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《GPS定位与导航》课程教学大纲

课程代码：2107010321

课程名称：GPS定位与导航

GPS Satellite Positioning and Navigation

学分：4

总学时：64（其中：理论学时：52 实验（上机）学时：12）

先修课程：2107010150大地测量学基础

适用对象：测绘工程、地理信息科学、遥感科学与技术、海洋技术

一、课程地位、作用与任务

本课程是测绘工程专业的核心专业主干课程之一，同时也是地理信息科学专业、遥感科学与技术和海洋技术专业的专业主干课程。使学生掌握现代化大地定位测量的理论和方法，适应

现代地理信息数据采集的需要。通过本课程的学习，培养学生应用GPS卫星定位与导航技术，完成各种GPS控制网的设计、布置、施测、数据处理; GPS采集地理信息数据与GPS导航的能力，熟悉GPS测量标准与工程环境。

二、教学内容及组织超级电容器充电

1 绪论

使学生了解全球卫星定位系统的应用现状及发展，掌握GPS定位与导航技术主要应用，熟练掌握GPS系统的组成。

重点：GPS系统的组成、GPS定位技的特点。

难点：GPS系统的组成。

教学内容：

1.1 全球卫星定位与导航技术发展

1.2 卫星定位技术特点及应用

1.3 卫星系统组成

2 卫星定位坐标系统与时间系统

了解坐标系统的类型，掌握GPS时间系统，熟练掌握大地测量基准及其转换。

重点：坐标系统的类型、大地测量基准及其转换、GPS时间系统。

难点：大地测量基准及其转换。

教学内容：

2.1协议天球、地球坐标系

2.2 GPS卫星定位坐标系及转换

2.3 GPS卫星导航定位时间系统

3 卫星运动基础知识及坐标计算

了解卫星的受摄运动；掌握GPS卫星的星历；熟练掌握GPS卫星坐标计算。

点火加热装置重点：GPS卫星的星历；GPS卫星坐标计算。

难点：GPS卫星坐标计算。

教学内容：

3.1卫星运动

3.2卫星星历

3.3卫星坐标计算

4 GPS卫星信号

了解大气层对电磁波传播的影响，掌握测距码信号、熟练导航电文及卫星信号构成。

重点：大气层对电磁波传播的影响；GPS卫星信号的构成；GPS卫星的导航电文。

难点：GPS卫星的导航电文；大气层对电磁波传播的影响。

教学内容：

4.1 GPS信号与特点

4.2 GPS卫星导航电文

5 卫星定位导航原理

熟练掌握GPS绝对定位原理和相对定位原理；掌握整周未知数确定与周跳分析；熟悉差分GPS测量原理与导航；了解广域差分GPS测量原理。

重点：GPS绝对定位原理；GPS相对定位原理；GPS卫星导航原理。

难点：差分GPS测量原理；整周未知数的确定方法与周跳分析。

教学内容：

5.1绝对定位原理

1）测码伪距观测方程及其线性化

2）测相伪距观测方程及其线性化

3）静态绝对定位原理氧气过滤器

4）动态绝对定位原理

5.2 相对定位原理

1）相对定位的概念

2）静态相对定位的观测方程及其解算

5.3 差分测量原理

1）伪距差分原理

2）位置差分原理

3）载波相位差分原理

5.4 整周未知数确定方法与周跳修复

1）整周末知数静态求解方法与修复

2）整周未知数动态求解方法与修复

5.5 卫星导航原理

6 卫星定位误差分析及其对策

了解GPS定位误差的来源，掌握质量分析评价方法、熟练掌握GPS定位的对策。

重点：GPS定位误差的来源及分类；与卫星信号传播有关的误差。

难点：与GPS卫星有关的误差；与卫星信号传播有关的误差。

教学内容：

6.1 GPS定位误差的来源及分类

6.2与GPS卫星有关的误差

6.3与卫星信号传播有关的误差

6.4与接收机有关的误差

7 卫星测量技术设计

熟练掌握GPS控制网测量技术设计方法；掌握GPS 测前准备及技术设计书的编写。

重点：GPS控制网的图形设计及设计原则，GPS碎部测量技术设计。

难点：GPS控制网的图形设计，GPS碎部测量技术设计。

教学内容：

7.1 GNSS控制网测量技术设计

乙醇汽油添加剂1）控制网技术设计的依据

2）控制网的精度、密度设计

3）控制网的基准设计

4）控制网图形构成的基本概念和网的特征条件

7.2 GNSS测量技术设计

1）可视卫星预测

2）最佳观测时段选择

3）最佳观测窗口选择

4）接收机调度计划拟定

7.3技术设计书编写

8 卫星定位导航实施

了解GPS卫星接收机；掌握GPS测量作业模式；熟练掌握GPS数据采集与导航。

重点：GPS接收机的组成及工作原理；GPS定位作业模式；GPS控制点的选择。

难点：GPS接收机的组成及工作原理；GPS定位作业模式。

教学内容：

8.1 GNSS卫星接收机

1）卫星信号接收机的分类

2）接收机的组成及工作原理

3）GPS卫星接收机的选用与检验

8.2 GNSS定位作业模式

1）静态定位模式态

2）快速静态定位模式

3）准动态定位模式

4）实时动态(RTK)定位模式

8.3 GNSS数据采集

8.4 GNSS导航方法

9 卫星定位数据处理

了解数据预处理；掌握GPS基线向量解算；掌握GPS高程系统；熟练掌握GPS控制网的二维、三维平差。

重点：GPS基线向量的解算；GPS控制网的三维平差；GPS高程。

难点：GPS基线向量的解算；GPS控制网的三维平差；GPS水准高程。

教学内容：

9.1 数据预处理

9.2 GPS基线向量解算

1）双差基线模型

2）基线解算

3）精度评定

4）基线向量解算结果分析

9.3 GPS控制网平差

1）二、三维无约束平差

2）二、三维约束平差

9.4 GPS高程

1）高程系统

2）GPS水准高程

3）GPS重力高程

4）GPS高程精度

9.5内业技术总结与上交资料

三、建议学时分配表

序号	课程内容	学时分配
序号	课程内容	讲授	习题课	实验	小计
1	绪论	4			4
2	卫星定位坐标系统与时间系统	4			蝇蛆蛋白4
3	卫星运动基础知识及坐标计算	6			6
4	卫星信号	4			4
5	卫星定位导航原理	10			8
6	卫星定位误差分析及其对策	6			6
7	卫星测量技术设计	6			6
8	卫星定位导航实施	6 绞车滚筒		6	12
9	卫星定位数据处理	6		6	12
合计		52		12	64