这时必须在Ｆlashdisk中启动原文件（我的电脑→Ｆlashdisk→ＳＥＴＵＰ→ERTKPro2.0.exe）。
４．启动软件后，软件一般会自动通过蓝牙和主机连通。如果没连通则首先需要进行设置蓝牙（工具→连接仪器→选中“输入端口：７”→点击“连接”）。
５．软件在和主机连通后，软件首先会让移动站主机自动去匹配基准站发射时使用的通道。如果自动搜频成功，则软件主界面左上角会有信号在闪动。如果自动搜频不成功，则需要进行电台设置（工具→电台设置→在“切换通道号”后选择与基准站电台相同的通道→点击“切换”）。
６．在确保蓝牙连通和收到差分信号后，开始新建工程（工程→新建工程），依次按要求填写或选取如下工程信息：工程名称、椭球系名称、投影参数设置、四参数设置（未启用可以不填写）、七参数设置（未启用可以不填写）和高程拟合参数设置（未启用可以不填写），最后确定，工程新建完毕。
七进行校正:
利用控制点坐标库（设置→控制点坐标库）求四参数.?/P>
在控制点坐标库界面中点击“增加”，根据提示依次增加控制点的已知坐标和原始坐标，一般至少２个控制点，当所有的控制点都输入以后察看确定无误后，单击 “保存”，选择参数文件的保存路径并输入文件名，建议将参数文件保存在当前工程下文件名result文件夹里面，保存的文件名称以当天的日期命名。完成之后单击“确定”。然后单击“保存成功”小界面右上角的“OK”，四参数已经计算并保存完毕。方可进行测量.八实习总结:1实习中遇到的问题能分析, 在测量过程中突然收不到卫星信号,这种情况可能是流动站或基准站的电源没电或接收机的连线出现问题.在测量过程中突然显示单点定位可能是接收到的卫星数量不够而无法解算.在观测过程中手薄上的解算值始终不能固定,可能是流动站的选点有问题,周围可能有高压输电线,高大建筑物或在面积水域.２误差分析及减小误差的方法：1 卫星星历误差，卫星星历误差实际上就是卫星位置的确定误差，其大小取决于卫星跟踪的数量及空间分布，观测值数量及精度．２接收机钟误差，减弱方法是的把每一个观测时刻接收机差当作一个独立未知参数在数据处理中与观测站的位置参数一并求解．３卫星信号传播误差，包括电离层和对流层时廷误差．４多路径误差，多路径误差是指卫星信号通过不同的路径传输到接收机天线．多路径效应不反与反射系数有关，也与反射物离测站的距离及卫星的信号方向有
关，由于无法建立准确的误差改正模型，只能恰当的选择地点测量，避开信号反射物．５人差，仪器没有完全对中，没有绝对整平．
３影响GPS基线解算结果因素的判别及应对措施
1影响GPS基线解算结果因素的判别
对于影响GPS基线解算结果因素，有些是较容易判别的，如卫星观测时间太短、周跳太多、多路径效应严重、对流层或电离层折射影响过大等；但对于另外一些因素却不好判断了，如起点坐标不准确。
基线起点坐标不准确的判别
对于由起点坐标不准确所对基线解算质量造成的影响，目前还没有较容易的方法来加以判别，因此，在实际工作中，只有尽量提高起点坐标的准确度，以避免这种情况的发生。
卫星观测时间短的判别
关于卫星观测时间太短这类问题的判断比较简单，只要查看观测数据的记录文件中有关对与每个卫星的观测数据的数量就可以了，有些数据处理软件还输出卫星的可见性图，这就更直观了。
周跳太多的判别
对于卫星观测值中周跳太多的情况，可以从基线解算后所获得的观测值残差上来分析。目前，大部分的基线处理软件一般采用的双差观测值，当在某测站对某颗卫星的观测值中含有未修复的周跳时，与此相关的所有双差观测值的残差都会出现显著的整数倍的增大。
多路径效应严重、对流层或电离层折射影响过大的判别
对于多路径效应、对流层或电离层折射影响的判别，我们也是通过观测值残差来进行的。不过与整周跳变不同的是，当路径效应严重、对流层或电离层折射影响过大时，观测值残差不是象周跳未修复那样出现整数倍的增大，而只是出现非整数倍的增大，一般不超过1周，但却又明显地大于正常观测值的残差。
２．应对措施
基线起点坐标不准确的应对方法
要解决基线起点坐标不准确的问题，可以在进行基线解算时，使用坐标准确度较高的点作为基线解算的起点，较为准确的起点坐标可以通过进行较长时间的单点定位或通过与WGS-84坐标较准确的点联测得到；也可以采用在进行整网的基线解算时，所有基线起点的坐标均由一个点坐标衍生而来，使得基线结果均具有某一系统偏差，然后，再在GPS网平差处理时，引入系统参数的方法加以解决。
卫星观测时间短的应对方法
若某颗卫星的观测时间太短，则可以删除该卫星的观测数据，不让它们参加基线解算，这样可以保证基线解算结果的质量。
周跳太多的的应对方法
若多颗卫星在相同的时间段内经常发生周跳时，则可采用删除周跳严重的时间段的方法，来尝试改善基线解算结果的质量；若只是个别卫星经常发生周跳，则可采用删除经常发生周跳的卫星的观测值的方法，来尝试改善基线解算结果的质量。多路径效应严重
由于多路径效应往往造成观测值残差较大，因此，可以通过缩小编辑因子的方法来剔除残差较大的观测值；另外，也可以采用删除多路径效应严重的时间段或卫星的方法。
对流层或电离层折射影响过大的应对方法
对于对流层或电离层折射影响过大的问题可以采用下列方法：
1.提高截止高度角，剔除易受对流层或电离层影响的低高度角观测数据。但这种方法，具有一定的盲目性，因为，高度角低的信号，不一定受对流层或电离层的影响就大。
2.分别采用模型对对流层和电离层延迟进行改正。
3.如果观测值是双频观测值，则可以使用消除了电离层折射影响的观测值来进行基线解算。
总的来说GPS控制网基线测量，基线长度较短的情况下(10km左右，最大不超过20～30km)，GPS的轨道误差(星历误差)，太阳光压影响及美国SA技术基本对测量精度不发生影响(它只能影响单点定位和长基线测量结果)。
在作业过程中，在GPS接收机满足作业精度要求的情况下，测量的主要误差源是多路径误差、周跳和点位的对中误差。作业中应尽量避免它们的发生并减少其误差。
九：经验总结：总的来说，ＲＴＫ测量除了要有足够的卫星数和卫星具有良好的几何分布外，还要求基准站与流动站的数据通讯必须良好．
物流企业与GPS技术
[键入文档副标题]
刘佳琦
2014/5/2
5[在此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。在此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。]
物流企业与GPS技术
物流，是为了满足客户需求而对商品、服务及相关信息从原产地到消费地的高效率、高效益的正向和反向流动及储存进行的计划、实施与控制过程。物流是国民经济中的基础产业，是现代服务业的重要组成部分。短短几十年间，物流行业在全球迅速成长为具有无限潜力和发展空间的新型服务产业，并已进入现代物流的发展阶段。
随着全球导航技术的发展,在现有技术条件下实时跟踪和远程控制移动目标已经得到了实际的运用。尤其是全球化通信手段(GSM)以及地理信息定位体系(GIS)的完善,保障了人们能在全球范围内对移动目标实施全天候全过程的监控。如何发挥GPS技术的优势特点,应用到物流运输指挥管理工作中,逐步成为了提升现代物流企业管理水平和运营效益的重要研究方向。GPS技术的发展使用
GPS的全称为全球卫星定位体系。技术基础是卫星导航定位技术,具备全球性、全天候等特点的卫星导航定位体系。它主要包括三大组成部分:全球卫星系统、实时监控体系、信息接收体系。GPS系统可以在全球范围内,为用户提供准确性高、全天候实时监控数据。为用户提供所需的定位信息。
GPS包括三维导航体系。航天器、船舶、机动车辆或者行人都能利用GPS客户服务端进行导航。此外,GPS导航技术在气象监测、抢险救灾、建设施工等工作中也有十分重要的作用。在交通管理方面,GPS技术主要应用在公路工程地质环境勘测和辅助设计等方面。随着计算机网络技术的进步,GPS在机动车辆导航定位中也发挥着越来越重要的作用,为企业创造了可观的经济效益,提升了企业的服务质量和管理水平。物流行业的发展
物流的定义是物质实体从拥有者向购买者的传递过程。人类开始商品交换之时,其实物流活动就已经随之产生了。而物流行业,普遍认为,起源于二战期间,美国配送和运输军需物资活动中。战后日本率先在经济活动中发展建立起了物流体系。随后美国和欧洲也迅速意识到物流行业在经济领域的巨大作用,努力的鼓励和推动物流行业的完善。特别是在经济全球化的大背景下,物流业面对了更多更好的发展机遇。随着其种种发展优势的显现,和高科技行业、金融行业发展为新经济的体制下的支柱产业和强劲的推动力。
我国物流行业发展起步较晚,但有着乐观的发展前景。改革开放以来,国家大力重视和扶持物流行业。随着我国基础设施建设能力的提升,经济和科学技术的发展进步,物流行业发展所需的内部经济和市场环境也日趋完善。GPS技术在现代物流管理中的应用
3.1 车辆定位监控
利用GPS技术开发的运输实时监控设备,能够对配置了GPS的车辆进行实时跟踪,从设备管理中心的地图上,记录监控车辆的运行,将实时的位置信息保存在设备服务器上,通过直观的运行记录信息的形式进行存储。物流企业能够明确的掌握车辆的实时运行情况、任务完成情况和路线选择情况。
3.2 物流监控
管理系统可使用多窗口信息显示,实时监视配备GPS车辆的使用信息,并可调用车辆的运行路线的相关信息,以供后期的绩效总结评估,进行全面的指挥管理。
调度管理部门可随时根据车辆运行信息做出实时的通话交流,将车辆运行管理和相结合,以现代化科学的管理促进物流运营的效率。通过对运输车辆运营信息的记录,可以防止驾驶员超速、疲劳工作等现象的发生,保障人员和车辆财产安全;通过对车辆路线的记录还能分析整理出最佳的营运路线,提高物流企业运输管理水平;在出现交通事故时,监控中心可通过监控记录的位置信息准确地掌握情况,减少事故损失。
3.3 物流查询
利用GPS查询功能可以直观的从电子地图上获取运输车辆详细的位置信息,以及行驶方向、速度等资料,还可以记录路线、发车时间、任务完成情况等。可以利用计算机程序将车辆实时运行信息与预设的信息比较,对行车线路时间出现问题的情况及时处理,以便管理人员准确及时的了解运输任务情况。在物流运输中,对运送危险品的车辆,可以配备额外的监测装置,管理者能够获取更多的运输信息,以确保运送过程的安全,并保证货物的按时抵达。
3.4 总体指挥
物流管理中时常需要通知货主货物的运输状态、位置。并实时更新到货时间,对物流企业的运输车辆进行总体的管理和总体调度指挥十分必要。监控中心能够掌握车辆的总体状况,对物流企业内的全部资源实施动态的优化管理,以提高车辆的运输效率,降低物流企业成本,增强企业竞争力。
3.5 全程导航
GPS定位技术可全程为运输车辆驾驶人员提供详细的导航信息,在驾驶员不熟悉的道路中,特别是在交通复杂的大城市里,能尽量避免出现行驶路线差错,为驾驶员提供最优路径方案,提高运输效率,节约了运输成本。
3.6 紧急援助
运输车辆如果在途中遭遇抢劫交通事故等突发状况时,司机能够利用管理系统及时的与紧急援助中心取得联系,系统可以分析严重程度和地理位置信息,妥善处理。同时向物流管理中心发出报警,并且向管理中心提供发生事故的用户资料及现场应对方案,帮助物流管理中心进行处理,为驾驶员提供可靠的帮助,从而降低物流企业运输过程中的安全风险。存在的问题
GPS在我国的生产生活中运用的十分广泛,但从目前发展情况来说,同国外成熟体系相比,我国GPS系统的技术层次、产品成熟度上面都存在相当的差距,尤其是在现代物流管理工作中的差距还是比较明显的。我国GPS技术在物流管理中主要有下列问题。
(1)GPS技术不过硬。
我国在全球卫星定位系统的开发和应用水平同发达国家相比有着十分明显的劣势,虽然我国也有自身的卫星导航体系,但大多停留在军事运用层面上,在民用化推广方面的发展相对缓慢。现在物流企业的车载GPS模块和定位导航设备中的核心集成芯片完全依赖于国外进口。使得在运输中一旦遇到地下隧道、山洞等遮掩物时,往往会存在GPS导航卫星的使用盲区。
(2)国内企业缺乏经验。
GPS技术在汽车产品中的运用需要解决使用环境,系统兼容,管理体系构建等多种技术质量问题。GPS车辆管理体系,仅仅被部分流动资金与技术储备并不突出的中小型企业重视,因此在产品的研发制造、管理服务方面往往不尽如人意,并且生产周期长、产量相当有限。
（3）目前，大陆物流GPS的应用现状可以用“两热一冷”来形象地比喻。政府安全生产监督管理部门和公路货运运政管理部门对用GPS实现货运车辆的监管非常“热”，大型制造企业、仓储配送企业对用GPS提高运输过程管理效率很“热”。个体司机和小规模物流运输企业对GPS应用的主管能动性很差，比较“冷”。
目前，GPS（全球卫星定位系统）、GIS（地理信息系统）技术服务在大型企业的应用比例不足三成，在大型物流企业的应用不到二成，在中小企业基本是空白。结语
关键词：导航,GPS,气象,探空仪,测风
1 引 言
近年来,卫星导航定位系统,特别是美国的全球定位系统(Global Position System,GPS)[1,2]发展极为迅速。GPS能够为地球表面和近地空间的广大用户提供全天候、实时、高精度的位置、速度和时间等导航服务信息。GPS是一种新兴的全球定位技术,他具有定位精度高、使用方便的特点。
GPS高空探测系统是新一代探空系统,他采用数字化测量电路测量大气温、压、湿,并运用GPS测量大气风向、风速。采用GPS技术实现气象探空,能够大大提高气象探空的准确性,降低地面接收系统的成本,提高气象探空系统的自动化程度。国际上一些先进国家已将该GPS技术应用到气象探空和高空测风当中,国内一些研究单位也相继开展了相关技术的研究。
探空仪主要为电子探空仪,国际先进的电子探空仪主要有芬兰Vaisala公司RS92探空仪。我国是惟一还在使用机械电码式探空仪的国家,应尽快发展我国GPS探空技术。
2 GPS气象探空的实现
GPS气象探空[3]主要有空中射频转发和空中数字转发两种方式:如图1和2所示。
由图1可见,射频转发方案是将球载设备接收到的GPS射频信号直接下变频到气象探空专用频率,放大后与温湿压传感器输出的数字信号合成后转发到地面接收机,也就是说球载部分只有射频接收部分没有定位解算部分的电路。地面接收机将接收到的射频信号分离成温湿压信号和GPS射频信号,在地面接收机内实现GPS的定位解算。主要技术难题是GPS射频信号与温湿压数字信号电平相差悬殊所带来的电磁兼容问题,以及抗干扰和地面解算的频率基准问题。而且射频转发方案的通信链路设计复杂,体积大,因此一般采用数据转发方案。
图2中数字转发是将GPS OEM板的定位数据直接与温湿压数据合成编码后转发。数字转发的优点是减少探空仪设备的复杂程度,把大量处理过程转移到地面,降低探空仪的成本。采用数字转发方式,发射功率利用率较高,避免发生自激,工作频点可调,可避开环境的干扰。
3 GPS探空仪的系统组成
GPS探空仪的系统结构如图3所示,他由两部分组成:球上设备和地面设备。
球上设备由PTU数据处理单元、GPS单元、通信单元三部分构成。
PTU数据处理单元 由单片机和测量电路构成,完成数据采集、处理、传输。既可以测量电阻感应元件,又可以测量电容感应元件。
GPS单元 用于接收GPS卫星信息,提供气球的位置信息(经纬度、高度)和时间信息。
通信单元 接收PTU数据和GPS数据,进行编码、合成,将数字信息进行FSK调制,转变成射频信号,发送给地面接收系统。
地面设备由通信单元、基站GPS处理机、终端数据处理和指示单元等三部分构成。
通信单元 接收探空仪发射的射频信号,解调出数字信息,进行解码,输出为GPS通道数据以及PTU测量数据(温湿压);
基站GPS处理机 对接收的球上GPS通道数据进行处理,接收基站GPS位置数据;
终端数据处理单元 由计算机、打印机、调制解调器组成。计算机收集探空仪发来的数据和基站位置数据,对信息进行预处理,显示温、压、湿数据,对测风信息进行处理,解算出风向、风速数据。调制解调器用于通过电话线路与气象计算机网络通信,传送探空数据。
4 工作原理
4.1 温、湿、压测量
PTU设备测量原理如图4所示,通过温湿度、气压传感器探头探测的电阻、电容变化量转化为电压或频率变化量,这些变化量均为模拟量,经过运算放大器进行小信号放大,A/D变换为数字量,同时查表进行修正、数字编码,由外时钟采集同步输出传感器数据。
探空仪采集的空中的气压、温度和相对湿度数据(简称PTU数据)经探空仪的转发器电路转发到地面基站,经硬件解调设备和软件处理后得到所需的探测气象要素数据。由于遥测噪声、调制电路、下行链路、解调电路、辐射及外界不确定气候条件等因素影响,导致PTU原始数据出现物理上的不一致数据点和丢失的数据点。这就要求我们必须利用物理方程、数学算法及气象学理论模型对原始数据做编辑处理。
4.2 测风原理
在探空系统中采用GPS技术测风。GPS是全球定位导航系统,将他用于高空气象探测具有测量精度高,地面系统结构简单,自动化程度高等优点。
GPS技术测风采用定位方式,首先测量GPS卫星到接收机的距离(伪距),卫星的位置(即轨道)是已知的,可列出方程:
undefined
其中:Xi,Yi,Zi是第i颗卫星的坐标,Ri是t时刻第i颗卫星到接收机的距离,只要有3颗卫星就能计算出接收机所在的位置,但在实际应用中,由于接收机时钟与卫星上时钟的偏差,常常用4颗或4颗以上卫星的资料计算探空仪在特定坐标系中的坐标,即定位。然后通过探空仪位置的变化计算风向风速。探空仪在上升过程中相邻两点相对于基站的坐标分别为(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),则实际风向和风速:
undefined
其中t为探空仪从该点运动到相邻点所需的时间。
注意:这里要考虑探空仪的地理坐标和空间直角坐标之间的换算。
4.3 通信工作原理
通信系统分为收(地)、发(球)两端,为单向数据传输,由以下功能模块组成:射频调制解调模块、纠错编码模块、纠错译码模块、数据传输控制模块、数据采集模块。
GPS数据由GPS模块产生, PTU数据由PTU模块产生,数据采集模块将接收到的GPS、PTU数据打包成帧。成帧后的数据进入编码器进行编码,最后进入调制模块进行FSK调制并发射出去。接收端对收到的信号进行解调、译码、解帧,最后将数据传送给终端计算机。
4.3.1 编 码
本系统采用的射频是气象专用频率400 MHz,该频段无线电干扰严重,无法避免。另外由于球载设备的空中姿态变化会带来信道快衰落,对传输也会有比较大的影响。针对这样一个同时受到随机错误和突发错误影响的混合信道,必须采用适合的信道编码,才能降低误码率,保证球地通信的可靠性。快衰落一般造成的误码是一长串,而不是单独的一个一个,而交织技术是将待传的信息重新排序,这样可以把突发的连串错误打散,变成单个的错误,这样对于编码纠错是有利的,对消除快衰落产生的影响有很好的效果。综合考虑以上问题,我们可以在发端采用卷积编码[4]加交织,收端采用Viterbi译码[5]。这种方案在第二代通信系统中被采用,适合于低速数据的传输。
典型的(n,m,k)卷积码编码器是指输入位数为m、输出位数为n、约束长度为k的卷积码编码器,编码速率为m/n。一个(2,1,7)的卷积码编码器如图5示,可用6个移位寄存器实现。例如输入msgbit=[10110101000000],其输出为 msgi=[11010110101101],msgq=[10001001100111]。
Viterbi译码算法是一种针对卷积码而提出的最大似然译码算法。他基于卷积码编码器的状态与时间的关系,求出码集所有码字中与接收序列有最小距离度量的码字。在译码器中有一个与发送端一样的本地编码器,只不过这个编码器能遍历所有可能的编码路径,而译码就是在每一时刻都将这些路径与接收序列进行距离度量,并去掉那些度量值小的编码路径,最后留下的那条路径就是正确的译码路径。译码器的方框图如图6所示。
4.3.2 传输距离
电波在空间传输,其自由空间损耗:
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其中:f为发射频率,D为传输距离。
电波从电台发出,经过馈线和天线,通过空中向远方传播,信号受到衰减,到达接收机时,接收场强电平:
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Pt为发射功率,Gt,Gr为收发馈线增益, Lt,Lr为收发馈线损耗。
技术衰落储备越多,抗干扰能力越强,误码越少。
4.3.3 视距的计算
无线电波的传输距离不仅取决于功率,即要求接收机有一定的技术衰落储备,还受天线所设高度的影响,即视距的影响。由于受地球曲率的影响,两个点(天线高度分别为H m和h m)之间最大可视距离(视距)D(km)为:
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5 结 语
随着GPS技术的不断发展,GPS技术已渗透到各个领域,采用GPS技术实现气象探空是国际上气象探空仪发展的重要趋势,于是对GPS探空仪技术进行了深入的研究,介绍了GPS气象探空的工作方式,并对其工作原理进行了详细的说明。为使我国探空技术赶上国际水平,要尽快发展GPS探空技术。
参考文献
[1]刘基余.GPS卫星导航定位原理与方法[M].北京:科学出版社,2003.
[2]熊志昂,李红瑞,赖顺香.GPS技术与工程应用[M].北京:国防工业出版社,2005.
[3]徐刚,王培延.GPS气象探空原理与工程设计[J].导航:2005,41(2):115-118.
[4]曹志刚,钱亚生.现代通信原理[M].北京:清华大学出版社,1992.
关键词：GPS技术；地籍测绘；运用
地籍测绘是为了精确测定地块权属界线的界址点坐标，并将地块以及其附着物的位置、权属关系、面积以及利用情况等要素准确描绘于图纸之上并详细记录与专门的表册中的测绘工作。GPS技术以其精度高、全天候、全球性、点与点之间无需通视的优点而在测绘各领域得到广泛应用，为我国经济建设做出了巨大的贡献。GPS技术在测绘中的应用，测量人员可边走变测量，快捷、便利，大大提高了测绘的工作效率。本文就GPS技术在地籍测绘中的运用进行简单介绍。
一、GPS技术介绍
GPS就是全球定位系统，通过定位卫星来实现对各个位置的空间数据的自动检测，其数据的检测结果十分精准，不仅大大提高了检測的工作效率，还大大节约了检测的成本[1]。GPS技术一起精准的定位、限制少、实时性与可操作性强的特点在测量工作中取得了非常好的反响。GPS技术可以达到其他测量方式与测量仪器所无法达到的测量精度，并且其测量工作的开展不会受到天气、地形、时间等等因素的限制，其测量得出的数据可以进行实时传输，该技术具备的操作简便、效率高的特点在很多领域都可以使用。
二、GPS技术应用在地籍测绘的优势
（一）效率高
以往传统的地籍测绘工作量大、耗费时间长，其数据的记录相当繁杂。而GPS技术在地籍测绘中的应用，使得其测绘的工作效率得到很大提高，在静态情况下的地籍测绘通常只需要几十分钟就是可以完成，当然动态情况下其测绘速度更快，一般只需要幾分钟就可以完成测绘工作，其数据记录也十分简单，使得地籍测绘工作变得简便。与此同时，GPS技术下的地籍测绘的数据精准度、可靠性相当高。随着该技术在地籍测绘中的应用，极大地降低了测绘的人工成本，且操作十分简便，通常情况下其地籍测绘工作都能够顺利进行。
（二）范围广
GPS技术对地接测绘中控制点的要求不高，不需要进行通视，其网状结构与其他网状结构之间的联系不大。因此，GPS技术在地籍测绘相关的工作中的应用是必然趋势并得到较为广泛的运用。随着该技术在地籍管理中的广泛应用，为推动社会经济大发展起到了重要的作用。
（三）测绘误差小
地籍测绘中，为了降低测绘数据的误差值是通过局部测量了实现的。相关界址点的误差值在有关地籍测绘制度中进行了明确规定，但是GPS技术仪器较高的精准度在地籍测绘中的应该恰好满足了对其误差值的要求。
（四）应用途径的多样性
GPS技术在地籍测绘中的应用十分广泛，其中主要通过定位技术来对城镇建设中形成的基本控制网与地籍信息，应用光电测距仪设备来进行铺设一二级的地籍导线控制网工作等等。即便两个相邻的测绘站之间没有通视也能够进行精确测量，定位精度高且测绘时间短，为地籍测绘提供三维坐标，可24h进行作业[2]。
三、GPS技术在地籍测绘中的具体运用
（一）在地籍控制测量中的运用
一些常规的地籍测绘工作方法常常会限制其测量点的选取，而使用GPS技术进行地籍测绘则不需要进行通视就可以直接进行测绘。此外，也不会受到常规三角锁布设时对于等边、精度等估算的要求。通常情况下，地籍测绘中GPS技术的应用主要分为以下三个步骤：其一，测量地籍控制网。只有进行全区域的测量，才能够为地籍测绘做好数据采集的准备。就这种情况而言，地籍控制精度的测量只能够依靠视界址点与地籍图，其误差不能够操作地籍测量规范中的相关规定。其二，建立地籍控制网。前提是在建立地籍控制网时其电磁波不会受到地形、其他信号的干扰。其三，测量数据的后期加工与处理。为了使测量的数据更加精准，可以用通过观测所得的标准化数据来计算观测数据的平差[3]。
（二）在地籍碎部测量中的运用
地籍碎部的测量是地籍测绘中非常重要的一部分，可见，地籍碎部测量工作的重要性。通过对地籍碎部的测量能够更加确定所需测量区域内土地位置以及相关的界址点。笼统来讲，在进行地籍碎部测量时，要以地籍平面控制测量来作为主要依据，并且要保证城镇的界址点之间的误差<5cm，而城镇与各村庄内部界址点之间的误差<10cm。利用GPS技术来对地籍碎部进行测量，能够使得其精确性得到保证。如果存在有GPS技术测量效果不是很好的地方，则可以使用全站仪、测距仪辅助测量。
（三）在地籍测绘检验验收中的运用
地籍测绘工作具有较强的复杂性，其涉及到大量的数据信息，而在计算与验证这些数据时则会出现一些问题。此外，为了确保测绘数据的有效性，其测绘得出的数据必须要经过相应的检验验收，对此，在地籍测绘检验验收中的过程中GPS就是发挥了巨大的作用。比如，界址线与临界线之间、界址线到达临近物体距离之间的误差要小于10cm，如果采用常规的方面进行检验，势必会加大工作量，且对其误差的把握不准确。通过GPS技术来检验验收地籍测绘的数据，可以使地籍测绘数据准确性得到保证。
综上所述，地籍测绘是地籍管理中不可缺少的一部分，对于我国土地管理、土地制定的奖励有着十分重要的作用。在地籍测量的过程中，GPS技术以其较高的准确度与高效率而得到地籍测定界的广泛运用。GPS技术为我国地籍测绘的发展、进步做出了极大的贡献，值得被广泛推广应用。
参考文献
[1]刘文娟. GPS在地籍测量中应用的研究[D].燕山大学，2014.
[2]管真友. GPS在地籍测绘中的应用研究[J]. 江西建材，2015，（22）：215+217.
[3]郭志宁. GPS技术在地籍测绘中的运用[J]. 江西建材，2014，（14）：221.
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