全球卫星定位系统PPT课件
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GNSS基础知识-PPT课件
保证在每天24小时的任何时刻，在 高度角15以上，能够同时观测到4颗 以上卫星
GPS的系统组成：地面控制部分
GPS的地面控制部分
组成：
主控站（1个） 监测站（5个） 注入站（3个）
作用：
监测和控制卫星运行 编算卫星星历（导航电文） 保持系统时间。
主控站
太
大
印
西
度
平 洋
这种定位方法称为距离交会法
GPS定位原理 GPS定位本质：距离后方交会
理论上，三颗卫星就 能够确定地面卫星接收机 的位置。
三颗卫星在三维空间中 其实有两个交点，但一个在 太空，一个在大气层内。
GPS定位原理
GPS定位是通过GPS 接收机同时接收 4 颗以上的GPS卫 星发出的信号来测定接收机在地球上的位置。
►L3 (1381.05 MHz) – 美国国防部用来探测导 弹发射、核爆炸以及其他高能量红外线事件。 ►L4 (1841.40 MHz) – 正被研究提供更多的电 离层改正。
GPS定位原理
在同一平面上，通过测量到两个已知点的精确距离，可以 精密地确定出平面位置。
.P
.
我的位置应该在P点或Q点
Q
GPS定位原理
体的位置、速度和时间信息的要求 同时也可为民间用户提供类似但受限的免费服务
GPS的组成部分
GPS系统由三部分组成
1、空间部分 （Space Segment） 2、地面控制部分 （Ground Segment） 3、用户设备部分 （User Segment）
用户部分： 接收并测定卫星信号 记录原始数据 得到导航定位信息
GPS定位原理
解算方程：
+
r s
GPS的系统组成：地面控制部分
GPS的地面控制部分
组成：
主控站（1个） 监测站（5个） 注入站（3个）
作用：
监测和控制卫星运行 编算卫星星历（导航电文） 保持系统时间。
主控站
太
大
印
西
度
平 洋
这种定位方法称为距离交会法
GPS定位原理 GPS定位本质：距离后方交会
理论上，三颗卫星就 能够确定地面卫星接收机 的位置。
三颗卫星在三维空间中 其实有两个交点，但一个在 太空，一个在大气层内。
GPS定位原理
GPS定位是通过GPS 接收机同时接收 4 颗以上的GPS卫 星发出的信号来测定接收机在地球上的位置。
►L3 (1381.05 MHz) – 美国国防部用来探测导 弹发射、核爆炸以及其他高能量红外线事件。 ►L4 (1841.40 MHz) – 正被研究提供更多的电 离层改正。
GPS定位原理
在同一平面上，通过测量到两个已知点的精确距离，可以 精密地确定出平面位置。
.P
.
我的位置应该在P点或Q点
Q
GPS定位原理
体的位置、速度和时间信息的要求 同时也可为民间用户提供类似但受限的免费服务
GPS的组成部分
GPS系统由三部分组成
1、空间部分 （Space Segment） 2、地面控制部分 （Ground Segment） 3、用户设备部分 （User Segment）
用户部分： 接收并测定卫星信号 记录原始数据 得到导航定位信息
GPS定位原理
解算方程：
+
r s
《GNSS原理及应用》PPT课件
2020年
星座
5GEO+5IGSO+4MEO （区域服务）
5GEO+3IGSO+27MEO （全球服务）
信号（实际发射）
主要是北斗系统第二阶段信号
主要是北斗系统第三阶段信号
25
信号特征
北斗系统第二阶段信号
信号
B1(I) B1(Q) B2(I) B2(Q)
B37.14 1268.52
▪ 地点：美国克罗拉多州法尔孔空军基地。
▪ 跟踪站（5个）
▪ 作用：接收卫星数据，采集气象信息，并将所收集到的数据传送给主控站。 ▪ 地点：夏威夷
▪ 注入站（3个）
▪ 作用：将导航电文注入GPS卫星。 ▪ 地点：阿松森群岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度洋）和卡瓦加兰（太平
洋）。
1.3.3 GPS的系统组成— 用户设备部分
Galileo工作星 卫星) Galileo卫星组成的；这30
座
颗卫星均匀分布在3个轨道上， Galileo卫星的轨道高度是
23616km，轨道倾角为560。2005年
12月28日，发射了第一颗带激光
后向反射镜阵列(又称为激光反射
器)的试验卫星GIOVE-A 为了保
持Galileo卫星的现用频段，欧盟
38
GLONASS现代化的发展计划
② 2010年12月开始研发第三代 GLONASS导航卫星，称之为GLONASS-K 卫星(如图5所示)；该新型卫星上拟 增设第三个导航定位信号；并将 GLONASS-K卫星的设计工作寿命增长 为10年。该种卫星是一颗基于非加压 平台建造的全新小型卫星，较之以前 所有的GLONASS卫星更加轻便，以致 发射成本较低廉。GLONASS-K卫星拟 增设的第三个导航定位信号的载波频 率为：1201.74~1208.51MHz。
星座
5GEO+5IGSO+4MEO （区域服务）
5GEO+3IGSO+27MEO （全球服务）
信号（实际发射）
主要是北斗系统第二阶段信号
主要是北斗系统第三阶段信号
25
信号特征
北斗系统第二阶段信号
信号
B1(I) B1(Q) B2(I) B2(Q)
B37.14 1268.52
▪ 地点：美国克罗拉多州法尔孔空军基地。
▪ 跟踪站（5个）
▪ 作用：接收卫星数据，采集气象信息，并将所收集到的数据传送给主控站。 ▪ 地点：夏威夷
▪ 注入站（3个）
▪ 作用：将导航电文注入GPS卫星。 ▪ 地点：阿松森群岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度洋）和卡瓦加兰（太平
洋）。
1.3.3 GPS的系统组成— 用户设备部分
Galileo工作星 卫星) Galileo卫星组成的；这30
座
颗卫星均匀分布在3个轨道上， Galileo卫星的轨道高度是
23616km，轨道倾角为560。2005年
12月28日，发射了第一颗带激光
后向反射镜阵列(又称为激光反射
器)的试验卫星GIOVE-A 为了保
持Galileo卫星的现用频段，欧盟
38
GLONASS现代化的发展计划
② 2010年12月开始研发第三代 GLONASS导航卫星，称之为GLONASS-K 卫星(如图5所示)；该新型卫星上拟 增设第三个导航定位信号；并将 GLONASS-K卫星的设计工作寿命增长 为10年。该种卫星是一颗基于非加压 平台建造的全新小型卫星，较之以前 所有的GLONASS卫星更加轻便，以致 发射成本较低廉。GLONASS-K卫星拟 增设的第三个导航定位信号的载波频 率为：1201.74~1208.51MHz。
《GNSS测量与定位》课件
特点： 简单易行，但定位精度较低，受卫星轨道误差、时钟误差和大气 折射影响较大。
差分定位
精度提升定位方式
差分定位利用两台或两台以上的接收机同时接收卫星信号，通过比较各接收机间信号的延 迟和传播路径差异，解算出各接收机的位置。
特点： 定位精度高，但需要多台接收机同时工作，且需要已知固定参考站的位置信息。
车辆智能调度系统。
智能交通案例4
交通流量实时监测系统。
农业应用案例
农业应用案例1
精准农业种植管理。
农业应用案例2
农机自动驾驶系统。
农业应用案例3
农业资源调查与监测。
农业应用案例4
农业气象灾害预警系统。
气象环保案例
气象环保案例1
1
大气污染扩散模拟研究。
气象环保案例4
4
自然保护区生态监测与保 护。
气象环保案例2
2
气象观测站数据采集与处
理。
气象环保案例3
3
气候变化对生态环境影响 评估。
THANKS
感谢您的观看
Part
06
实践与应用案例
测量工程案例
01
02
测量工程案例1
高精度大区域GNSS测量项目 。
测量工程案例2
城市地籍测量项目。
03
04
测量工程案例3
山区桥梁施工测量项目。
测量工程案例4
大型水利工程测量项目。
智能交通案例
智能交通案例1
城市智能交通信号控制系统。
智能交通案例2
高速公路自动驾驶系统。
智能交通案例3
《GNSS测量与定位 》PPT课件
• 引言 • GNSS基本原理 • GNSS测量技术 • GNSS定位应用 • GNSS技术发展与展望 • 实践与应用案例
差分定位
精度提升定位方式
差分定位利用两台或两台以上的接收机同时接收卫星信号，通过比较各接收机间信号的延 迟和传播路径差异，解算出各接收机的位置。
特点： 定位精度高，但需要多台接收机同时工作，且需要已知固定参考站的位置信息。
车辆智能调度系统。
智能交通案例4
交通流量实时监测系统。
农业应用案例
农业应用案例1
精准农业种植管理。
农业应用案例2
农机自动驾驶系统。
农业应用案例3
农业资源调查与监测。
农业应用案例4
农业气象灾害预警系统。
气象环保案例
气象环保案例1
1
大气污染扩散模拟研究。
气象环保案例4
4
自然保护区生态监测与保 护。
气象环保案例2
2
气象观测站数据采集与处
理。
气象环保案例3
3
气候变化对生态环境影响 评估。
THANKS
感谢您的观看
Part
06
实践与应用案例
测量工程案例
01
02
测量工程案例1
高精度大区域GNSS测量项目 。
测量工程案例2
城市地籍测量项目。
03
04
测量工程案例3
山区桥梁施工测量项目。
测量工程案例4
大型水利工程测量项目。
智能交通案例
智能交通案例1
城市智能交通信号控制系统。
智能交通案例2
高速公路自动驾驶系统。
智能交通案例3
《GNSS测量与定位 》PPT课件
• 引言 • GNSS基本原理 • GNSS测量技术 • GNSS定位应用 • GNSS技术发展与展望 • 实践与应用案例
GPS 介绍ppt课件
• 三、GSP接受机分类 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------11~14
•
3.1 按接收机的用途分类
地面管制部份：这是为了追踪及控制上述卫星运转，所设置的地面 管制站，主要工作为负责修正与维护 每个卫星能保持正常运转的各项参数数据，以确保每个卫星都能提供正确的讯息给使用者 接收机来接收；
使用者接收机：追踪所有的 GPS 卫星，并实时地计算出接收机所在 位置的坐标、移动速度及时间，各种 蓝牙 GPS 即属于此部份。
GPS介绍
制作人：周勇
1
制作日期：2010.11.14
目录
• 一、GPS基础知识简介-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3~9
• 六、GPS模块知名品牌介绍--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------29
• 七、辅助全球卫星定位系统介绍-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------30~37
第七章全球卫星定位导航技术(1)精品PPT课件
纬度
赤道
φ
南极
900 Z
绝对定位例子：天文纬度测量
R adar
(X 1,Y 1,Z 1) (X 0,Y 0,Z 0)
X X
x2 x1 cos sin
y
2
y
1
D
c
o
s
cos
z 2 z 1 s i n
相对定位的例子：目标的雷达定位
绝对定位
相对定位
7.1.3定位与导航的方法和技术
天文定位与导航技术 常规大地测量定位技术 惯性导航定位技术 无线电导航定位技术 卫星导航定位技术
7.1.5组合导航定位技术
20世纪70年代发展于航海、航空与航天等领域 可提高导航定位精度和可靠性 组合导航的方式
➢ 惯性导航与多普勒组合导航系统 ➢ 惯性导航与测向/测距（VOR/DME）组合导航系统 ➢ 惯性导航与罗兰（LORAN） ➢ 以及惯性导航与全球定位系统（INS/GPS）组合导航系统
7.1.2定位需求与技术的发展过程
7.1.3绝对定位方式与相对定位方式
绝对定位：直接确定信息、事件和目标相对于参考坐标系统的 坐标位置测量。
相对定位：确定信息、事件和目标相对于坐标系统内另一已知
或相关的信息、事件和目标的坐标位置关系。
天顶角 Z
地球自转轴
Z Y
(X 2,Y 2,Z 2)
Z
Y
D
北极
空间测量与制图 4209903
第7章 全球卫星定位导航技术
ห้องสมุดไป่ตู้录
❖概 述 ❖ 全球卫星定位系统的工作原理
和使用方法 ❖ GPS卫星定位导航系统的应用
7.1概 述 No Image
7.1.1定位与导航的概念
四大全球卫星定位系统比较 ppt课件
24
➢ 美国的GPS
➢ 中国的北斗
➢ 俄罗斯的GLONASS
➢ 欧盟的Galileo
➢ 四大系统参数应用比较
PPT课件
25
+ 格洛纳斯卫星系统是“格洛纳斯GLONASS”是俄语中 “全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE”的缩写。最早开发于苏联时期，后由俄罗斯继 续该计划。俄罗斯 1993年开始独自建立本国的全球 卫星导航系统。按计划，该系统将于2007年年底之 前开始运营，届时只开放俄罗斯境内卫星定位及导 航服务。到2009年年底前，其服务范围将拓展到全 球。该系统主要服务内容包括确定陆地、海上及空 中目标的坐标及运动速度信息等。
5
GPS-系统组成
GPS定位系统由GPS卫星空间部分、地面控制部分和用户设备三部分组成。
6
GPS-系统组成
GPS构成
空间部分
•24颗工作卫星组成 •距地表20200km上 空
•全球任何地方、任 何时间都可观测到4 颗以上的卫星
地面控制
•监测站 •主控制站 •地面天线
用户设备
•测量出接收天线至 卫星的伪距离和距 离的变化率 •计算出用户所在经 纬度、高度、速度、 时间
33
+ 数量：30颗中高度圆轨道卫星组成，27颗 为工作卫星，3颗为候补；
+ 轨道：高度为24126公里，位于3个倾角为 56度的轨道平面内；
每颗卫星都在19100千米高、64.8度倾角的轨道上运行 ➢ 精度：10米左右 ➢ 用途：军民两用
27
格洛纳斯卫星系统GLONASS-概述
+ GLONASS提供两种导航信号：标准精密导航 信号（SP）和高精密导航信号（HP）。SP 定位与授时服务适用所有GLONASS 的国内 用户。其水平定位精度为57-70米（99.7%置 信），垂直定位精度为70米(99.7%置信)， 速度矢量测量精度15 cm/s (99.7%置信）， 时间测量精度在1 mks (99.7%置信)
➢ 美国的GPS
➢ 中国的北斗
➢ 俄罗斯的GLONASS
➢ 欧盟的Galileo
➢ 四大系统参数应用比较
PPT课件
25
+ 格洛纳斯卫星系统是“格洛纳斯GLONASS”是俄语中 “全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE”的缩写。最早开发于苏联时期，后由俄罗斯继 续该计划。俄罗斯 1993年开始独自建立本国的全球 卫星导航系统。按计划，该系统将于2007年年底之 前开始运营，届时只开放俄罗斯境内卫星定位及导 航服务。到2009年年底前，其服务范围将拓展到全 球。该系统主要服务内容包括确定陆地、海上及空 中目标的坐标及运动速度信息等。
5
GPS-系统组成
GPS定位系统由GPS卫星空间部分、地面控制部分和用户设备三部分组成。
6
GPS-系统组成
GPS构成
空间部分
•24颗工作卫星组成 •距地表20200km上 空
•全球任何地方、任 何时间都可观测到4 颗以上的卫星
地面控制
•监测站 •主控制站 •地面天线
用户设备
•测量出接收天线至 卫星的伪距离和距 离的变化率 •计算出用户所在经 纬度、高度、速度、 时间
33
+ 数量：30颗中高度圆轨道卫星组成，27颗 为工作卫星，3颗为候补；
+ 轨道：高度为24126公里，位于3个倾角为 56度的轨道平面内；
每颗卫星都在19100千米高、64.8度倾角的轨道上运行 ➢ 精度：10米左右 ➢ 用途：军民两用
27
格洛纳斯卫星系统GLONASS-概述
+ GLONASS提供两种导航信号：标准精密导航 信号（SP）和高精密导航信号（HP）。SP 定位与授时服务适用所有GLONASS 的国内 用户。其水平定位精度为57-70米（99.7%置 信），垂直定位精度为70米(99.7%置信)， 速度矢量测量精度15 cm/s (99.7%置信）， 时间测量精度在1 mks (99.7%置信)
gps学习绪论 ppt课件
教材及参考文献
❖ GPS测量原理及应用－徐绍铨，张华海、杨志强、王泽民
武汉大学出版社 2006
❖ 全球定位系统原理及其应用 －刘基余、李征航、
王跃虎、 桑吉章 编著，测绘出版社 1993
❖ GPS测量与数据处理 —李征航、黄劲松 编著，
❖
武汉 大学出版社，2005
❖ GPS测量操作与数据处理 —魏二虎 黄劲松 编著，
注入站、一个监测站以及其它地方的四个监测站组成。 （2）工作阶段： 主控站：美国科罗拉多-斯平士的联合空间指挥中心。（一个） 注入站：大西洋、太平洋、印度洋上各一个。（三个） 监测站：主控站、注入站同时作为监测站，另外在夏威夷群
岛还设有监测站。（五个）
主控站 监控站
监控站
注入站/监控站
注入站/监控站
注入站/监控站
原计划的24颗卫星布置图
修改后的18颗卫星布置图
GPS工作卫星星座（21颗工作卫星）
GPS工作卫星星座（21颗工作卫星）
2、主控站的作用 （1）收集数据：收集监控站测得的伪距和伪距差数据、卫星时 钟及状态数据、气象数据等。 （2）数据处理：编算导航电文（GPS卫星的星历、时态改正、状 态数据、信号的大气传播改正等），同时将导航电文传送到注入 站。 （3）诊断状态：判断地面监控系统各部分是否工作正常。 （4）调度卫星：将离轨卫星拉回来，用备用卫星代替失效卫星。
❖ 观测时间比较短—由于不需要通视,节约了很 多时间,也使得观测时间变短了很多
❖ 操作简单—接收机自动化程度越来越高,体积 越来越小,减轻了工作紧张程度和劳动强度
❖ 功能多，应用广—用于导航，测量，测时， 测速，领域在不断扩大
四、GPS的发展概况
一. 第一代卫星导航系统的产生与发展
GPS全球定位系统及其应用介绍地理ppt
S 测
•24颗卫星分布在6个轨道平面上
量 •卫星寿命78年
原 理
•采用码分多址（CDMA）技术
与 •军民两用系统
应 用
•受美国国防部控制
目录
GPS计划实施的三个阶段
• G
P
方案论证和初步设计阶段
S
从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。研制了地
测 面接收机及建立地面跟踪网。
• 量 全面研制和试验阶段
ＧＰＳ测量原理与应用
G
P
S
测
量 原
（ Global Positioning System - GPS）
理
与
应
用
目录
第一章 绪 论
G
P 1.1 ＧＰＳ卫星定位技术的发展
S
测 量
1.2 GPS系统组成
原
理 1.3 GPS在国民经济建设中的应用
与
应
用
目录
1.1 ＧPS卫星定位技术的发展
G １.１.１ 早期的卫星定位技术
理
与
1） 卫星数21+3颗；
应
用
2） 6个卫星轨道面，轨道倾角55度；
3） 卫星高度为20200km,卫星运行周期为11小时58分；
4） 载波L1频率为1575.42MHz，L2为1227.60MHz。
目录
GPS工作卫星
G P
•在轨重量843.68kg，设计寿命七年半； •在轨时依靠太阳能电池及镉镍蓄电池供电；
原 理 与
从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星，研制 了各种用途接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过设计 标准。
应
• 用 实用组网阶段
四大全球卫星导航系统比较课件
随着科技的不断进步，全球卫星导航系统面临着技术更新迭代的挑战。
为了保持竞争优势，各系统需要不断进行技术升级和创新。
02 03
兼容性和互操作性
全球卫星导航系统需要与其他系统具有良好的兼容性和互操作性，以确 保用户在不同系统间无缝切换。这需要各系统在技术标准、信号频段等 方面进行协调和合作。
抗干扰和抗欺骗能力
格洛纳斯是俄罗斯的全球卫星导航系统，最早于1976年开始建设，比GPS还要早 。它由30颗卫星组成，覆盖俄罗斯全境及其周边地区，具备较强的抗干扰能力和 在极端天气条件下的稳定运行能力。
北斗卫星导航系统（BDS）
后起之秀
北斗卫星导航系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，于2000年开始建设。它由5颗静止轨道卫星 和30颗非静止轨道卫星组成，具备短报文通信功能，不仅覆盖中国全境，还可覆盖周边地区。
兼容性和互操作性
为了实现更广泛的应用和更好的用户 体验，各系统都在加强与其他系统的 兼容性和互操作性。例如，美国的 GPS系统已经实现了与其他系统的兼 容。
市场拓展与合作
市场拓展
各卫星导航系统都在积极拓展市场，扩大应 用领域。例如，除了传统的导航和定位服务 外，还应用于智能交通、农业、气象等领域 。
全球定位系统（GPS）
行业翘楚
全球定位系统（GPS）由美国建设和维护，最早于1973年开始建设。它由30颗卫星组成，覆盖全球，是应用最广泛的卫星导 航系统。GPS具有较高的定位精度和速度，广泛应用于军事、民用等领域。
伽利略卫星导航系统（Galileo）
技术先锋
伽利略卫星导航系统由欧盟建设和维护，于1999年开始建设 。它由30颗卫星组成，覆盖全球，定位精度和可靠性较高。 伽利略系统采用了多种信号频段和技术，以提高定位精度和 抗干扰能力，是技术较为先进的卫星导航系统之一。
GPS 介绍ppt课件
• 六、GPS模块知名品牌介绍--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------29
• 七、辅助全球卫星定位系统介绍-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------30~37
• 三、GSP接受机分类 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------11~14
•
3.1 按接收机的用途分类
Geosystems（徕卡测量系统）、日本TOPCON（拓普康）公司，国内厂家主要有南方测绘、中海达、华测、科力达等 RTK定位精度：平面±（1cm+1ppm），垂直±（2cm+1ppm）；静态后处理精度：平面±（2.5mm+1ppm），
垂直±（5mm+1ppm）；单机定位精度：1.5m(CEP)；码差分定位精度：0.45m(CEP)。
GPS介绍
制作人：周勇
1
制作日期：2010.11.14
目录
• 一、GPS基础知识简介-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3~9
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测站对某一卫星的载波相位观测值由三部分组成 （1）初始整周未知数n；（2） t 0至ti时刻的整周记数Ci；（3）相位尾数i 如果信号没有失锁，则每一个观测值包含同一个初始整周未知数n 为了利用载波相位进行定位，必须先解算出初始整周未知数，取得总观 测值n+Ci+ i
26.09.2020
15
弄清楚初始整周未知数的确定与定位精度的关系
• 信号量测精度优于波长的1/100
• 载波波长（L1=19cm, L2=24cm)比C/A码波长 (C/A=293m)短得多
• 所以，GPS测量采用载波相位观测值可以获得比伪距（C/A码或P 码）定位高得多的成果精度
26.09.2020
13
组成星际站际两次差分观测值
Si
Sl
i
Pk
i
Pj
l
Pj
l
Pk
4
Colorado springs
地面控制部分
55
kwajalein
Hawaii
Ascencion Diego Garcia
一个主控站：科罗拉多•斯必灵司 三个注入站：阿松森（Ascencion)
迭哥•伽西亚(Diego Garcia) 卡瓦加兰(kwajalein) 五个监测站=1个主控站+3个注入站+夏威夷 （Hawaii)
全球卫星定位系统GPS
GPS 的组成
26.09.2020
1
GPS（Global Positioning System）
即全球定位系统，是由美国建立的一个卫 星导航 定位系统，利用该系统，用户可以在全球 范围内实现全天候、连续、实时的三维导 航定位和测速；另外，利用该系统，用户 还能够进行高精度的时间传递和高精度的 精密定位。 GPS 计划始于1973 年，已于1994 年进入 完全运行状态。GPS 的整个系由空间部分、 地面控制部分和用户部分所组成：
Pj
•可以消去卫星钟的系统偏差 •可以消去接收机时钟的误差
26.09.2020
Pk
•可以消去轨道（星历）误差的影响 •可以削弱大气折射对观测值的影响
14
解算出初始整周未知数
Ambiguity
Time (0)
Time (i)
Ambiguity
Counted Cycles Phase Measurement
8
定位原理
26.09.2020
9
对卫星进行测距
Pj
26.09.2020
i
Pj
Rj 地心
Si
ri
Rj = ri +Pij
有关各观测量及已知数据如下：
r— 为已知的卫地矢量 P—为观测量（伪距） R—为未知的测站点位矢量
接收机对跟踪的每一颗卫星进行测距
10
距离观测值的计算
t t
• 接收机至卫星的距离借助于卫星发射的码信号量测并计算 得到的
• 由于接收机时钟与卫星钟存在同步误差 • 所以要同步观测4颗卫星，解算四个未知参数：精度 , 经度 ,
高程 h , 钟差 t
26.09.2020
12
采用载波相位观测值
发自卫星 的电磁波 信号：
L1=19c m
L2=24 cm
C/A=293 m
p=29.3 m
L1载波 L2载波
C/A码 P-码
26.09.2020
2
GPS 系统的组成
空间部分： 提供星历和时间信息 发射伪距和载表信号 提供其它辅助信息
用户部分：
接收并测卫星信号 记录处理数据 提供导航定位制部分：
中心控制系统 实现时间同步 跟踪卫星进行定轨
3
空间部分
26.09.2020
24颗卫星（21+3） 6个轨道平面 55º轨道倾角 20200km轨道高度（地面高度） 12小时（恒星时）轨道周期 5个多小时出现在地平线以上（每颗星）
26.09.2020
17
GPS 定位的误差源
1. 与GPS 卫星有关的因素 SA 美国政府从其国家利益出发，通过降低广播星历精度（ 技 术）、在GPS 基准信号中加入高频抖动（技术）等方法， 人为降低普通用户利用GPS 进行导航定位时的精度。 卫星星历误差 在进行GPS 定位时，计算在某时刻GPS 卫星位置所需的 卫星轨道参数是通过各种类型的星历[7] 提供的，但不论 采用哪种类型的星历，所计算出的卫星位置都会与其真实 位置有所差异，这就是所谓的星历误差。 卫星钟差 卫星钟差是GPS 卫星上所安装的原子钟的钟面时与GPS 标准时间之间的误差。 卫星信号发射天线相位中心偏差 卫星信号发射天线相位中心偏差是GPS 卫星上信号发射 天线的标称相位中心与其真实相位中心之间的差异。
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用户部分
通用接收机（定位型）：
显示控制器
天线 前置放大器
信号
供电
射电部分
命令 信息
数据 控制
供电，控制
微处理器
数据 供电
电源部分
数据存器
导航型接收机一般情况下无数据输出的记录存储设备
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GPS 信号
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GPS 卫星信号
卫星信号结构
基准频率
10.23MHZ
154
120 50比特/S
L1 1575 . 42 MHZ
C/A码 1.023MHZ
L2
1227.60 MHZ
卫星信息电文（D码）
P•码 10 . 23MHZ
每颗卫星都发射一系列无线电信号（基准频率ƒ） 两种载波（L1和L2）
两种码信号（C/A码和P码）
一组导航电文（信息码，D码）
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快速静态定位将这个过程缩短到2-5分钟
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SPS 和PPS
GPS 系统针对不同用户提供两种不同类型 的服务。一种是标准定位服务(SPS– Standard Positioning Service) ，另一种是 精密定位服务(PPS–Precision PositioningService) 。SPS 主要面向全世 界的民用用户。PPS 主要面向美国及其盟 国的军事部门以及民用的特许用户。
m
1.00
精 度 0.10
整周未知数确定前
0.01
经典静态定位 0
30
快速静态定位 0
2
整周未知数确定后
80
时间（分）
5
• 如果无法准确解出初始整周未知数，则定位精度难以优于±1m • 随着初始整周未知数解算精度的提高，定位精度也相应提高 • 一旦初始整周未知数精确获得，定位精度不再随时间延长而提高 • 经典静态定位需要30-80分钟观测才能求定初始整周未知数
• 接收机本身按同一公式复制码信号 • 比较本机码信号及到达的码信号确定传播延迟的时间t • 传播延迟时间乘以光速就是距离观测值=C• t
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单点定位结果的获取
• 单点定位解可以理解为一个后方交会问题
• 卫星充当轨道上运动的控制点，观测值为测站至卫星的伪距（由 时延值推算得到）