GPS定位系统介绍

第一章 绪
论
1.1 ＧＰＳ卫星定位技术的发展
1.2 GPS系统组成 1.3 GPS在国民经济建设中的应用
１.１.２ 子午卫星导航（多普勒定 位）系统及其缺陷
子午卫星导航系统(NNSS)
将卫星作为空间动态已知点，通过在测站上接受子 午卫星发射的无线电信号，利用多普勒定位技术，进行 测速、定位的卫星导航系统。
Colorado Falcon
kwajalein
55
Hawaii Ascencion Diego Garcia
一个主控站：科罗拉多•法尔孔 三个注入站：阿松森（Ascencion)
迭哥•伽西亚(Diego Garcia) 卡瓦加兰(kwajalein)
卫 星 的 发 展 概 况 GPS
卫星类型 第一代 第二代 第三代
Block I
Block II,IIA Block IIR,IIF
卫星数量/颗 11 28 33
发射时间/年 1978～1985 1989～1996 1997～2010
用途
试验 正式工作 改进GPS系统
GPS工作卫星的图片
1.2.2 地面监控系统
ＧＰＳ全球定位系统的特点
全球通用 24小时可以定位，测速和授时 用户设备成本低廉 确保美国军事安全，服务于全球战略 导航精度可达10—20m 取代现存各种导航系统
这种设备可以用来武装战车，舰船和飞机， 提高其作战能力，并可广泛用于地面部队。其作 用在海湾战争中已得到相当充分的显示。
1.1.4 GLONASS全球导航卫星系统
优点:
经济快速、精度均匀、不受天气和时间的限制。
缺点:
不能实时定位、定位时间长、定位精度低等缺点。
1.1.3 ＧＰＳ全球定位系统的建立
从1972年开始至1994年建成，耗资200亿美元 24颗卫星分布在6个轨道平面上 卫星寿命78年 采用码分多址（CDMA）技术 军民两用系统 受美国国防部控制
GPS定位系统介绍
目
第一章、绪论 第二章 坐标系统和时间系统 第三章 卫星运动基础及GPS卫星星历 第四章 GPS卫星的导航电文和卫星信号 第五章 GPS卫星定位基本原理
录
第六章 GPS动态测量 第七章 GPS测量的误差来源及其影响
第八章 GPS测量的设计与实施 第9章 GPS测量数据处理 第十章 GPS应用
21+3 6 55 20200 11h58m 1575.42MHz 1227.6 MHz 1.023 MHz 1023 bit
27+3 3 56 23616 14h 1575.42MHz 1207.14MHz 1176.75 MHz (E5a) __
1.1.6 双星导航定位系统（北斗一号）
空间部分：2 ＋ 1(备用)地球同步卫星 地面中心站：地面应用系统、测控系统 用户部分：低动态、静态用户机 服务范围：700E～1450E，50N～550N 定位精度：平面 ±20m，高程 ±20m 功能：快速定位、简短通信、精密授时 定位原理：三球交会测量定位 工作步骤：
前苏联于1982年开始发射GLONASS卫星，至1996年共 发射24+1颗卫星，经数据加载，调整和检验，于1996年1 月18日系统正式运行，主要为军用。 主要特点： 1、GLONASS卫星的识别方法采用频分复用制。 L1频率为1.602～1.616GHz,频道间隔为0.5625MHz； L2频率为1.246～1.256GHz,频道间隔为0.4375MHz。 2、可进行卫星测距。 3、民用无任何限制，不收费。 4、民用的标准精度通道（CSA）精度为： 水平精度为：50～70m 垂直精度为：75m 测速精度为：15cm/s 授时精度为：1µ s
地面控制中心向两枚卫星发送询问信号；
卫星将询问信号转发给地面用户；
用户响应询问信号，向卫星发回回应信号； 卫星将用户的响应信号转发给地面控制中心； 地面控制中心接收用户的响应信号，并解读出用
户申请的服务内容，计算出相应的内容； 地面控制中心将服务内容经卫星转发给用户。
北斗一号系统组成图
1.1.5 伽利略(Galileo)GNSS系统
Galileo系统建设始于2002年，计划2008年投入使用， 我国参与了该系统的投资建设，是一个全开放型的高精 度的民用卫星导航定位系统。 卫星星座： 30颗卫星均匀分布在3个 中高度圆轨道平面上，轨道 高度23616km，倾角56度。
任一地区接收机至少可见 4颗卫星，与 GPS/GLONASS有 机地兼容，增强系统使用的 安全性和完善性。
1.2.1 GPS工作卫星 及其星座
GPS卫星星座的基本参数：
1） 卫星数21+3颗； 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。
GPS工作卫星
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； 有12根螺旋形天线组成的阵列天线，向地面发射张 角为30度的电磁波束； 由一个推力系统保持卫星在轨位臵及姿态调整，卫 星姿态调整采用三轴稳定方式，使卫星天线始终对准 地心。
GPS计划实施的三个阶段
方案论证和初步设计阶段 全面研制和试验阶段 实用组网阶段
从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。研制了地 面接收机及建立地面跟踪网。 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。 1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，表明GPS系 统进入工程建设阶段。 1993年底实用的GPS网即（21+3） GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。
三种卫星系统比较
卫星系统 GLONASS GPS Galileo
卫星数（颗） 轨道面数（个） 轨道倾角（度） 平均高度（km） 周期（hm） 卫星射电频率L1 卫星射电频率L2 C/A码频率 C/A码码长
Байду номын сангаас
21+3 3 64.8 19100 11h15m 1602-1616MHz 1246-1256MHz 511 kHz 511 bit