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21世纪GPS最新的应用领域
来源:中国自动化网 作者: 发布时间:2007-06-05  
      进入21世纪,GPS在各方面的应用都将加强和发展。本文对GPS走向21世纪时的最新发展情况有选择地作一介绍。
 
1.GPS在综合服务系统中的应用
 

  在全球地基GPS连续运行站(约200个)的基础上所组成的IGS(International GPS),是GPS连续运行站网和综合服务系统的范例。它无偿向全球用户提供GPS各种信息,如GPS精密星历、快速星历、预报星历、IGS站坐标及其运动速率、IGS站所接收的GPS信号的相位和伪距数据、地球自转速率等。这些信息在大地测量和地球动力学方面支持了无数的科学项目,包括电离层、气象、参考框架、精密时间传递、高分辨的推算地球自转速率及其变化、地壳运动等。

2.GPS在电离层监测中的应用
 
  GPS在监测电离层方面的应用,也是GPS空间气象学的开端。太空中充满了等离子体、宇宙射线粒子、各种波段的电磁辐射,由于太阳常在1秒钟内抛出百万吨量级的带电物,电离层由此而受到强烈的干扰,这是空间气象学研究的一个对象。通过测定电离层对GPS信号的延迟来确定在单位体积内总自由电子含量(TEC),以建立全球的电离层数字模型。
 
3.GPS在对流层监测中的应用
 
  GPS在监测对流层方面的应用,早期主要是由于轨道误差影响定位精度,而且早期的GPS基线相对来说比较短,高差(亦称"比高",即两点间的高度差)不大,因此对对流层的研究没有给予很大的重视。直到近期由于GPS轨道精度大大提高后,当对流层折射已经成为限制GPS定位精度提高的一个重要障碍时,才开始认真的对对流层的监测研究。我们可以假设在一个高程(亦即"海拔",一般指由平均海平面算起的地面点高度),基本为零的地区,并且如果接收机所接收的GPS信号是从天顶方向传来的话,那么其延迟就可以达到2.2~2.6m这一量级,而2小时内这一延迟变化可达10cm并不少见(所以IGS分析中心所提供的对流层参数是采用2小时间隔一次)。也正是由于这个实际情况,对流层折射要顾及其随机过程的变化来加以模型化。
 
4.GPS在卫星测高仪中的应用
 
  多路径效应是GPS定位中的一种噪音,至今仍是高精度GPS定位中一个很不容易排除的"干扰"。过去几年来利用大气对GPS信号延迟的噪声发展了GPS大气学,目前也正在利用GPS定位中的多路径效应发展GPS测高技术,即利用空载GPS作为测高仪进行测高。它是通过利用海面或冰面所反射的GPS信号,求定海面或冰面地形,测定波浪形态,洋流速度和方向。通常卫星测高或空载测高所测的是一个点,连续测量结果在反向面上是一个截面,而GPS测高则是测量有一定宽度的带,因此可以测定反射表面的起伏(地形)。据报道,试验时空载平面安装2台GPS接收机,1台天线向上用于对载体的定位,1台天线向下,用于接收GPS在反射面上的信号。
 
5.GPS在卫星追踪技术中的应用
 
  卫星对卫星的追踪(SST)技术的实质是以高分辨率测定两颗卫星间的距离变化,一般它分为两类,即高低卫星追踪和低低卫星追踪。前一类是高轨卫星(如对地静止卫星,GPS卫星等)追踪低轨(LEO)卫星或空间飞行器,后一类是处于大体为同一低轨道上的两颗卫星之间的追踪,两颗卫星间可以相距数百千米,这两类SST技术都将LEO卫星作为地球重力场的传感器,以卫星间单向或双向的微波测距系统测定卫星间的相对速度及其变率。这一速度的不规则变化所产生的信息中,就包含了地球重力场信息。卫星轨道愈低,这一速度变化受重力场的影响愈明显,所反映重力场的分辨率也愈高。


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