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《GPS定位原理及应用》课程教学大纲

更新时间:2009-03-10

《GPS定位原理及应用》课程教学大纲

课程编码:

课程名称:

GPS定位原理及应用

课程英文名称:

Principle and application of satellite position

先修课程:

空间大地测量学基础 

适用专业:

测绘工程

总学时:54

讲课学时: 48

实验学时:6

上机学时:

总学分:3

制订单位

地球信息科学与工程学院

制订时间:2005.9.2

一、课程的性质和目的

《卫星定位原理及应用》是测量工程专业的主要专业课之一。通过这门课的学习,要使学生了解GPS全球定位系统的构成,掌握GPS控制网的布设,观测方法。使学生在毕业后。通过生产实践,能独立担任设计和组织GPS控制网的测量工作。通过本课程的各教学环节,培养学生的分析问题和解决问题的能力。为专业的拓宽打下良好的基础。

二、课程的基本要求

基本要求:1.了解GPS的组成;2.了解GPS测量的坐标采统和时间系统;3.了解卫星运动的基础知识及GPS信号。4.掌握GPS绝对定位及相对定位原理。5.掌握GPS控制网的布设,观测方法。5.了解GPS的应用领域。

重点:1.GPS观测量、观测方程及误差分析;2.GPS绝对定位及相对定位原理。

难点:1.GPS测量的坐标系统与时间系统;

2.卫星运动的基础知识及GPS卫星坐标的计算。

三、课程内容与要求

第一章 导引(4学时)

1、学习目的和要求

通过学习本章,了解GPS发展历史及应用状况,掌握GPS的组成。

2、课程内容

(1)GPS定位技术的兴起及其特点

(2)GPS的组成概况

(3)美国政府对GPS用户的限制性政策与用户的措施

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:GPS定位发展史

(2)领会:GPS的组成、用户的限制性政策及用户的措施

第二章 GPS定位的坐标系统与时间系统(6学时)

1、学习目的和要求

通过学习了解坐标系的分类,掌握各种坐标系统的表达及转换,了解时间系统的概念。

2、课程内容

(1)坐标系统的类型

(2)协议天球坐标系

(3)协议地球坐标系

(4)地球坐标系的其它表达形式

(5)大地测量基准及其转换

(6)时间系统

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:坐标系分类和时间系统

(2)领会:不同坐标系、表达及相互转换

第三章 卫星运动的基础知识及GPS卫星的坐标计算(6学时)

1、学习目的和要求

通过学习,了解卫星的受摄和无摄运动,掌握GPS卫星的星历和卫星空间位置坐标计算。

2、课程内容

(1)概述

(2)卫星的无摄运动

(3)卫星的受摄运动

(4)GPS卫星的星历

(5)GPS卫星的坐标计算

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:卫星的无摄和受摄运动

(2)领会:GPS卫星的星历、GPS卫星的坐标计算

第四章 电磁波的传播与GPS卫星的信号(4学时)

1、学习目的和要求

通过学习,了解电磁波传播的基本概念,掌握GPS卫星的测距码信号、导航电文(数据码)、卫星信号的构成

2、课程内容

(1)电磁波传播的基本概念

(2)大气层对电磁波传播的影响

(3)GPS卫星的测距码信号

(4)GPS卫星的导航电文(数据码)

(5)GPS卫星信号的构成

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:电磁波传播的概念及大气层对电磁波传播的影响

(2)领会:GPS卫星的测距码信号、导航电文(数据码)和卫星信号的构成

第五章 GPS定位的观测量、观测方程及误差分析(4学时)

1、学习目的和要求

通过学习,了解GPS定位的方法与观测量,掌握各种观测方程及其线性化和观测量的误差来源及其影响。

2、课程内容

(1)GPS定位的方法与观测量

(2)测码伪距观测方程

(3)测相伪距观测方程

(4)观测方程的线性化

(5)观测量的误差来源及其影响

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:GPS定位的方法与观测量

(2)领会:测码伪距、测相伪距观测方程和观测量的误差来源及其影响

第六章 GPS绝对定位原理(4学时)

1、学习目的和要求

通过学习,了解GPS绝对定位方法和GPS几何分布及其对绝对定位精度的影响,掌握动、静态绝对定位原理和测速。

2、课程内容

(1)绝对定位方法概述

(2)动态绝对定位原理

(3)静态绝对定位原理

(4)观测卫星的几何分布及其对绝对定位精度的影响

(5)GPS接收机载体航速的测定

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:绝对定位方法及卫星的几何分布及其对绝对定位精度的影响

(2)领会:动、静态绝对定位原理、GPS接收机载体航速的测定

第七章 GPS相对定位原理(8学时)

1、学习目的和要求

通过学习,了解GPS相对定位方法和周跳分析的基本思路,掌握静、动态相对定位的观测方程、单基线平差模型和整周末知数的确定方法。

2、课程内容

(1)相对定位方法概述

(2)静态相对定位的观测方程

(3)动态相对定位的观测方程

(4)静态相对定位的单基线平差模型

(5)整周末知数的确定方法

(6)周跳分析的基本思路

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:相对定位方法及周跳分析的基本思路

(2)领会:静、动态相对定位的观测方程、单基线平差模型和整周末知数的确定方法

第十章 GPS测量的实施(6学时)

1、学习目的和要求

通过学习,了解GPS相对定位方法和周跳分析的基本思路,掌握静、动态相对定位的观测方程、单基线平差模型和整周末知数的确定方法。

2、课程内容

(1)概述

(2)GPS网的优化设计

(3)选点与建立标志

(4)GPS测量的观测工作

(5)GPS接收设备的检验

(6)GPS测量的作业模式

(7)实时动态测量系统及其应用

(8)观测成果的外业检核

(9)观测数据的测后处理过程

(10)GPS测量偏心观测的归算

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:GPS网设计及建设的方法步骤

(2)领会:GPS测量的作业模式和观测数据的测后处理过程

第十一章 GPS定位技术的应用(4学时)

1、学习目的和要求

通过学习,了解GPS定位技术在各领域中的应用及其它导航系统。

2、课程内容

(1)GPS定位技术在平面控制测量方面的应用

(2)GPS定位技术在高程测量方面的应用

(3)GPS定位技术在地球动力学研究方面的应用

(4)GPS定位技术在海洋测绘方面的应用

(5)GPS定位技术在精密工程测量和工程变形监测方面的应用

(6)GPS定位技术在导航方面的应用

(7)与GPS定位技术组合的导航与测量系统

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:GPS定位技术在各领域的应用

(2)领会:与GPS定位技术组合的导航与测量系统

第十二章 GPS接收机(2学时)

1、学习目的和要求

通过学习,了解GPS接收机及其分类,掌握GPS接收机通道及其工作原理。

2、课程内容

(1)GPS接收机及其分类

(2)GPS接收机通道的概念

(3)GPS接收机的基本工作原理

(4)GPS接收机的天线

(5)GPS卫星测量系统

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:GPS接收机及其分类

(2)领会:GPS接收机通道、基本工作原理

四、 理论教学学时分配

讲 课 内 容

学时

导引

4

GPS定位的坐标系统与时间系统

6

卫星运动的基础知识及GPS卫星的坐标计算

6

电磁波的传播与GPS卫星的信号

4

GPS定位的观测量、观测方程及误差分析

4

GPS绝对定位原理

4

GPS相对定位原理

8

GPS测量的实施

6

十一

GPS定位技术的应用

4

十二

GPS接收机

2

总计

48

五、 实验名称与学时安排

课内实验名称及学时数分配表

序号

实验名称

学时分配

1

GPS接收机认识

2

2

静态相对定位测量

2

3

动态定位测量

2

六、 教材及参考书

 教 材:周忠谟, 易杰军, 周琪. GPS卫星测量原理与应用[M]测绘出版社, 1995.

参考书:徐绍铨, 张华海, 杨志强, 王泽民. GPS测量原理及应用[M]武汉测绘科技大学出版社, 1998.