Quel est le nom complet du GPS ?

GPS signifie « Global Positioning System », qui signifie « Global Positioning System » en chinois. Il s'agit d'un système de positionnement radio de haute précision basé sur des satellites artificiels de la Terre. . Localisation géographique précise, vitesse du véhicule et informations temporelles précises ; il s'agit d'un système de navigation et de positionnement par satellite de nouvelle génération doté de fonctions complètes de navigation et de positionnement tridimensionnelles en temps réel sur mer, sur terre et dans les airs.

L'environnement d'exploitation de ce tutoriel : système Windows 7, ordinateur Dell G3.

Le système de positionnement global (GPS) est un système de positionnement par radionavigation de haute précision basé sur des satellites terrestres artificiels. Il peut fournir une localisation géographique précise et une navigation de véhicule partout dans le monde et dans l'espace proche de la Terre. .

Depuis sa création, le GPS a attiré de nombreux utilisateurs avec sa haute précision, sa couverture mondiale, sa commodité et sa flexibilité par tous les temps.

Le GPS n'est pas seulement le saint patron des voitures, mais aussi la star intelligente de la gestion de l'industrie logistique. Avec le développement rapide du secteur de la logistique, le GPS joue un rôle déterminant et est devenu le deuxième grand groupe de consommateurs après le marché automobile.

Le GPS a été développé par les États-Unis dans les années 1970. Il a fallu 20 ans et a coûté 20 milliards de dollars américains. Il a été entièrement achevé en 1994 et dispose de fonctions complètes de navigation et de positionnement tridimensionnelles en temps réel sur la mer. , terrestres et aériens. L'utilisation des services d'arpentage et de cartographie de mon pays au cours des 10 dernières années a montré que le GPS a gagné la confiance de la majorité des travailleurs en arpentage et cartographie grâce à ses caractéristiques exceptionnelles telles que tous les temps, haute précision, automatisation et haute efficacité, et a été utilisé avec succès dans les levés géodésiques, les levés techniques et la photogrammétrie aérienne, la navigation et le contrôle des véhicules, la surveillance des mouvements de la croûte terrestre, la surveillance des déformations techniques, l'étude des ressources, la géodynamique et d'autres disciplines, apportant ainsi une profonde révolution technologique dans le domaine de l'arpentage et de la cartographie. .

Le GPS est le système de navigation par satellite de deuxième génération aux États-Unis. Il est développé sur la base du système de navigation par satellite méridien et adopte l'expérience réussie du système méridien. Selon le plan actuel, la partie spatiale du GPS utilise 24 satellites d'une altitude d'environ 20 200 kilomètres pour former une constellation de satellites. Les 24 satellites sont tous sur une orbite quasi circulaire avec une durée de fonctionnement d'environ 11 heures et 58 minutes. Ils sont répartis sur 6 plans orbitaux (4 satellites par plan orbital) avec une inclinaison orbitale de 55 degrés. La répartition des satellites permet d'observer plus de 4 satellites n'importe où dans le monde à tout moment, et maintient la géométrie avec une bonne précision de solution de positionnement. Cela fournit des capacités de navigation mondiales temporellement continues.

Le GPS se compose principalement de trois composants principaux : la partie spatiale, la partie surveillance au sol et la partie équipement utilisateur. Le système GPS présente les caractéristiques d'une grande précision, de tous les temps et d'une large utilisation.

Principe de positionnement

Le positionnement GPS comprend le positionnement à point unique pseudo-portée, le positionnement en phase porteuse et le positionnement différentiel en temps réel.

1. Mesure pseudo-orange et positionnement en un seul point de pseudo-portée

La mesure pseudo-orange consiste à mesurer la distance du satellite au récepteur, c'est-à-dire la distance obtenue en multipliant le temps de propagation du signal de code de télémétrie transmis par le satellite au récepteur GPS. par la vitesse de la lumière. Le positionnement en un seul point par méthode de pseudo-portée consiste à utiliser le récepteur GPS pour mesurer la pseudo-portée avec plus de 4 satellites GPS à un certain moment, ainsi que les coordonnées instantanées des satellites obtenues à partir des messages de navigation par satellite, et à utiliser l'intersection de distance. méthode pour calculer la position WGS-84 de l’antenne. Coordonnées tridimensionnelles dans un système de coordonnées.

2． Mesure de phase porteuse et positionnement de phase porteuse

La mesure de phase porteuse consiste à mesurer le retard de phase entre le signal porteur du satellite GPS et l'antenne du récepteur. Le code de télémétrie et le message de navigation sont modulés sur le support satellite GPS. Après avoir reçu le signal satellite, le récepteur supprime d'abord le code de télémétrie et le message satellite sur le support pour retrouver la porteuse, appelée porteuse reconstruite. Le récepteur GPS compare l'onde porteuse reconstruite par satellite avec le signal de l'oscillateur local généré par l'oscillateur du récepteur via un phasemètre pour obtenir la différence de phase.

3. Positionnement différentiel en temps réel

Le principe du positionnement différentiel en temps réel du GPS est de placer un récepteur GPS (appelé station de base) sur un point de coordonnées géocentriques précis existant et d'utiliser les coordonnées géocentriques et les éphémérides connues pour calculer la correction. de la valeur des valeurs d'observation GPS et envoyer la valeur de correction au récepteur GPS en mouvement (appelé mobile) via un dispositif de communication radio (appelé liaison de données). Le mobile utilise la valeur de correction pour corriger ses propres observations GPS afin d'éliminer les erreurs ci-dessus et ainsi améliorer la précision du positionnement en temps réel. Il existe de nombreuses méthodes de différence dynamique GPS, notamment la différence de position, la différence de pseudo-portée (RTD), la différence de phase de porteuse en temps réel (RTK) et la différence sur une zone étendue.

Fonctionnalités GPS

Le GPS est actuellement le système de positionnement par satellite le plus performant utilisé et est connu comme une étape importante dans la technologie de positionnement humain. En résumé, le système présente les caractéristiques suivantes :

(1) Capacités mondiales de navigation et de positionnement continues par tous les temps. Le GPS peut fournir des capacités de navigation et de positionnement continues et par tous les temps à divers utilisateurs partout dans le monde ou dans l'espace proche de la Terre. Les utilisateurs n'ont pas besoin de transmettre de signaux, il peut donc satisfaire plusieurs utilisateurs.

(2) Navigation en temps réel, précision de positionnement élevée et temps d'observation court. Lors de l'utilisation du positionnement GPS, les données de position peuvent être obtenues plusieurs fois en 1 seconde. Cette capacité de navigation en temps quasi réel est d'une grande importance pour les utilisateurs hautement dynamiques. Elle peut également fournir aux utilisateurs une position tridimensionnelle continue et une vitesse tridimensionnelle. et des informations horaires précises. À l'heure actuelle, la précision du positionnement en temps réel utilisant le code C/A peut atteindre 20 à 50 m, la précision de la vitesse est de 0,1 m/s, en utilisant un traitement spécial, elle peut atteindre 0,005 m/s et la précision du positionnement relatif peut atteindre le niveau millimétrique.

Avec l'amélioration continue du système GPS et la mise à jour continue du logiciel, le positionnement statique relatif dans un rayon de 20 km ne prend actuellement que 15 à 20 minutes lors d'une mesure de positionnement relatif statique rapide, lorsque chaque mobile se trouve à moins de 15 km de la station de base. Le temps d'observation ne prend que 1 à 2 minutes, puis il peut être positionné à tout moment. L'observation à chaque station ne prend que quelques secondes.

(3) La station de mesure ne nécessite pas une vue dégagée : la mesure GPS nécessite uniquement un ciel dégagé au-dessus de la station de mesure, et ne nécessite pas une vue dégagée les unes des autres entre les stations de mesure, cela peut donc économiser beaucoup des coûts de normalisation (généralement le coût de normalisation représente 30% du coût total), 50%). Puisqu'il n'est pas nécessaire de voir entre les points, les positions des points peuvent être clairsemées ou denses selon les besoins, ce qui rend le travail de sélection des points très flexible et peut également économiser le travail de mesure des points de transfert et des points de transition dans la mesure classique.

(4) Peut fournir des coordonnées géocentriques tridimensionnelles unifiées à l'échelle mondiale : la mesure GPS peut déterminer avec précision la position du plan de la station et l'élévation de la terre en même temps. Le niveau GPS actuel peut atteindre la précision d'un nivellement de quatrième classe. De plus, le positionnement GPS est calculé dans le système de coordonnées WGS-84 unifié au niveau mondial, de sorte que les résultats de mesure à différents endroits dans le monde sont interdépendants.

(5) L'instrument est facile à utiliser : Avec l'amélioration continue des récepteurs GPS, les mesures GPS sont de plus en plus automatisées. Pendant l'observation, l'arpenteur n'a qu'à installer l'instrument, connecter les câbles, mesurer la hauteur de l'antenne et surveiller l'état de fonctionnement de l'instrument. D'autres tâches d'observation, telles que la capture, le suivi, l'observation et l'enregistrement par satellite, sont automatiquement effectuées. complété par l'instrument. Lorsque la mesure est terminée, éteignez simplement l'alimentation et rangez le récepteur pour terminer la tâche de collecte de données sur le terrain.

Si une observation continue à long terme est requise dans une station de mesure, les données collectées peuvent également être transmises au centre de traitement des données via la communication de données pour réaliser une collecte et un traitement de données entièrement automatisés. De plus, la taille du récepteur devient de plus en plus petite et le poids correspondant devient plus léger, ce qui réduit considérablement l'intensité de travail de l'auteur des mesures et facilite le travail sur le terrain.

(6) Forte capacité anti-interférence et bonne confidentialité : le GPS utilise la technologie à spectre étalé et la technologie de pseudo-code. Les utilisateurs n'ont besoin que de recevoir des signaux GPS et ne transmettront pas de signaux eux-mêmes, et ne seront pas interférés par d'autres sources de signaux externes. .

(7) Fonctions multiples et large gamme d'applications : le GPS est un système à double usage pour un usage militaire et civil, et sa gamme d'applications est très large. Des exemples d'applications spécifiques incluent : la navigation automobile et la gestion du trafic, la gestion des véhicules de patrouille de ligne, l'ingénierie routière, le positionnement personnel et les navigateurs, etc.

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