GPS 第一章 绪论.ppt

GPS原理及应用 参考书目 1、《卫星导航系统概论》边少锋等著，电子工业出版社。 2、《 GPS测量操作与数据处理》魏二虎等著，武汉大学出版社。 3、《GPS卫星测量原理与其应用》 周忠谟等编著 ， 测绘出版社。 4、《GPS原理及应用》李天文编著，科学出版社。 5、《 GPS 定位技术及其应用》李明峰等编著，国防工业出版社。 要求：初步了解导航的基本概念和发展；了解天文导航、惯性导航、无线电导航的原理；GPS卫星定位系统的形成过程、特点、构成、功能；并通过比较了解GLONASS系统（俄罗斯）、GALILEO系统（伽利略系统/欧盟）、北斗导航系统（中国）的构成、特点；掌握GPS卫星定位系统的定义、构成、特点。重点：GPS的定义、特点，GLONASS系统、GALILEO系统、北斗系统与GPS的比较，GPS系统的构成及各部分作用。 引言：导航的概念和发展 导航（Navigation）：引导运动载体按一定路线航行的过程。 导航要求能够随时提供反映载体运动状态的位置、速度、姿态，以及相对于航行目的地的其他参数。其中最重要的还是确定载体的实时位置，即定位，所以说，导航的核心就是定位。 导航依赖于一定的设备和系统，能够完成这种引导功能的设备成为导航设备或系统。 导航（系统）的分类 依据物理手段的不同 地磁导航（指南针）、陆标导航、天文导航、惯性导航、无线电导航，直至现代卫星导航 依据是否借助外界信息或是否与外界发生联系： 自主式导航系统：地磁、陆标、天文、惯性导航系统（军事必备）。 非自主式导航系统：无线电、卫星导航系统 GPS系统的诞生 1973年12月，美国国防部批准研制GPS。 第一阶段：方案论证（1974-1978） 第二阶段：系统论证（1979-1987） 1978年2月22日第一颗GPS试验卫星发射成功。 第三阶段：生产阶段（1988-1993） 1989年2月14日第一颗GPS工作卫星 发射成功。 1994年6月完成第二代卫星发射。 1996年开始发射第三代（Block IIR) 卫星。 一、GPS系统（一）定义 （二）GPS的特点 1、服务空间范围广 GPS卫星覆盖全球范围，能够满足陆地、海洋、航空航天用户的需要。 2、功能多、精度高 能够为用户提供动态目标的三维位置、三维速度和时间信息，绝对定位能达到米级，相对定位达到厘米级的精度。 3、全天候性 GPS测量可以不受天气和昼夜变化的影响，优越于传统的测量方式 4、连续实时定位 能够连续实时获取运动目标的三维坐标和速度，进行导航。 5、应用范围广 导航方面：陆海空运动载体的导航； 测量方面：应用于大地测量、工程测量和变形监测、航 测、线路勘测等； 军事方面：导航、定位、制导； 其他：洪水、泥石流等灾害的监控、报警和救援等。 §1.2 GPS系统组成 一、GPS的空间部分（GPS卫星星座） 二、GPS的地面控制部分（地面监控系统） 组成：主控站（1个）、跟踪站（5个）和注入站（3个） 作用：监测和控制卫星运行，编算卫星星历（导航电文的主体），保持系统时间。 1、主控站（1个） 作用： 收集各监测站的数据，编制导航电文，监控卫星状态； 通过注入站将卫星星历注入卫星，向卫星发送控制指令； 卫星维护与异常情况的处理。 地点：美国克罗拉多州法尔孔空军基地。 2、跟踪站（5个） 作用：接收卫星数据，采集气象信息，并将所收集到的数据传送给主控站。 地点：夏威夷、主控站及三个注入站。 3、注入站（3个） 作用：将导航电文、控制指令等注入GPS卫星。 地点：阿森松群岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度洋）和卡瓦加兰（太平洋）。 三、用户设备部分 1、组成 硬件：信号接收系统——GPS天线、接收机主机、数据采集控制器等。 软件：卫星数据处理系统 2、作用 接收、处理、存储、显示卫星数据 进行实时导航和定位 一、全球导航卫星系统（俄罗斯GLONASS） GLONASS的构成 1、空间卫星部分。 21（工作卫星）+3（备用卫星），分布于3个互为夹角为120度的轨道，轨道倾角64.8度 ，每个轨道上均匀分布8颗卫星，周期为11小时15分，轨道高度约19100km，轨道偏心率为0.01。可以保证地球上任何地方任一时刻都能收到至少4颗卫星的导航信息 。 每颗GLONASS卫星上都装备有着稳定度的铯原子钟，并接收地面控制站的导航信息和和控制指令，星载计算机对其中的导航信息进行处理，生成导航电文向用户广播，控制信息用于控制卫星在空间的运行。 GLONASS卫星同时发射粗码（C/A码）和精码（P码），