全球卫星定位系统第二次

1第1章绪论1.1早期的全球卫星定位系统NNSS／Transit——始于1960年，美国CICADA——始于1965年，前苏联1.2目前的全球卫星定位系统GPS——始于1973年，美国GLONASS——始于1982年，前苏联NAVSAT——始于1982年，欧洲空间局CASP——始于2000年，中国Galileo——始于2005年，欧洲21.1早期的全球卫星定位系统NNSS（NavyNavigationSatelliteSystem）／Transit子午卫星导航系统31.1早期的全球卫星定位系统NNSS的组成卫星星座

6颗独立轨道的极轨卫星地面系统

4个卫星跟踪站、1个计算中心、1个控制中心、2个注入站、1个天文台41.1早期的全球卫星定位系统NNSS的技术特点定轨精度 在卫星跟踪技术条件一定，使用相同的地球重力场模型且摄动修正精度一定的情况下，卫星定轨精度主要取决于地面跟踪站的数量及其分布，一般来说跟踪站越多、分布越广计算出的卫星轨道就越精确。51.1早期的全球卫星定位系统NNSS的技术特点广播星历 是由美国本土的4个卫星跟踪站的观测数据解算的。因测站数量及分布范围都小，故卫星定轨精度不高。广播星历所预报的卫星位置的切向误差±17m；径向误差±26m；法向误差±8m。精密星历 是由美国国防制图局根据全球20个卫星跟踪站的观测资料解算的，因测站数量多且分布范围广故卫星定轨精度较高。精密星历所预报的卫星位置精度为±2m。61.1早期的全球卫星定位系统卫星性能 限于早期火箭的运载能力，子午卫星的重量、体积都很小。星体直径约为50公分，卫星重量为45~73公斤。如此轻巧的卫星如何保持姿态稳定，使卫星天线始终指向地面在当时是一个技术难点（使用卫星姿态发动机无法解决燃料的长期供应，这显然是不现实的）。美国科学家巧妙地利用重力梯度稳定，使卫星的天线始终指向地面。他们在卫星天线的指向端接了一条30米长的稳定杆，杆端配有一个1.4公斤的重锤，在重力的作用下重锤始终把长杆和天线拉向下方，实现卫星的姿态稳定。卫星还装有4块太阳能电池板，给卫星提供所需的电能。71.1早期的全球卫星定位系统卫星信号

卫星配有一台频率相当稳定的钟，由此产生一个频率为4.9996MHz基准钟频信号，该信号再经过倍频器分别倍频30和80倍后，形成两个频率为149.988MHz和399.968MHz的标准信号供卫星使用。

81.1早期的全球卫星定位系统定位精度

多普勒定位仪利用广播星历的单机定位精度一般为10m左右,若观测100次卫星通过后的测量数据平差解算后，可获得精度为3～5m地心坐标；如果利用精密星历观测40次卫星通过的测量数据平差解算后，可获得精度为0.5~1m地心坐标；为了消除公共误差提高定位精度，可利用2台以上的多普勒定位仪进行联测，一般联测的定位精度为0.5m。

91.1早期的全球卫星定位系统NNSS的定位原理 子午卫星的定位原理是通过测定同一颗卫星不同间隔时段其信号的多普勒效应，从而确定卫星在各时段相对观察者的视向速度和视向位移，再利用卫星导航电文所给定的t1、t2、t3、t4…时刻的卫星空间坐标，结合对应的视向位移则可解算出测站空间坐标P（X，Y，Z）。101.蜘1壁早期这的全锻球卫君星定填位系绪统多普扫勒定唯位的搜几何竹原理卫星尼在t济1、外t2话、t肉3、冻t4云…点烤上的瓜坐标啊是已衡知的宋，而艇任意阿两个逢相邻殊已知讲点到休待定攻点P类的距聋离差妙（即盈视向授位移买）已蚕通过倦多普踪蝶勒效恐应测危定。免在数宴学上租我们唇知道扎，一妖个动束点P依到两颠个定春点的情距离食差为图一定届值时川，该闭动点卸P则页构成漆一个浴旋转引双曲霸面，划这两声个定浇点就铸是该磨双曲怖面的赤焦点桃。于浴是以正卫星厉所在磁的t林1、拔t2绣、t极3、冷t4择…任鸣意两策个相州邻已葱知111.践1惕早期预的全教球卫洞星定脊位系帝统定点输作焦闷点，型未知销点P翅作动尖点均澡构成排对应柜的特怀定旋收转双由曲面工。其斑中两虚个双建曲面肚相交雷为一胶曲线另（P仙点必妖在该煌曲线穴上）薄，曲满线与礼第三急个双敬曲面朗相交侨于两撒点（萝其中愤一点涛必为消P点肌），艇第四逮个双纹曲面彩必与溉其中丝式一点券相交袋——妙该点荣就是距待定乒的P眠（X牌、Y贯、Z讯）点谜。因累此要蚕解算贫P点茎的三温维坐勒标，水必须竖对同滚一颗剥卫星摔要有吧四个忽积分血间隔圣时段风的观吧测，挥得出皮卫星拖在四咐段时岗间间兴隔的促视向肿位移祥。从挥而获刻得四易个旋充转双屡曲面演，它慌们的辣公共过交点叫就是岔待定滋点P蹈（X功、Y冻、Z估）。121.室1微早期步的全管球卫宗星定犹位系六统NN每SS躲的缺家陷卫星虽少，证不能证实时膛定位轨道楼低，忆难以懒精密长定轨频率迹低，秒难以符补偿仪电离裁层效欧应的跃影响131.皱1炊早期销的全躁球卫织星定既位系他统CI紫CA辰DACI浙CA呼DA绪是前膨苏联喊海军吼于1混96通5年熄开始似建立田的卫塘星导障航系型统。娇与N估NS贡S系某统相米似，甘CI询CA之DA绩系统垮也为掩第一柔代卫眠星导城航系般统。狮该系去统由讯12健颗所炕谓的吸宇宙墨卫星叮构成促CI预CA踢DA奥卫星纯星座摆。141.声1轰早期铸的全场球卫艰星定闸位系思统主要柜参数（1哀）卫种星高切度：荒10箱00恐km（2梅）与祝赤道淡面夹孙角：麦83脖°（3知）卫居星的汪运行轰周期碰：1怪05尿mi漫n（4夹）卫略星重狐量：携68袍0～转70腿0k身g（5逆）导辅航信代号的真发送寨频率展：1等50敏MH慈z（猛作为眯载波缝传送兄导航典电文编）／欣40樱0蚕MH牲z（艇仅用艇于削油弱电视离层洋效应孤的影休响）151.捐2狂目前羞的全曾球卫狱星定归位系栋统NA成VS日TA品R缴（N晴av蒜ig悟at鸭io点n龙by起S悦at咳el熊li狼te愉T耗im诸in哑g拿an五d惑Ra零ng舱in午g合）／易GP宵S（猴Gl滴ob妇al遍P势os淡it胖io跌ni切ng用S宵ys橡te肝m）卫星庆测时吊测距日导航茶／全角球定隐位系士统161.库2阴目前狼的全拦球卫慰星定术位系生统GP纸S的爷组成卫星核星座全球梳定位答系统狐的空断间卫济星星汤座，巡寿由分男布在拒六个恼独立拆轨道传的2滨4颗拒GP锈S卫趟星组切成（虑其中嫩包括朱3颗缺备用仿卫星费），躁平均凉每个边轨道沈上分针布4糊颗卫材星，办各轨美道升春交点蹦的赤仿经相厘差6府0°哪。卫吨星轨聪道倾愁角i见=差55仙°；役卫星歼运行虾周期丘T=使11披h5帽8m才（恒裕星时桂12殃小时洽）；余卫星京高度市H=居20煌20橡0k应m；辩卫星品通过喇天顶您附近璃时可丹观测顷时间孩为5退小时贤，在警地球谷表面损任何疼地方研任何凑时刻炎高度席角1她5度罩以上凉的可姓观测引卫星堵至少肆有4前颗，爱平均收有6才颗，乳最多释达1乌1颗敲。171.拣2驻目前锹的全刑球卫女星定牺位系胶统地面蛋系统地面徐设有盼5个涂卫星缺监测今跟踪次站；还1朱个主研控站张；3选个信番息注泼入站抗。5纵个监挎测站晨分别举位于旱夏威杀夷、跑科罗寄拉多上、阿歪松森恢、迭排哥伽切西亚奸、卡悲瓦加浆兰，海主要依负责侍监测侄卫星剑的轨蛮道数帅据、惯大气凑数据义以及帝卫星全工作喘状态附。通球过主震控站宜的遥过控指忙令监认测站吓自动命采集贡各种南数据末：对督可见鸦GP那S卫左星每帜6分因钟进什行一咏次伪然距测兼量和矛多普荣勒积长分观甜测、响采集罗气象槽要素锁等数苍据，瓶每1饿5分蕉钟平雪滑一葵次观桥测数谷据。粱所有丸观测章资料选经计条算机份初处模理后驳储存桨和传帖送到锯主控掩站，委用以碍确定哈卫星链的精镜确轨涨道。耗计算侵机初征处理学后储眼存和菠传送设到181.励2僻目前埋的全晒球卫烘星定脖位系沙统主控拖站，伟用以榴确定械卫星追的精半确轨肠道。馅主控摄站设谱在美复国科辱罗拉哲多州芳的一佳个军怪事基咱地的骆山洞暗里。专主控嘱站主榜要负锣责协喂调和喝管理唯地面养监控怕系统矿，根有据各厌监测音站资框料，型推算针预报挑各卫猛星的日星历森、钟蹲差和党大气吨修正宇参数惑编制宾导航访电文下；对攻监测筋站的吨钟差划、偏毅轨或笨失效狼卫星栽实行单调控条和调对配。腿并将暂导航耽电文摇、指鱼令传售送到程注入醒站。川3个邪注入器站分舞别位排于阿甚松森葛、迭罩哥伽孟西亚甜、卡猎瓦加句兰—师—赤缺道带啄附近纲的美虑国海外外空警军基自地。铸注入鞋站主碗要任编务是危：将债主控贞站推覆算和房诚编制剪的卫搬星星鸦历、赠导航掘电文汗、控赖制指旱令注微入相绞应的勒卫星安的存湿储系违统，塌并监恳测G刘PS嘴卫星灶注入叼信息肠的正伯确性良。191.微2陵目前洪的全毒球卫剥星定副位系聪统GP糕S的北技术们特点定轨宫精度目前道的G主PS孝卫星孩的跟昼踪技岩术条恶件，村以及舟地球直重力张场模重型的掩球阶侵函数冰的引做力摄郑动修攀正等砖等精喜确定上轨的竟推算剩技术冻手段炮，都主比7改0年灿代高掏明得邪多，怒因此露卫星拖定轨冲精度爬也比腔过去打高得晒多。卫星虎性能GP煎S卫朽星直补径1掌.5蝇米；菊重量岂为8冷43泥.6指8公贯斤（围包括迁31陈0公狠斤燃垦料）续；G原PS昼卫星止通过部12蜡根螺达旋阵限列天尚线发傍射张收角约201.叹2矿目前乔的全含球卫崭星定接位系脉统为3品0度剧的电导磁波和束垂符直指签向地鞠面。煌GP锣S卫泡星采寇用陀位螺仪妙与姿咏态发掌动机钞构成鸡的三县轴稳离定系患统实雕现姿扇态稳念定，遣从而趣使天辱线始送终指绍向地掀面。脑卫星样还装典有8彼块太柏阳能车电池镜翼板孟（7惩.2虎m漂2）州，三卖组1微5A时的镍货镉蓄线电池份为卫抢星提岁供所蔽需的浅电能坡。卫星誉信号卫星西配有霉4台禾频率祥相当扫稳定触（量独时精成度为船10美-1薪3秒纠）的隶原子震钟（暮2台纱铯钟鲁，2疯台铷悔钟）破，由亦此产窃生一诉个频复率为迷:叛10钓.2域3M称Hz塘的基屑准钟诞频信展号。揪该信妈号经慈过倍尊频器塔降低拼10级倍的宁频率溪后，居成为沉频率豪为1恶.0狼23武MH烂z测符距粗盗码（硬C/临A211.葛2歼目前驻的全花球卫落星定址位系韵统码）练的信光号频如率；虑基准窑钟频智信号点的频散率1武0.后23详MH减z，寸直接邮成为怎测距李精码叔（P趁码）煌的信叮号频骗率；胁基准赏钟频擦信号手经过潜倍频际器降蛙低2袜04琴60兼0倍蹦的频许率后互，成才为频兄率为框50笑BP劣S数逮据码汇（卫炉星星段历、淘导航布电文障的编涂码）阴的信绢号频睁率；累基准单钟频吩信号胞再经昌过倍仍频器软倍频抄15绘0倍棍和1胖20课倍频奶后，既分别迹形成姐频率穿为1薯57园5.油42递MH麻z（途L1当）与衡12某27触.6月0M摧Hz协（L表2）它载波扫信号黎。测计距用邮的码淋频信排号控能制着稻移位康寄存刮器的户触发昂端，员从而帮产生灾与之撒频率克一致拳的伪图随机掉码（醉测距免码）忆，测镜距码斯与数礼据码洁模二障相加岁后再改调制忌到L细1省L2炉载波袄信号刚上通重过卫犹星天堆线阵幕列发识送出判去。剧值得间指出绣的是肚：无痰论是窃测距乒码的趟波长集还是坐载波琴信号逢的波肉长，肆都是辟测量目GP削S卫脊星到先观测趋点距程离的春物理扔媒体舰，它毁们的谢频率愈越高劣波长荡越短踏所测箱量的叙距离肥精度剥就越晒高，搜定位灵精度盆也就批越高蹈。另惨外C观/A哈码除内了用袖于测溉距外针，它萄还用呆于识定别锁蜓定卫分星和啄解调首导航是电文还以及赤捕获为P码采。22231.投2窝目前涉的全扮球卫世星定柔位系活统定位详精度利用势伪随医距码豪（测叔距码蚊）的领信号扭单机晚测量汇，理间论上援按照央目前如测距锯码的盆对齐膊精度研约为惩码波膝长的载1/馒10令0计番算，李测距贿粗码亩（淹C/混A码费）的赔测距促精度死约为闭±3付m；六而吵测距多精码跌（P脉码）扫的测弯距精昌度约专为±章0.益3m逆。烈为了膜消除冶公共哀误差榆提高慨定位础精度佛，可蒜利用杆2台怕以上盛的载清波相幸位G懒PS界定位休仪实即行联棵测定座位，溪对于出载波尊信号伯单频敢机的宾相对玩定位窗精度计可达热:±丙（5四mm核+2叶pp堆m×筑D）耐其中冈D为演两台涌仪器袄的相榴对距杠离；舒对于渣载波哑信号尺双频关机，贞它能气有效妇的消盒除电樱离层及延时般误差咬，其鸟相对无定位隐精度红可达总:±渗(1扶mm忘+1件pp拨m×对D)朗；241.锯2企目前吧的全谎球卫酿星定经位系担统全球窄定位浊技术鸭不但炎精度疏高，蔬而且誓定位寨速度贺快，喇可以悉满足转飞机召、导挺弹、垫火箭虹、卫争星等肌高速员运动芦载体亮的导锁航定傻位的颜需要酸。251.惠2洽目前允的全吸球卫电星定宜位系锣统GP椒S的冠定位好原理GP设S定著位的坝几何腔原理志并不此复杂进，它散是利韵用测参距交躺会的括原理肝确定枯测点尤位置针的。261.列2忽目前恢的全型球卫回星定纸位系籍统美国贞对G副PS溉用户挨的限底制性萄政策对不印同的获GP杏S用志户提创供不烦同的甜服务透方式GP走S系俊统在换信号津设计电方面筑就区原分了衔两种协精度分不同刑的定贼位服畅务方芬式：标准牌定位影服务吃方式（S倍PS悬）和精密崭定位馅服务灿方式（P筝PS蚀）。SP圈S通昌过美迎国军需方已脏经公霞开的粗／曲截获投码（C冻/A夹码）壮解调遮广播建星历捉的导码航电远文，欲进行园定位灿测量蓬，其刘单点挖定位塑精度问约为皮20脑～4塘0m茫。PP壤S是屈美国界军方颠或者胁美国勉同盟失国的折特许缠用户纯使用皂的，酒其271.泥2砖目前好的全掌球卫马星定乓位系绍统单点暑定位却精度季约为叨2～疾4m奴。使件用这故种服错务方潜式一值定要基事先默知道加密宏码（W通码）锹和精码（P变码）勒的编症码结托构。绪否则要便无右法解干调锁刮定的卸P码嗽进而进解读窗精密披星历浙，实芹施精列密测吼距。铅因此醉W码她与P污码对躁于非仗特许贵用户扬是绝膛对保专密的否。选择聚性可艰用（陈SA孕）政倒策—端—对仅SP椒S实美施干爱扰为了摧进一然步降鸽低S寺PS碎的定真位精字度，牛以保双障美贤国政且府的轿利益塌与安映全，荷对标俊准定均位服任务的及卫星曲信号制实施δ技栋术和ε技守术的人般为干农扰。281.嫌2券目前升的全线球卫兄星定线位系革统δ技亡术—案—将寻钟频鸟信号去加入惩高频触抖动妨使C哲/A芽码波格长不判稳定砖。ε技款术—遥—将英广播爸星历傻的卫购星轨污道参而数加角入人裕为误台差，存降低翅定位狭精度话。在S处A政五策的缠影响罢下，朗SP挽S的幅垂直略定位雾精度挪降为帽±1野50参m，即水平翅定位心精度磨降为弄±1蜡00呜m。知科学缎家利混用G建PS熔差分畅技术晨，可给以明暖显削谁弱S朋A政系策导乌致的闲系统贵性误言差的劝影响并。但开对于粪使用取PP筑S的阅特许蹦用户缝，则爱可以办通过皮密匙澡自动悔消除献SA猾影响勤。SA辛政策案19倘91府年7信月1加日实怎施，辞因影逐响美坦国商孤业利这益，显于2页00温0年捉5月维2日御取消压SA画政策肤。291.歪2怀目前他的全河球卫隙星定道位系刑统反电塑子欺嫁骗（琴AS渠）技团术—平—对爽P码剥实施补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