(38)-第1章 绪论-2 GPS系统构成-更新

1.1全球定位系统的产生与发展1.2美国政府的GPS政策1.3其他卫星导航定位系统概况第1章绪论1.GPS发展史2.GNSS的系统构成3.其他GNSS4.GNSS应用知识点keys1.GNSS的三大功能PNT2.定位原理、优点3.系统组成4.美国政府的GPS政策定位（Positioning）导航（Navigation）授时（Timing）§2.1GNSS的基本功能PNT定位与导航的概念定位从广义和现代意义上来说，定位就是测量和表达信息、事件或目标发生在什么时间、什么相关的空间位置的理论方法与技术。导航指运动目标，通常是指运载工具如飞船、飞机、船舶、汽车、运载武器等的实时动态定位即三维位置、速度和包括航向偏转、纵向摇摆、横向摇摆三个角度的姿态的确定。GNSS的基本定位原理——空间距离后方交会法接收4颗及以上GNSS卫星信号被动式测得星站间距离di根据星历信息计算卫星实时三维位置Si（Xi,Yi,Zi）从而根据两点之间的距离公式建立方程组求解测站的三维位置(x,y,z)。S2S1S3S4Ri=1,2,3,4

§2.2GNSS定位原理GNSS技术特点观测站之间无需通视定位精度高观测时间短提供三维坐标操作简便全天侯作业§2.2GNSS定位原理空间部分GPS卫星地面控制部分地面监控系统用户部分GPS接收机§2.3GPS系统组成（1）空间部分——GPS卫星接收地面注入站发送的导航电文和其他信号；接收地面主控站的命令，修正其在轨运行偏差及启用备用设备等；在原子钟的控制下自动生成测距码和载波，并将测距码和导航电文调制在载波上播发给用户。（2）地面控制部分

地面控制部分由1个主控站、4个注入站和16个监测站组成每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准――GPS时间系统。监测站无人值守的数据采集中心，其位置经精密测定；主要设备：1台多频接收机，1台高精度原子钟，1台电子计算机和若干台环境数据传感器。作用利用接收机获得卫星的位置和工作状况利用原子钟获得时间标准利用环境传感器得到当地的气象数据然后将算得的伪距、导航数据、气象数据及卫星状态传给主控站主控站以大型电子计算机为主体的数据收集、计算和传播设备作用收集数据：收集各监测站观测数据，卫星时钟、气象参数和工作状态等；数据处理：根据收集数据计算各卫星的星历，时钟改正，卫星状态和大气传播改正。并编成导航电文，并及时将导航电文传给注入站；时间协调：各测站和GPS卫星的原子钟均应与主控站的原子钟同步，或测出钟差；控制卫星：修正卫星的运行轨道，调用备用卫星更换失效卫星注入站无人值守的工作站设有3.66m的抛物面天线，1台C波段发射机和一台电子计算机；作用：将主控站编制的导航电文等资料以既定的方式注入到卫星存储器中，供卫星向用户发射。地面监控系统的工作程序由监测站连续接收GPS卫星信号，不断积累测距数据，并将这些测距数据以及气象数据、卫星状态数据等发送主控站；主控站对测距数据进行计算、平滑及拟合，以提供卫星的位置和速度的六个轨道根数的摄动等；最后注入站将主控站的导航电文注入到卫星的存储器中。监测站主控站注入站（3）GPS接收机：硬件和软件，硬件-主机、电源和天线构成按照用途分有：导航型、测地型、授时型按照携带形式分有：手持式、车载式、机载式、船载式等按照载波频率分有：单频接收机和多频接收机SA1991.7.1.

技术，降低卫星星历精度技术，降低卫星钟的稳定性AS1994.1.31P+W->YZ跟踪技术C/A码±（15~40）mC/A码±（50~150）mSAP(Y)码±16mP(Y)码±16mSAASSPSPPS§2.4美国政府的GPS政策1957.10

第一颗人造卫星发射成功，多普勒频移1958.12

克什纳博士开展三项研究：子午卫星，定轨，接收机。1964.1建成NNSS,军用1967.7NNSS同时供给民用1973.12

批准研制GPS1974~1993先后经历了方案论证、系统论证、生产试验阶段1991.1海湾战争，GPS在沙漠风暴精准打击目标1991.7SA实施1993.12IOC1994.1AS1995.4FOC2000.5

取消SA2008.第三民用频率2012.第三代GPSGPS技术现代化1999年1月25日美国副总统戈尔提出保护（protection）即GPS现代化是为了更好地保护美方和友好方的使用，要发展军码和强化军码的保密性能，加强抗干扰能力阻止（prevention）即阻扰敌对方的使用，施加干扰，施加SA，AS等；改善（Preservation）在有威胁地区以外，改善民用用户有更精确更安全的使用，增加第三民用频率等§2.4美国政府的GPS政策美国为满足民用导航、定位、大气探测等需求，作出5项GPS现代化的技术措施：改善民用导航和定位的精度；扩大服务的覆盖面和改善服务的持续性；提高导航的完备性（integrity),如增强信号功率,增加导航信号和频道；保持GPS在全球定位系统中技术和销售的领先地位；