空间定位技术精品课件

1、空间定位技术第1页，共15页，2022年，5月20日，12点28分，星期五早期的定位技术 在古代，人们在野外如何定位？ 在野外定位首先要定向，主要是寻找一些标志，比如建筑、高山、河流、峡谷以及一些人工制作的路标等，然后在地图上确定自己的位置。 就像古代的航海，一般只是紧贴着海岸航行，依靠灯塔导航。第2页，共15页，2022年，5月20日，12点28分，星期五 后来人们利用夜空的星辰来确定方位，如北极星。 这种方法的限制因素很多，必须是夜晚，还要是晴空。第3页，共15页，2022年，5月20日，12点28分，星期五 再后来，人类进步发展，发明了指南针和六分仪。六分仪可以通过测量太阳、星辰的天体高

2、度等确定纬度，但无法确定经度。 到18世纪中叶，人们利用不同时区的地方时与本初子午线之间的时差来确定经度。 自此，人类得以探索大海 揭开地球的面纱。第4页，共15页，2022年，5月20日，12点28分，星期五 随着人类社会的进一步发展，需要精确定位和一些高要求的定位，如运动物体的定位，航空航海，现代战争等。所以，在近代，无线电波定位和卫星定位的方法应运而生。第5页，共15页，2022年，5月20日，12点28分，星期五无线电导航定位 在地面设置三个相隔一定距离的无线电发射台，在飞机上安装一台无线电接收机，一台多普勒导航仪，用双曲线交会法，或采用测量无线电波的相位差确定距离，从而确定飞机的位置

3、；如果偏航，以导航仪校正航向：这种方法称为无线电导航定位。在目视领航定位、摄影定位无能为力的海洋、沙漠、草原地区必须采用无线电导航定位。无线电导航定位受外界无线电波的干扰，所以应尽可能压缩接收机的通频带。这种方法不宜在地形切割剧烈的地区使用。在地形平坦地区采用这种方法偏航误差很小，可达5米。 第6页，共15页，2022年，5月20日，12点28分，星期五无线电导航测角系统 利用无线电波直线传播的特性，将飞机上的环形方向性天线转到使接无线电导航收的信号幅值为最小的位置,从而测出电台航向(见无线电罗盘),这属于振幅式导航系统。 同样，也可利用地面导航台发射迅速旋转的方向图，根据飞机不同位置接收到的

4、无线电信号的不同相位来判定地面导航台相对飞机的方位角（见伏尔导航系统），这属于相位式导航系统。 测角系统可用于飞机返航（保持某导航参量不变，例如保持电台航向为零,引导飞机飞向导航台)。几何参数（角度、距离等）相等点的轨迹称为位置线。测角系统的位置线是直线(角度参量保持恒值的飞机所在锥面与地平面的交线)。测出两个电台的航向就可得到两条直线位置线的交点，这交点就是飞机的位置第7页，共15页，2022年，5月20日，12点28分，星期五无线电导航测距系统 利用无线电波恒速直线传播的特性。在飞机和地面导航台上各安装一套接收、发射机。飞机向地面导航台发射询问信号，地面导航台接收并向飞机转发回答信号。飞机

5、接收机收到的回答信号比询问信号滞后一定时间。测出滞后时间就可算出飞机与导航台的距离。利用电波的反射特性，测定由地面导航台或飞机的反射信号的滞后时间也可求出距离。无线电导航测距系统的位置线是一个圆周，它由地面导航台等距的圆球位置面与飞机所在高度的地心球面相交而成。利用测距系统可引导飞机在航空港作等待飞行，或由两条圆位置线的交点确定飞机的位置（图2）。定位的双值性（有两个交点）可用第三条圆位置线来消除。测距系统可以是脉冲式的、相位式的或频率式的。第8页，共15页，2022年，5月20日，12点28分，星期五第9页，共15页，2022年，5月20日，12点28分，星期五无线电导航优缺点:优点：不受时

6、间、天气限制，精度高，作用距离远方,定位时间短，设备简单可靠；缺点：必须辐射和接收无线电波而易被发现和干扰，需要载体外的导航台支持，一旦导航台失效，与之对应的导航设备无法使用；同时,易发生故障.第10页，共15页，2022年，5月20日，12点28分，星期五GPS卫星定位 最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统，由于该系统卫星数目较少（56颗），它无法连续的实时三维导航，精度较低。 子午仪卫星导航系统(Transit navigation satellite system)，是美国海军的一种全球、全天候卫星导航定位系统,又称海军卫星导航系统。1964年研制成功并投入使用,1967年开始进入民用领

7、域。这种系统利用地面用户设备接收“子午仪“号卫星一次通过视界期间所发出的信号，就能获得用户的准确位置。 第11页，共15页，2022年，5月20日，12点28分，星期五第12页，共15页，2022年，5月20日，12点28分，星期五 1973年美国国防部制定了GPS计划。从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成。 GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础，向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三部分构成，一是地面控制部分，由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成。二是空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面。三是用户装置部分，由GPS接收机和卫星天线组成。民用的定位精度可达10米内。第13页，共15页，2022年，5月20日，12点28分，星期五第14页