GPS全球定位系统及其应用(课堂PPT)

S
将卫星作为空间动态已知点，通过在测站上接受子
测 午卫星发射的无线电信号，利用多普勒定位技术，进行
量 测速、定位的卫星导航系统。
原
理 优点:
与
经济快速、精度均匀、不受天气和时间的限制。
应
用 缺点:
不能实时定位、定位时间长、定位精度低等缺点。
目录 4
1.1.3 ＧＰＳ全球定位系统的建立
G
P •从1972年开始至1994年建成，耗资200亿美元
目录 14
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；
S
•有12根螺旋形天线组成的阵列天线，向地面发射张
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 5
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 1
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 2
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
机地兼容，增强系统使用的
安全性和完善性。
目录 9
三种卫星系统比较
G 卫星系统 P
GLONASS
S
测
量
原 卫星数（颗）
21+3
理
轨道面数（个） 轨道倾角（度）
3 64.8
与 平均高度（km）
19100
应
周期（hm）
11h15m
卫星射电频率L1 1602-1616MHz
用 卫星射电频率L2 1246-1256MHz
__
目录 10
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
G
➢地面中心站：地面应用系统、测控系统
P
➢用户部分：低动态、静态用户机
S
➢服务范围：700E～1450E，50N～550N
测
➢定位精度：平面 ±20m，高程 ±20m
量
➢功能：快速定位、简短通信、精密授时
原 理 与 应
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。
• 用 实用组网阶段
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。
目录 6
ＧＰＳ全球定位系统的特点
G •全球通用
P S
•24小时可以定位，测速和授时
测 •用户设备成本低廉
量 •确保美国军事安全，服务于全球战略
原 理
•导航精度可达10—20m
与 •取代现存各种导航系统
应 用
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。
北斗一号系统组成图
G P S 测 量 原 理 与 应 用
目录 12
1.2 GPS 系统的组成
G GPS 由三个主要部分组成
P
空间部分：
S
发射星历和时间信息
测
发射伪距和载波信号
量
提供其它辅助信息
原
理
与
应
用
用户部分：
接收并处理卫星信号 记录处理数据 定位信息 提供导航
地面控制部分：
中心控制系统 实现时间同步 跟踪卫星进行定轨
G
P
S 测 量 原 理
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。
与 应 用
任一地区接收机至少可见 4颗卫星，与 GPS/GLONASS有
原
➢定位原理：三球交会测量定位
理
➢工作步骤：
与
地面控制中心向两枚卫星发送询问信号；
应
卫星将询问信号转发给地面用户；
用
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。 目录 11
目录 7
1.1.4 GLONASS全球导航卫星系统
前苏联于1982年开始发射GLONASS卫星，至1996年共 G 发射24+1颗卫星，经数据加载，调整和检验，于1996年1 P 月18日系统正式运行，主要为军用。
S
测 主要特点：
量 1、GLONASS卫星的识别方法采用频分复用制。
原
L1频率为1.602～1.616GHz,频道间隔为0.5625MHz；
C/A码频率
5wk.baidu.com1 kHz
C/A码码长
511 bit
GPS
Galileo
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)
理
L2频率为1.246～1.256GHz,频道间隔为0.4375MHz。
与 2、可进行卫星测距。
应 3、民用无任何限制，不收费。
用 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：1µs
目录 8
1.1.5 伽利略(Galileo)GNSS系统
P
S 测
卫星三角网
量
以人造地球卫星作为空间观测目标，由地面观测
原 站对其进行摄影测量，测定测站至卫星的方向，来确
理 定地面点的位置的三角网。
与
应
用 缺点：
受可见条件和天气条件影响，费时费力，定位精
度低，被多普勒定位技术所代替。
目录 3
１.１.２ 子午卫星导航（多普勒定
位）系统及其缺陷
G
P 子午卫星导航系统(NNSS)
目录 13
1.2.1 GPS工作卫星
及其星座
G
P
No
S
Image
测
量 原
GPS卫星星座的基本参数：
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。