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《GNSS测量技术》;1.1 早期的卫星导航定位技术发展
1.2 全球四大GNSS系统的发展;1.1 早期的卫星导航定位技术发展;1.1 早期的卫星导航定位技术发展;1.1 早期的卫星导航定位技术发展;第三阶段:大地水准面阶段
几何大地测量学在这一阶段的进展主要体现在:
— 天文大地网的布设有了重大发展。印度天文大地网(1800-1900)、美国天文大地网(1911-1935)和前苏联天文大地网(1924-1935)建设完成。
— 铟瓦基线尺出现、带平行玻璃板测微器的水准仪及铟瓦水准尺的使用、将天文大地测量同重力测量相结合代替天文水准等方面也取得较大进步。
第四阶段:现代大地测量阶段
20世纪下半叶,以电磁波测距、人造地球卫星定位系统及甚长基线干涉测量等为代表的测量新技术的出现。;使得大地测量的方法和手段都发生了深刻变革,大地测量学由此进入了以空间测量技术为代表的现代大地测量发展阶段。
主要具有以下的特点:
— 长距离
— 高精度
— 实时性
经典大地测量是以刚体地球为研究对象,是静态的、局部的、相对的测量;而现代大地测量则是以可变地球为对象,是动态的、全球的、绝对的测量。现代大地测量的主要任务具体有:
— 建立与维护全球的、国家的地面三维大地网,并研究其变化情况;
— 测量并研究地极移动、地壳运动、潮汐等地球动力现象;
— 测定地球重力场及其随时间的变化,精化地球重力场模型。;1.1.2 卫星大地测量的发展
卫星大地测量是现代大地测量一个新的重要分支,是以测定近地人造卫星的空间位置和运动异常来解决大地测量问题的一种方法。其主要任务包括:
— 精确测量地球的大小和形状、地球外部引力场、地极运动、大陆板块间的相对运动以及大地水准面的形状,为大地测量和其他科学提供技术支撑。
— 精确测定地面点的地心坐标,从而能够将全球大地网联成一个整体,建立全球统一的大地坐标系。
— 将其成果广泛地应用于空中、海上以及陆地运动载体的导航、监控与调度指挥。;1. 早期的卫星定位技术
— 卫星三角测量:早期的卫星大地测量把卫星作为一种空间观测目标,由地面观测站对卫星的瞬间位置进??摄影观测,测定测站点至卫星的方向,通过不同测站之间对卫星的观测即可建立卫星三角网;
— 使用激光测距技术测定测站至卫星的距离,建立卫星测距网,从而对地面点进行定位。
2. 子午卫星导航系统
1958年,美国海军和约翰·霍普金斯大学应用物理实验室为满足北极核潜艇的高精度导航要求,开始研制一种利用多普勒卫星定位技术进行测速、定位的卫星导航系统。;1.1 早期的卫星导航定位技术发展; GNSS家族成员包括:美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo和我国的BDS。
;1.2.1 GPS系统
为了克服NNSS系统的缺陷,满足军事部门和民用部门对连续实时三维导航定位的迫切需求,1973年美国国防部开始组织陆海空三军,共同研究建立新一代卫星导航系统的计划。
“授时与测距导航系统/全球定位系统”(Navigation System Timing and Ranging/Globol Positioning,NAVSTAR/GPS)简称为“全球定位系统”(GPS)
第一阶段:方案论证和初步设计阶段(1973-1979年)
发射4颗试验卫星,研制了地面接收机及建立地面跟踪网。
第二阶段:全面研制和试验阶段(1979-1984年)
发射了7颗试验卫星(BlockⅠ),研制了各种用途的接收机,主要是导航型接收机,与此同时测地型接收机也相继问世。;第三阶段:实用组网阶段(1988-1995年)
1989年2月14日,第一颗GPS工作卫星成功发射宣告GPS系统进入了工程建设阶段,该时期的工作卫星为Block II和Block IIA卫星(图1-1)。
至1993年7月,进入轨道可以正常工作的卫星总和已达24颗,GPS网组网成功并具备初步工作能力(Initial Operational Capability,IOC)。1995年4月,美国空军空间部宣布,GPS达到完全运行能力FOC(Full Operational Capability,FOC)。;第三阶段:实用组网阶段(1988-1995年)
标准的GPS星座由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成,分布在6个近圆形轨道面上,卫星轨道高度为20200千米,运行速度约为3800米每秒,轨道周期为11小时58分,轨道倾斜角度55度,使用的坐标系是WGS84大地坐标系,标准的GPS星座如图1-2所示。截止2022年6月22日,美国GPS系统共有31颗在轨工作卫星。详情请参阅: /;1.2 全球四大GNSS系统发展;1.2 全球四大GNSS系统发展;1.2 全
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