第20卷第6期2003年12月现代电力MODERNELECTRICPOWERVol120No16Dec12003全球定位系统(GPS在电力系统中的应用申晓留周长玉雷琼(华北电力大学(北京计算机科学与技术系,北京102206摘要:介绍了全球定位系统(GPS的原理,以及全球定位系统在电力系统中诸如授时校频、高精度测量等方面的应用,着重提出了一种基于GPSΠPocketPC输电线路巡检的设计方案。关键词:全球定位系统;输电线路巡检;PocketPC:TM769;TN927+12文献标识码:A:100722322(20030620074205收稿日期:20030818作者简介:申晓留(1951-,男,高级工程师,研究方向为计算机在电力系统中的应用。1全球定位系统概述全球定位系统(GlobalPositioningSystem,缩写GPS是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,于1994年全面建成,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的,它采纳了子午仪系统的成功经验。和子午仪系统一样,全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机3大部分组成。GPS组成结构图见图1。图1GPS组成结构示意图目前,全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2102万km的卫星组成卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道,运行周期约为11h58min,分布在6个轨道面上(每轨道面4颗,轨道倾角为55度。卫星的分布使得在全球的任何地方,任何时间都可观测到4颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图形(DOP。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。GPS能连续地为各类用户提供三维位置,三维速度和精确的时间信息。GPS提供的测量信息较多,既可通过测距码测定伪距,又可测定载波多普勒频移,载波相位。地面监控部分包括4个监控间、一个上行注入站和一个主控站。监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。主控站设在范登堡空军基地,它对地面监控部实行全面控制。主控站主要任务是收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据,利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值。上行注入站也设在范登堡空军基地。它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。用户接收机:前面两大部分是由专门机构投资建立,维护和运行的,一旦工作,它将昼夜不停的发送导航定位信息。这是一种可供无数用户共享的信息资源。换句话说,购买了用户接收机再与地面监控站配合,就可以完成定位信息的接受,不必再购买卫星使用权。全球定位系统能提供连续、实时的三维位置、三维速度和精密时间。不受天气影响而且单度定位精度优于10m,采用差分定位,精度可达厘米级和毫米级,是迄今最好的导航定位系统,它的广泛应用也充分地证明了这一点。2全球定位系统的应用正如人们所说:“GPS的应用,”仅受人们想象力的约束。GPS问世以来,已充分显示了其在导航,定位领域的强大功能;许多领域也由于GPS的出现而产生革命性的变化。目前,几乎全世界所有需要导航、定位的用户,都被GPS的高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活和优质价廉所吸引。今天,GPS应用领域已涉及到如汽车、飞机、轮船、建筑、移动制导、农业甚至有赶超计算机的趋势,很快GPS将成为人们生活中最基本的,如同电话一样的生活必备品,见表1。表1GPS应用领域表GPS应用于导航GPS应用于授时校频GPS应用于高精度测量船舶远洋导航和进港引水电力、邮电、通讯等网络的时间同步各种等级的大地测量和控制测量个人通讯终端(与手机、PDAΠPocketPC、电子地图等集成一体准确时间的授入道路和各种线路放样飞机航路引导和进场降落准确频率的授入水下地形测量地面车辆跟踪和城市智能交通管理地壳形变测量,大坝和大型建筑物变形监测汽车自主导航GIS应用紧急救生工程机械(轮胎吊,推土机控制个人旅游及野外探险精制农业GPS的广泛应用改变了人们的工作方式,提高了工作效率,带来了巨大的经济效益。我国的GPS应用发展迅速,短短数年GPS在我国的应用已从少数科研单位和军用部门迅速扩展到各个民用领域。随着GPS的不断改进以及软、硬件的不断完善,...