《GPS管理培训教案》PPT课件.pptVIP

古代导航工具 直角器（Cross-staff） 标尺（Back-staff） 四分仪（Quadrant） 航海员星盘 （Mariner‘s Astrolabe） 星盘（Astrolabe ） 夜间记时仪器（Nocturnal ） 古代导航工具 指南针-中国古代导航工具 汉朝 （BC.206－AD.220） 南宋 （） 北宋 （） 北宋 （） 导航的两个关键因素 确定地球上的位置 现在时间是几点? 导航方法 1、天文导航 2、无线电导航 3、惯性导航 4、卫星导航 天文导航 利用对自然天体的测量来确定自身位置和航向的导航技术。由于天体位置是已知的，测量天体相对于导航用户参考基准面的高度角和方位角就可计算出用户的位置和航向。天文导航系统不需要其他地面设备的支持，所以是自主式导航系统。不受人工或自然形成的电磁场的干扰，不向外辐射电磁波，隐蔽性好，定位、定向的精度比较高，定位误差与定位时刻无关，因而得到广泛应用。 无线电导航 海岸上设立两个以上的无线电发射电台 船上的接收机测量船与电台的距离或距离差，交会出船的位置 惯性导航 惯性导航（inertial navigation）是依据牛顿惯性原理，利用惯性元件（加速度计）来测量运载体本身的加速度，经过积分和运算得到速度和位置，从而达到对运载体导航定位的目的。组成惯性导航系统的设备都安装在运载体内，工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰，是一种自主式导航系统。 卫星导航 利用导航卫星发射的无线电信号，求出载体相对卫星的位置，再根据已知的卫星相对地面的位置，计算并确定载体在地球上的位置的技术。 GPS导航简介 全球定位系统（英语：Global?Positioning?System，通常简称GPS），又称全球卫星定位系统，是一个中距离圆型轨道卫星导航系统。它可以为地球表面绝大部分地区（98%）提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。系统由美国防部研制和维护，可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续精确的确定三维位置、三维运动和时间的需要。 GPS优点 1、全天候，不易受任何天气的影响 2、全球覆盖（高达98%） 3、三维定点定速定时高精度 4、测站间无需通视 5、快速、省时、高效率 6、应用广泛、多功能、可移动定位。 GPS原理 空间中要确定一个点的具体位置，必须建立一个坐标系，我们平时接触的最多的是笛卡尔直角坐标系，它其实是由三族相互垂直的平行平面相交构成的交点来确定出每一个具体的位置点坐标。 空间中如何确定一个点的位置？ 笛卡尔直角坐标系 曲面坐标系 任意的不平行的三个平面或者曲面可以确定一个空间点的位置，人们可以根据新的需要，随时制定出新的方便使用的坐标系。并且，不同的坐标系可以相互转化。 因为地球是个圆形，所以人们在日常生活中很难将直角坐标系下的坐标用于实际需要，所以经纬度坐标系即地理坐标系被发明了，它由一族同心球面，一族同轴圆锥面，和一族绕同一轴旋转的扇面构成。 地理坐标系 经度表示扇面转过的角度，纬度表示锥面与赤道平面的夹角，海拔表示相对于地球半径的高度，用经纬度坐标系来表示某个坐标，在直角坐标系下的方程为： 双曲面坐标系 一般曲面坐标系有什么缺点： 使用非平面坐标系的注意点是，组成立体坐标系的三族曲面在其使用范围内，每族曲面中的任何一个曲面都必须与另一族曲面中任何一个曲面相交。否则，由他们三族曲面联立的方程组将出现无解的情况，这意味着该坐标系里存在某些空间点不能被确定出位置参数。所以，不是随便三族曲面，都适合用来指定坐标系。 双曲面坐标系： 双曲面坐标系是由三族同焦点的双曲面组成的坐标系，因为同焦点，所以任何一族中的某个双曲面，都必定会和另一双曲面族中的双曲面相交。 GPS采用的坐标系 WGS84是为GPS全球定位系统使用而建立的坐标系统。WGS-84坐标系的几何意义是：坐标系的原点位于地球质心，z轴指向（国际时间局）定义的协议地球极(CTP)方向，x轴指向的零度子午面和CTP赤道的交点，y轴通过右手规则确定。 GPS定位数学模型 假设在WGS84坐标系下地球上有四个点1（x1,y1,z1）,2（x2,y2,z2）,3（x3,y3,z3）,4（x4,y4,z4）,空间中有一点A，到1,2,3,4的距离分别为d1,d2,d3,d4,求A的坐标（Xa,Ya,Za）？ 可以列出如下的方程组： GPS定位数学模型 方程组的几何意义： 可以将点A看成是由四个球面相交而得的点 会出现什么情况： 由上述曲