地科习题及课后答案(4)

2019-08-30 23:10

① 我国1970 年4 月发射第一颗人造卫星。至今我国已成功地发射了三十多颗不同类型的 人造卫星,为空间大地测量工作的开展创造了有利条件。

② 70 年代后期,有关单位在从事多年理论研究的同时,引进并试制成功了各种人造卫星 观测仪器。其中有人卫摄影仪、卫星激光测距仪和多普勒接收机。根据多年的观测实践,完 成了全国天文大地网的整体平差,建立了1980 年国家大地坐标系,进行了南海群岛的联测。 ③ 80 年代初,我国一些院校和科研单位已开始研究GPS 技术。十多年来,我国的测绘工 作者在GPS 定位基础理论研究和应用开发方面作了大量工作。

④ 80 年代中期,我国引进GPS 接收机,并应用于各个领域。同时着手研究建立我国自己 的卫星导航系统。GPS 技术在我国各行业中应用的广泛性。 产业发展现状

① 在大地测量方面,利用GPS 技术开展国际联测,建立全球性大地控制网,提供高精度 的地心坐标,测定和精华大地水准面。组织各部门(10 多个单位,30 多台GPS 双频接收机)

参加革命992 年全国GPS 定位大会战。经过数据处理,GPS 网点地心坐标精度优于0。2M, 点间位置精度优于10-8。在我国建成了平均边长约定100KM 的GPS A 级网,提供了亚米级 精度地心坐标基准。此后,在A 级网的基础上,我国又布设了边长为此30—100KM 的B 级 网,全国约法三章2500 个点。A、B 级GPS 网点都联测量了几何水准。这样,就为我国各部

门的测绘工作,建立各级测量控制网,提供了高精度的平面和高程三维基准。我国已完成西 沙、南沙群岛各岛屿与大陆的GPS 联测,使海岛与全国大地网联成一整体。

② 在工程测量方面,应用GPS 静态相对定位技术,布设精密工程控制网,用于城市和矿 区油田地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测、隧道贯通测量等精密工程。加密 测图控制点,应用GPS 实时动态定位技术(简称RTK)测绘各种比例尺地形图和用于施工放 样。

③ 在航空摄影测量方面,我国测绘工作者也应用GPS 技术进行航测外业控制测量、航摄 飞行导航、机载GPS 航测等航测成图的各个阶段。 在地球动力学方面,GPS 技术用于全球 板块运动监测和区域板块运动监测。我国已开始用兵GPS 技术监测南极洲板块运动、青藏 高原地壳运动、四川鲜水河地壳断裂运动,建立了中国地壳形变观测网、三峡库区形变观测 网、首都圈GPS 形变监测网等。GPS 技术已经用于海洋测量、水下地形测绘。我国的《全球

定位系统(GPS)测量规范》已于己于人1992 年10 月1 日起实施。 此外,在军事部门、 交通部门、邮电部门、地矿、煤矿、石油、建筑以及农业、气象、土地管理、金融、公安等 部门和行业,在航空航天、测时授时、物理探矿、姿态测定等领域,也都开展了GPS 技术 的研究和应用。 在静态定位和动态定位应用技术及定位误差方面作了深入的研究,研制开 发了GPS 静态定位和高动态高精度定位软件以及精密定轨软件。在理论研究与应用开发的 同时,培养和造就了一大批技术人才和产业队伍。

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④ 近几年,我国已建成了北京、武汉、上海、西安、拉萨、乌鲁木齐等永久性的GPS 跟 踪站,进行对GPS 卫星的精密定轨,为高精度的GPS 定位测量提供观测数据和精密星历服 务,致力于我国自主的广域差分GPS(WADGPS)方案的建立,参与全球导航卫星系统(GNSS) 和GPS 增强系统(WAAS)的筹建。同时,我国已着手建立自己的卫星导航系统(双星定位 系统),能够生产导航型GPS 接收机。GPS 技术的应用正向更深层次发展。 为适应GPS 技 术的应用与发展,1995 年成立了中国GPS 协会,协会下设四个专业委员会,希望通过广泛 的交流与合作,发展我国的GPS 应用技术。

4.试对我国北斗导航系统与GPS 系统相关技术进行比较

① 覆盖范围:北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统。覆盖范围东经约70°一140°, 北纬5°一55°。GPS 是覆盖全球的全天候导航系统。能够确保地球上任何地点、任何时间能 同时观测到6-9 颗卫星(实际上最多能观测到11 颗)。卫星数量和轨道特性:北斗导航系统是 在地球赤道平面上设置2 颗地球同步卫星,卫星的赤道角距约60°。GPS 是在6 个轨道平面 上设置24 颗卫星,轨道赤道倾角55°,轨道面赤道角距60°。航卫星为准同步轨道,绕地球 一周11 小时58 分。

② 定位原理:北斗导航系统是主动式双向测距二维导航。地面中心控制系统解算,供用户 三维定位数据。GPS 是被动式伪码单向测距三维导航。由用户设备独立解算自己三维定位数

据。“北斗一号”的这种工作原理带来两个方面的问题,一是用户定位的同时失去了无线电隐 蔽性,这在军事上相当不利,另一方面由于设备必须包含发射机,因此在体积、重量上、价 格和功耗方面处于不利的地位。

③ 定位精度:北斗导航系统三维定位精度约几十米,授时精度约100ns。GPS 三维定位精 度P 码目前己由16m 提高到6m,C/A 码目前己由25-100m 提高到12m,授时精度日前约20ns。

用户容量:北斗导航系统由于是主动双向测距的询问--应答系统,用户设备与地球同步卫星 之间不仅要接收地面中心控制系统的询问信号,还要求用户设备向同步卫星发射应答信号, 这样,系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。因 此,北斗导航系统的用户设备容量是有限的。GPS 是单向测距系统,用户设备只要接收导 航卫星发出的导航电文即可进行测距定位,因此GPS 的用户设备容量是无限的。

④ 生存能力:和所有导航定位卫星系统一样,“北斗一号”基于中心控制系统和卫星的工作, 但是“北斗一号”对中心控制系统的依赖性明显要大很多,因为定位解算在那里而不是由用户 设备完成的。为了弥补这种系统易损性,GPS 正在发展星际横向数据链技术,使万一主控站

被毁后GPS 卫星可以独立运行。而“北斗一号” 系统从原理上排除了这种可能性,一旦中 心控制系统受损,系统就不能继续工作了。

⑤ 实时性:“北斗一号”用户的定位申请要送回中心控制系统,中心控制系统解算出用户 的三维位置数据之后再发回用户,其间要经过地球静止卫星走一个来回,再加上卫星转发, 中心控制系统的处理,时间延迟就更长了,因此对于高速运动体,就加大了定位的误差。此 外,“北斗一号”卫星导航系统也有一些自身的特点,其具备的短信通讯功能就是GPS 所不

具备的。__


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