绪论3-GPS卫星定位.ppt

GPS测量原理及应用研究解决的三大核心问题： (1)GPS定位采用的时空基准是什么? (2)如何确定卫星在时空基准下的位置（坐标）? (3)如何利用卫星位置确定空间点在此时空基准下的坐标?,GPS及现代定位技术,2,第一章 绪论（卫星定位简介）3 第二章 坐标系统和时间系统5 第三章 卫星运动基础及GPS卫星星历5 第四章 GPS卫星导航电文和卫星信号5 第五章 GPS定位基本原理6 第六章 GPS卫星导航2 第七章 GPS测量的误差来源及其影响4 第八章 GPS测量技术设计与实施4 第九章 GPS测量数据处理4 第十章 GPS应用2 课程总结及复习 2,主要课时分配：,GPS定位系统,GPS定位系统：系列环绕地球的卫星及其配套软硬件设施。 目的：提供全球范围内的定位、导航与授时。,GPS定位系统的发展始末,1973年12月，美国国防部批准陆海空三军联合研制一种新的军用卫星导航系统NAVSTAR GPS，其英文全称为NAVigation by Satellite Timing And Ranging (NAVSTAR) Global Positioning System（GPS），我们称为GPS卫星全球定位系统，简称GPS系统。,GPS系统由GPS卫星星座（空间部分）、地面监控系统（地面控制部分）和GPS信号接收机（用户设备部分）等三部分组成。,1978年2月22日，第一颗GPS实验卫星的发射成功标志着工程研制阶段的开始；1989年2月14日，第一颗GPS工作卫星的发射成功，宣告GPS系统进入了生产作业阶段；1993年12月8日，GPS整个系统已正式建成并开通使用。,GPS卫星星座（空间部分）,GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，这24颗卫星均匀分布在6个轨道平面上。卫星轨道平面相对地球赤道平面的倾角约为55，各轨道平面升交点的赤经相差60，在相邻轨道上，卫星的升交距角相差30。轨道平均高度约为20200km，卫星运行周期为11小时58分。这一分布方式，保证了地面上任何时间、任何地点至少可同时观测到4颗卫星。GPS卫星的作用是接收和播发由地面监控系统提供的卫星星历。,GPS卫星的基本功能：,1、接收和储存由地面监控站发来的导航信息，接收并执行监控站的控制指令；,2、通过星载的高精度铯钟和铷钟提供精密的时间标准；,3、即时向用户发送定位信息；,4、在地面监控站的指令下，通过推进器调整卫星姿态和启用备用卫星；,5、卫星上设有微处理机，进行部分必要的数据处理工作。,地面监控系统（地面控制部分）,GPS的地面监控部分，目前主要由分布在全球的5个地面站组成，其中包括卫星监测站、主控站和信息注入站。,监测站是在主控站直接控制下的数据自动采集中心，站内设有双频GPS接收机、高精度原子钟、计算机各一台和若干台环境数据传感器。接收机对GPS卫星进行连续观测，以采集数据和监测卫星的工作状况。所有观测资料由计算机进行初步处理，并存储和传送,到主控站，用以确定卫星的轨道。,主控站除协调和管理所有地面监控系统的工作外，其主要任务是： 根据本站和其它监测站的所有观测资料，推算编制各卫星的星历、卫星钟差和大气层的修正参数等，并把这些数据传送到注入站； 提供全球定位系统的时间基准； 调整偏离轨道的卫星，使之沿预定的轨道运行； 启用备用卫星以代替失效的工作卫星,注入站的主要任务是 在主控站的控制下，将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等，注入到相应卫星的存储系统 监测注入信息的正确性。,9,GPS接收机,用户设备部分GPS接收机,Trimble 5800 GPS接收机,Trimble 4600LS 4700 GPS接收机,小博士手持机,博宇 GPS接收机,Point Smart6200 双频GPS接收机,用户设备部分 用户设备的主要任务是，接收GPS卫星发射的无线电信号，以获得必要的定位信息及观测量，并经数据处理而完成定位工作。其主要由GPS接收机硬件和数据处理软件，以及终端设备组成，而GPS接收机的硬件，一般包括主机、天线和电源。,GPS系统是一种以空间卫星为基础的无线电导航与定位系统，能为世界上任何地方，包括空中、陆地、海洋甚至于外层空间的用户，全天候、全时间、连续地提供精确的三维位置、三维速度及时间信息，具有实时性的导航、定位和授时功能,GPS现代化：1998年美国副总统戈尔提出了GPS现代化这一概念，其实质是要加强GPS对美军现代化战争的支撑和保持全球民用导航领域中的领导地位。GPS现代化包括军事和民用两部分。 GPS现代化的军事部分包括4项措施：增加GPS卫星发射的信号强度，以增强抗电子干扰能力；增加具有更好的保密性和安全性的新的军用码（M码），并与民用码分开；军用接收设备比民用的有更好的保护装置，特别是抗干扰能力和快速初始化能力；创造新的技术，以阻止或阻扰敌方使用GPS。 GPS现代化的民用部分包括3项措施：在一年一度的评估基础上，决定是否将SA信号强度降为零（已于2000年5月1日零点取消了SA）