GPS的兴起与特点ppt课件教学教程电子教案

1、第一章概论第一节的兴起与特点一、GPS的建立 1973年由美国国防部（DOD）开始建立，称为全球定位系统 global positioning system ，目的是用于美国军队的定位、导航、武器制导等。拟定由颗卫星组成。到今天为止经历了个阶段： 1973年12月1978年2月22日为理论研究阶段； 19781989年2月14日为建设阶段； 19901999为建成运行阶段， 1993年满24颗，1995年达预定工作能力； 2000年5月2日2030为改进更新阶段。二、GPS测量的特点与问题 1）特点 精度高； 速度快； 无需通视； 操作简便； 全球布网； 全天候作业； 三维坐标； 应用广泛。

2、2）问题 军民两用； 无安全承诺。 三维精度不一致。如图三、GPS的应用领域 1、控制测量（全球、全国、城市、工程） 2、工程测量 3、地形地籍测量 4、海洋测绘 5、航测、遥感 6、卫星定轨 7、月球、火星测绘 8、飞机、轮船导航与地面交通管理 9、通信、旅游等各行各业一、GPS组成概况 GPS由空间段、控制段和用户段三部分组成。 1）空间段 24颗（目前32颗）卫星分布在6个轨道面上，轨道面与地球赤道面的夹角为55，轨道面间隔为60，在地面上任何一点，最少可见到4颗卫星，最多可见到11颗卫星。如图 卫星上有四台高精度原子钟，卫星的主要作用是向用户发送定位信息和提供时间标准。 ）控制段 监测

3、站：5个，用双频接收机接收卫星信号，高精度原子钟提供时间标准，环境数据传感器采集环境数据。如图 主控站：1个，计算星历、钟差、大气折射并控制卫星轨道与姿态。 注入站：3个，向卫星发送数据与命令。 三者连网，除主控站外均无人值守。 3) 用户段 接收机和数据处理软件。第二节 GPS组成及基本原理二、GPS定位的基本原理 卫星发射信号的时间为t1，接收机收到信号的时间为t2,则t=t2-t1 =ct 其中为星站距离，由接收机测得。因卫星钟很精确，而接收机钟有误差t，故 =ct+c t 在地面任一点最少可观测4颗卫星，得4个距离，解4个未知数x , y , z , t。（原理图） 观测四颗卫星，列出

4、四个方程式如下：第三节 GPS的加密措施 一、精密定位服务与标准定位服务 1）精密定位服务（510m）：PPS 美国军方使用，包括： L1：C/A码，P码； L2：P码； 消除SA的密匙，导航电文。 2）标准定位服务（100m）：SPS 出于经济考虑，83年提供民用。 L1：C/A， 导航电文。二、A-S措施 P码保密，只有美国军方可用，后来被解密。美国引入W码，并将P码与W码进行模二相加得Y码，难以破解。三、SA政策 84年民用结果，精度远高于100m，美国为保证自身安全，1990年3月25日起对民用信号进行干扰，包括： 技术：干扰卫星星历； 技术：干扰定位信号。 因美国国内的就业压力及国际

5、竞争，1996年3月29日，克林顿宣布10年内终止SA， 2000年5月2日终止，但可随时在区域内恢复。四、政策调整与技术更新 1、美国对GPS的政策调整与技术改进 1）政策调整 （1）1983年提供民用； （2）1990年实施SA政策； （3）2000年5月取消SA； （4）1999年决定既保证军用安全，又提高民用精度。2）技术改进GPS现代化内容改进时间发射Block R-M卫星L1加 M码，L2加C/A、M2005，5颗发射Block F卫星L1加M，L2加C/A、M，L520062012GPS增强L1加M，L2加C/A、M，L5，其它未来能力20122030星数：30+220042、GPS应用的最新发展1）精密单点定位ppp；2）GPS测高程； 因精确的大地水准面模型已建立，目前GPS可代替三等水准。如图3）室内GPS接收机。 发展趋势：高精度，快速，小型，自动，抗遮挡，抗电磁干扰。第四节 其它定位系统1、GLONASS； 与GPS相似，因技术、经济原因，目前只有11颗工作卫星；2、Galileo； 2005年12月28日发射第一颗试验卫星，0607建成，08年使用。