第一讲-全球导航卫星系统概述讲解
全球卫星导航系统工作原理
全球卫星导航系统工作原理全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）是一种利用多个人造卫星发射的电磁波让定位接收机获取位置和时间信号的卫星导航系统。
它的定位范围间接覆盖整个地球表面和大气层内，可以在空中、水中、地面或任何地方使用。
①卫星：GNSS系统由大量以轨道发射的微小卫星构成。
它们运行在大约20,200公里的轨道高度上，每24小时在视地球表面绕一个圈，每天星夜发射一定的电波信息，其中包括时间、位置等。
②配置站：它用于定时确定卫星的位置，并根据它们的位置及路径设置参数，以便为用户提供正确的信号。
③接收机：接收机被用户装置在与参考点（例如交通车辆、飞机等）在一起的设备中，它能接收卫星发射的信号，进而计算出设备的位置坐标。
二、工作原理① GPS卫星系统：GPS（全球定位系统）卫星导航系统是GNSS的一种，它的工作原理是利用若干高轨道卫星的电磁波，使计算机接收机可以在一定的位置上及时准确地获得定位信号。
② Galileo卫星系统：这是欧洲建立的卫星系统，目前已经正式投入使用。
它与GPS不同，在信号层面实现了更高的精度，在位置精度方面，它比GPS更准确、更快速地计算出定位位置。
③ BeiDou卫星系统：这是中国建立的卫星导航系统，它的信号具有更高的质量，可以满足应用精度和可靠性的要求。
它同样是以电磁波的方式发送信号，从而使空间位置精确度提高，可以让接收机准确接收定位信号，帮助用户快速获取精准定位信息。
三、应用①测绘领域：GNSS系统已经成为极具价值的测绘工具，它可以用于获取精准的三维地理信息。
比如飞行测量、船舶测量等，它可以准确的将信号转换成地理空间参数。
②军事防御：GNSS在许多国家的军事系统中有重要的作用，它可以通过信号准确定位军队和装备的位置，把它们的战斗变成高精度、高效率的作战状态，更好地防止敌方侵犯。
③智能交通：GNSS系统可以实现自动化道路交通，比如车载定位系统、智能车辆和智能交通系统，它们可以准确把车辆位置、轨迹和行驶速度等信息发送给控制中心，有效地控制路况，缓解拥堵问题。
测绘技术中的全球卫星导航系统原理与使用方法
测绘技术中的全球卫星导航系统原理与使用方法近年来，随着科技的飞速发展，全球卫星导航系统在测绘技术中的应用越来越广泛。
全球卫星导航系统是一种通过卫星定位和计算，实现在地球任意位置获取准确位置信息的技术体系。
它由一系列的卫星、地面控制站和用户终端组成，为测绘工作提供了高精度和全天候的位置服务。
本文将介绍全球卫星导航系统的原理和使用方法。
一、全球卫星导航系统的原理全球卫星导航系统原理主要包括三个方面：卫星定位、信号传输和接收与处理。
首先，卫星定位是全球卫星导航系统的核心技术。
该系统依靠多颗卫星分布在地球轨道上，通过卫星与接收机之间的距离测量，利用三角定位原理计算出用户所在位置的经纬度坐标。
卫星发射的信号经地面接收机接收后，利用精确时钟和接收机测量信号传播时间，进而计算出用户位置。
其次，信号传输是确保卫星信号能够传输到地面接收机的关键环节。
全球卫星导航系统利用无线电频段的信号传输，通过卫星与地面控制站之间的数据交换，将卫星的位置和时间信息传输到地面接收机，以实现准确的定位服务。
最后，接收与处理指的是地面接收机接收到卫星信号后的处理方法。
地面接收机接收到卫星信号后，需要经过解算计算，包括对接收到的信号进行解调、数据估计、误差校正等步骤，最终得到用户的准确位置信息。
二、全球卫星导航系统的使用方法全球卫星导航系统的使用方法主要涉及接收设备的配置和数据处理步骤。
首先，接收设备的配置非常重要。
用户需要根据实际需求选择合适的接收机和天线。
接收机的选择应考虑其信号接收灵敏度、处理能力和数据输出等因素。
而天线则需根据接收环境和精度要求来选择，例如，在复杂的城市环境下，可以选择具备抗多径干扰和高精度定位能力的天线。
其次，数据处理非常关键。
接收到的卫星信号需要通过数据处理软件进行进一步处理。
数据处理软件通常提供了数据解算、差分校正、轨道计算等功能，用户可以根据需要进行设置和选择。
通过数据处理软件，用户可以得到更加精确的位置坐标，并进行数据分析和可视化呈现。
第一讲-全球导航卫星系统概述讲解
主控站
监测站
GPS用户 卫星轨道和钟差参数
注入站
6、卫星导航
6、卫星导航
6.4 卫星导航定位的几何原理
两个站星距离
• 作两个球面 • 两个球面相交为圆 • 测站位于圆圈上
6、卫星导航
6.4 卫星导航定位的几何原理
一个站星距离
• 测站位于以卫星为球心， 站星距离为半径的球面上
6、卫星导航
6.4 卫星导航定位的几何原理
Y )2
(Zs2
Z)2
dt
dT 2
P3
(
X
3 s
X )2
(Ys3
Y )2
5
2、参考书目
GPS原理与应用
E.D.Kaplan著，邱万和等译，电子工业出版社
导航与定位（信息化战争的北斗星）
李跃，邱致和等著，国防工业出版社
GPS原理与接收机设计
谢钢著，电子工业出版社
GPS基本原理及其Matlab仿真
李天文编著，西安电子科大出版社
。。。
6
3、导航的定义与作用
2000年5月1日午夜取消了对GPS的SA技术干扰，使得民用 定位精度得到大幅度提升。
24
6、卫星导航
6.1 卫星导航系统
具有全球导航定位能力的卫星导航定位系统称为全球卫 星导航系统，英文全称为Global Navigation Satellite System，简称为GNSS。
现有全球卫星导航定位系统 GPS GLONASS GALILEO 中国北斗 (BDS)
14
5、卫星导航发展史
陆基无线电导航系统
系统复杂性集中于导航台，船载设备简单，可靠，易于推广； 作战角度看，依赖导航台及电波空间传播，系统生存能力、抗干扰、反利用、抗欺骗能力等不利 作用范围有限
全球卫星导航系统概要
全球卫星导航系统简介目录一、全球导航系统简介 (4)1、全球导航系统定义 (4)1.1、全球导航系统定义的由来 (4)1.2、早期的卫星定位技术 (4)1.3、子午卫星导航系统的应用及其缺陷 (5)2、全球卫星导航系统介绍 (6)2.2、GLOASS全球卫星导航系统 (8)2.4、日本MSAS/QZSS系统 (10)2.5、印度GAGAN/IRNSS系统 (12)2.6、北斗导航定位系统 (13)3、全球导航系统比较区别 (14)4、全球导航系统的现状与发展 (15)二、北斗导航系统 (16)1、概述 (16)2、建设原则 (16)北斗卫星导航系统的建设与发展，以应用推广和产业发展为根本目标，不仅要建成系统，更要用好系统，强调质量、安全、应用、效益，遵循以下建设原则： (16)✧开放性 (16)✧自主性 (16)✧兼容性 (16)✧渐进性 (17)3、“三步走”计划 (17)4、北斗一代系统 (17)5、北斗二代系统 (18)5.1、北斗正式向亚太提供定位和短信息服务 (18)5.2、北斗卫星发射记录 (18)5.3、北斗二代系统简介 (20)5.4、北斗二代系统优点 (21)5.5、北斗二代系统的命门 (21)5.6、建设北斗二代系统的战略意义 (22)5.7、北斗二代系统的信号特征 (24)三、北斗产业的发展 (25)1、卫星导航技术发展方向 (25)2、北斗卫星导航产业将井喷式增长 (28)3、北斗民用示范产业 (30)3.1、时同产业 (30)3.2、珠江三角示范工程 (31)3.3、智能交通 (31)3.4、南海渔业监控 (32)一、全球导航系统简介1、全球导航系统定义全球导航卫星系统（GNSS），英文名称“Global Navigation Satellite System”，它是所有全球导航卫星系统及其增强系统的集合名词，是利用全球的所有导航卫星所建立的覆盖全球的全天侯无线电导航系统。
《第一节 什么是GPS》讲义
《第一节什么是GPS》讲义同学们好，今天咱们要开启一段超级有趣的学习之旅，来了解一下全球定位系统，也就是GPS。
这个GPS啊，就像是我们生活中的一个超级智能小助手，不过在深入了解它之前呢，我先给大家讲个我自己的小故事。
有一次我去一个特别大的森林公园游玩，那公园大得就像一个迷宫似的。
我走着走着就迷路了，周围全是树，根本分不清东南西北。
当时我就想啊，要是能有个东西告诉我我现在在哪儿，该往哪儿走就好了。
这时候呢，我就想到了GPS。
要是我的手机有信号能打开GPS，那我肯定能轻松找到出口。
那这个GPS到底是个啥神奇的东西呢？咱们这就来好好讲讲。
一、GPS的诞生背景在以前啊，人们要确定自己的位置可不容易。
比如说古代的航海家们，他们在茫茫大海上航行，只能依靠星星、太阳的位置，还有一些简单的航海工具，像罗盘之类的。
但是这些方法呢，都不是很精确，而且很容易受到天气等因素的影响。
随着科技的不断发展，人们对精确位置信息的需求越来越大。
不管是在军事上，军队需要准确知道自己的位置，敌人的位置，这样才能制定出好的作战计划；还是在民用方面，像我们刚刚说的在大森林里迷路了，或者是在城市里找一个不熟悉的地方，都需要一种能精确确定位置的工具。
于是，GPS就应运而生了。
二、GPS的基本概念GPS呢，简单来说，它是一个由卫星组成的系统。
这些卫星就像一个个在空中的小灯塔，它们在距离地球很远的太空中绕着地球转。
GPS 系统主要由三大部分组成，这就像是一个团队，每个部分都有自己重要的任务。
1. 空间部分空间部分就是那些在天上的卫星啦。
GPS的卫星可不少，一共有24颗卫星（当然还有一些备用卫星）。
这些卫星均匀地分布在6个轨道平面上，就像把24个小卫士安排在6个不同的岗位上，这样就能保证在地球的任何一个地方，至少能接收到4颗卫星的信号。
为什么要至少4颗卫星呢？这就像我们要确定一个点在三维空间中的位置，需要知道三个坐标（x、y、z），再加上一个时间参数，这样才能准确地定位，所以至少需要4颗卫星的信号才行。
全球卫星导航系统的概念和应用
全球卫星导航系统的概念和应用随着现代科技的快速发展，全球卫星导航系统已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
全球卫星导航系统是一套由卫星和地面站组成的综合性系统，可以提供精确的位置、时间和速度等信息，广泛应用于军事、民用、航空、航海和交通等领域。
本文将对全球卫星导航系统的概念和应用做一些简单的介绍。
一、全球卫星导航系统的概念全球卫星导航系统，简称GNSS（Global Navigation Satellite System），是一种通过卫星定位的导航系统。
它是由多个卫星、地面控制站和用户设备组成的一套系统，可以提供全球覆盖的完整导航信号。
目前全球应用得比较广泛的GNSS包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo和中国的北斗等系统。
全球卫星导航系统的工作原理是通过卫星发射导航信号，用户的接收设备通过接收卫星信号并计算卫星与接收器之间的距离来确定自身的位置。
具体而言，卫星会向地面发射射频信号，接收器会接收到一个以上的卫星信号，然后计算出接收器和卫星之间的距离。
二、全球卫星导航系统的应用全球卫星导航系统在现代社会中拥有广泛的应用，以下是其中一些重要的领域：1、军事全球卫星导航系统在军事领域有着非常重要的应用，它可以提供精确的位置信息，帮助军队进行定位、导航和目标跟踪等任务。
同时，它也可以实现情报收集、战车导航和飞机降落等任务。
2、民用全球卫星导航系统在民用领域也有着广泛的应用，比如汽车和行人导航、运动跟踪、天气预报、地震预警等。
它还可以提供一些特殊服务，如船员救援和无线通信。
3、航空全球卫星导航系统在航空领域中也有着非常广泛的应用，它可以为飞行员提供精确的飞行位置和高度，从而帮助协调飞机间的空中交通控制。
4、航海全球卫星导航系统在航海领域中也有着广泛的应用，它可以为水手提供导航和精确的位置信息，帮助他们在海上找到正确的航向。
5、交通全球卫星导航系统在交通领域中也有着很好的应用，比如流量监测、路况分析、交通管理和智能交通系统等。
工程测量课件：全球卫星导航系统(GNSS)简介
➢ 卫星位置、卫星钟差从卫星导航电文中获得
➢ 对流层延迟采用经验模型计算
➢ 电离层延迟采用经验模型计算或双频方法消除
➢ 忽略卫星钟差残余误差等误差的影响
只有天线（待测点）坐标、接收机钟误差四个未知数
1
(
X
i S
X )2
(YSi
Y )2
(ZSi
Z)2 2
ctr
i
I
cts
6. GNSS定位基本方法-1伪距单点（绝对）定位
1 +tP 2 +tP 3 +tP 4 +tP
( X1 X P )2 (Y1 YP )2 (Z1 ZP )2
( X 2 X P )2 (Y2 YP )2 (Z2 ZP )2
( X 3 X P )2 (Y3 YP )2 (Z3 ZP )2
( X 4 X P )2 (Y4 YP )2 (Z4 ZP )2
4.2 GNSS接收机分类
(1)按用途 导航型接收机、测地型接收机、授时型接收机、姿态测量型等
(2)按系统类型 单系统接收机、多系统接收机
能同时接收GPS、GLONASS、BDS、GALILEO等卫星信号的接收机，简称为GNSS卫星 定位接收机。
优越性： 增加接收卫星数 提高效率 提高定位的可靠性和精度
服务五大功能。
1.概述- 1卫星导航系统的现状
（4）GALILEO系统 欧盟欧盟通过欧洲空间局和欧洲导航卫星系统管理局建造， 2005年开始研制，正在建设中 基于GALILEO地球参考框架（GTRF），与最新的ITRF保持在3cm(2sigma)以内。
1.概述-2卫星定位技术的应用
1.2卫星定位技术的应用
4. GNSS接收机-1GNSS接收机构成
全球导航卫星系统工作原理
全球导航卫星系统工作原理全球导航卫星系统，简称GNSS（Global Navigation Satellite System），是由一组运行在太空中的卫星和地面控制站组成的先进导航系统。
它的工作原理是通过卫星与接收器之间的通信，确定接收器的位置、速度和时间信息。
目前，全球导航卫星系统主要有美国的GPS（全球定位系统）、俄罗斯的GLONASS（全球导航卫星系统）、欧盟的Galileo（伽利略卫星导航系统）和中国的北斗导航系统。
全球导航卫星系统的工作原理可以简要概括为以下几个步骤：1. 卫星发射与部署：各个导航系统都需要将卫星发射到太空中，并按照特定的轨道部署。
这些卫星通常分布在不同的轨道高度上，以确保全球范围内的覆盖。
2. 卫星定位与时间传输：卫星通过精确的测量和计算，确定自身的位置和时间信息，并将这些信息以广播方式传输到地球上的接收器。
接收器通过接收多颗卫星的信号，并利用其中的定位和时间信息，计算出自己的位置和速度。
3. 接收器计算定位参数：接收器接收到卫星的信号后，通过测量信号的到达时间差（Time of Arrival，TOA）或者相位差（Phase Difference，PD）等方式，计算出自身与卫星的距离。
通过同时接收多颗卫星的信号，并利用三角定位等数学方法，接收器可以计算出自己的三维位置和速度。
4. 误差修正与定位优化：由于多种因素的影响，包括大气延迟、钟差误差、多径效应等，导航系统的精度可能存在一定的误差。
因此，接收器通常会通过接收地面控制站或其他辅助信号提供的校正数据，对测量结果进行修正，以提高定位的准确性和可靠性。
5. 导航与定位应用：全球导航卫星系统广泛应用于航空、航海、交通、军事、测绘、物流等领域。
人们可以通过GNSS接收器获取准确的位置和时间信息，实现导航、路径规划、车辆监控、资源管理等功能。
此外，GNSS还广泛应用于科学研究、地震监测、大气探测等领域。
总的来说，全球导航卫星系统的工作原理是通过卫星与接收器之间的通信，利用卫星提供的定位和时间信息，以及接收器的测量和计算，确定接收器的位置和速度。
详解全球导航卫星系统的使用技巧
详解全球导航卫星系统的使用技巧全球导航卫星系统（GNSS）是一种利用一组空间分布的卫星，通过测量从卫星到接收器的时间差来确定接收器的位置、速度和时间的技术。
最著名的GNSS系统是美国的GPS（Global Positioning System），但目前还有其他一些系统也在全球范围内提供导航服务。
在日常生活中，我们已经离不开导航系统了。
它们不仅为我们提供了精确的定位信息，而且也为我们提供了方向指引和导航路线。
下面我将详细介绍一些全球导航卫星系统的使用技巧，帮助你更好地使用这些系统。
一、充分利用多个系统除了美国的GPS系统外，还有俄罗斯的GLONASS（Global Navigation Satellite System）、欧盟的伽利略（Galileo）和中国的北斗导航系统等。
这些系统相互独立，但也可以互相兼容，因此可以同时使用多个系统来提高定位的准确性和可靠性。
在设置中，确保开启多个系统可以最大程度地提供更好的定位服务。
二、了解不同环境下的影响在城市、森林和山区等特殊环境下，信号可能会受到阻挡或反射，从而导致定位不准确。
在这些情况下，可以尝试在空旷的地方获取更稳定的信号，或者借助地图和标志物来确定位置。
此外，建筑物、树木和天气状况等也会对信号质量产生影响，因此在使用导航系统时需要留意这些因素。
三、合理规划导航路线导航系统不仅可以帮助我们找到目的地，还可以为我们规划最优的驾驶路线。
在输入目的地前，我们可以通过查看地图、搜索交通信息和考虑预估时间等方式来评估各种路线。
在导航过程中，我们还可以根据实际情况选择不同的路线选项，如避开拥堵路段或选择较短的路线。
四、了解导航设备的功能除了基本的导航功能外，导航设备还提供了许多其他的功能，如语音导航、实时交通信息、周边兴趣点等等。
我们可以根据自己的需求和喜好使用这些功能。
例如，如果我们需要寻找附近的餐厅或加油站，我们可以使用导航设备提供的周边兴趣点功能。
五、及时更新软件和地图为了确保导航系统的准确性和稳定性，我们需要定期更新软件和地图。
全球卫星导航系统详解
全球卫星导航系统详解随着技术的发展，卫星导航系统成为现代社会中极为重要的一部分，其中，全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)更是人们最为熟知的。
那么，什么是全球卫星导航系统呢？它有哪些应用？今天，我们就一起来详细了解一下。
一、什么是全球卫星导航系统全球卫星导航系统是由若干颗卫星组成的导航系统，用于确定地球上物体的精确位置、速度和时间，并在全球范围内提供服务。
目前，全球卫星导航系统主要有四个，分别是美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗导航系统和欧盟的伽利略系统。
二、全球卫星导航系统的应用在现代社会中，全球卫星导航系统的应用非常广泛。
比如，在车载导航、航空航海、地震监测等领域，全球卫星导航系统都有不可替代的作用。
在车载导航方面，全球卫星导航系统可以帮助司机在开车路上找到正确的路线，避免迷路和交通堵塞，更加方便人们的出行。
而在航空航海领域，全球卫星导航系统则可以帮助飞机和船只确定精确位置以及进行导航，确保人员和物资的安全运输。
此外，全球卫星导航系统在环境监测、地震预警等领域也有着重要的应用。
在环境监测中，全球卫星导航系统可以帮助人们对大气污染、气候变化等情况做出更加准确的评估和预测；而在地震预警领域中，全球卫星导航系统可以迅速确定地震的发生位置，帮助相关人员采取应对措施，最大程度地减少灾害损失。
三、全球卫星导航系统的原理全球卫星导航系统的原理是基于三角测量的方法，通过卫星和接收机之间的距离，确定接收机的位置。
具体而言，卫星通过发射信号，接收机通过测量接收时间和发射时间之间的差值，可以测量出接收器和卫星之间的距离差，进而确定接收机的位置。
不同的卫星导航系统使用的基本原理都是相同的，即通过卫星和接收机之间的距离确定接收机的位置。
不同的是，不同的卫星导航系统使用的卫星数量、卫星分布区域、信号传输方式等略有不同，因此在精度、覆盖范围、抗干扰等方面也存在差异。
1全球导航卫星系统
1.1全球导航卫星系统（GNSS）：是一个空间无线电定位系统，包括一个或多个卫星星座，为支持预定的活动需要而加以扩大，可为地球表面、近地表和地球外空任意地点用户提供24小时三维位置、速率和时间信息。
突出优点是经济实用。
1.2海军卫星导航系统(NNSS),因为这些导航卫星是沿着地球子午圈的轨道运行——轨道绕过地球的南北两极上空，故又称为子午卫星导航。
优点：是一个动态的已知点；全球性服务；被动式定位。
缺点：卫星少，无法实现实时定位；轨道底，难以精密定轨；频率低，难以消除电离层影响；精密定位必须使用精密星历，必须观测多次合格卫星经过。
1.3衡量一个卫星导航定位系统性能优劣的四项技术指标：1）可用性：用户使用该系统作为导航定位的正常运行时间2）精度：该系统用于测得的运动载体在航位置与其真实位置的差异性3）完好性：该系统不能用于导航定位的告警能力4）连续性：该系统一个周期内出现间断导航的概率1.4GPS同其它导航系统相比，其主要特点如下：（1）全球地面（范围内）连续覆盖；（2）功能多，精度高；（3）实时定位速度快；（4）抗干扰性能好，保密性强；（5）静态定位观测效率高。
1.5GPS定位技术相对于经典测量技术的特点（1）观测站之间无需通视，但其上空仰角范围内不能有障碍物；（2）定位精度高；（3）提供三维坐标；（4）观测时间短，效率高；（5）操作简便，自动化程度高；（6）成本低，经济效益高；（7）全天候作业1.6GPS定义：全球定位系统。
1.7美国政府的限制性政策:(1)对不同的GPS用户，分别提供两种不同精度的定位服务;(2)实施选择可用性政策，即SA政策; (3)实施反电子欺骗防护措施，即A-S措施。
1.8GNSS现状及将来的发展趋势？2.1WGS-84大地坐标系的几何定义：原点位于地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X 轴构成右手坐标系。
全球卫星导航系统概述
全球卫星导航系统概述介绍：全球导航卫星系统（GNSS），也称为全球导航卫星系统，是一种空间无线电导航和定位系统，为用户提供地球上任何位置或近地空间的全天候3D坐标，速度和时间信息。
它是一个虚拟概念，通常代表在太空轨道上运行的所有卫星导航系统的总称，并且没有统一的规划标准。
全球卫星导航系统目前包括GPS全球卫星导航，北斗卫星导航，GLONASS卫星导航和伽利略卫星导航系统以及其他导航系统。
其中，美国GPS系统（Global Positioning System）是全世界最早部署实施的卫星导航系统，也是目前世界领先的卫星导航系统。
现在，日本的QZSS准天顶卫星系统，印度的IRNSS区域导航卫星系统和其他区域导航系统也已经开始建立。
北斗卫星导航系统和GLONASS现在在亚洲开放民用的使用权，尤其是北斗卫星系统，在民用领域的应用发展速度越发加快。
卫星导航系统广泛用于航空，导航，通信，人员跟踪，消费娱乐，测绘，定时，车辆监控和管理，车辆导航和信息服务。
其发展趋势是为用户的实时应用提供高精度的服务。
卫星导航定位已成为衡量综合国力和世界科技发展水平的重要指标之一。
借助卫星导航技术，人类可以进一步了解和改造世界。
只有大力发展北斗卫星导航系统，才可以完成中国大国崛起的目的，确保实现中华民族的伟大复兴。
GPS导航系统：GPS导航系统是美国陆军，海军和空军在20世纪70年代联合开发的卫星导航系统。
经过20多年的研究和实验，花费了300亿美元。
早在1994年3月就已经基本形成了以24颗GPS卫星，全球覆盖率达98％的标准。
该空间由18颗卫星和3颗主动备用卫星组成，均匀分布在距离地面20200km的6个轨道平面上。
它可以在世界任何地方实现，可以随时同时观察4颗以上的卫星。
其地面控制系统由监测站，主站和地面天线组成。
主控制站位于美国科罗拉多州的斯普林菲尔德。
它收集卫星传输信息并计算卫星日历，相对距离和大气校正数据。
用户设备包括捕获和跟踪卫星的操作，测量伪距的变化率和接收天线与卫星的距离。
第一讲GNSS定位的基本原理
第一讲GNSS定位的基本原理GNSS（全球导航卫星系统）定位是一种基于卫星信号的定位技术，通过接收来自多颗卫星的信号，计算出接收器的位置、速度和时间等信息。
本文将介绍GNSS定位的基本原理。
GNSS定位系统由多颗卫星组成，包括全球定位系统（GPS）和伽利略卫星导航系统等。
这些卫星分布在不同的轨道上，提供全球范围的覆盖。
GNSS定位系统通过接收来自多颗卫星的信号，并计算信号的传播时间和位置，从而确定接收器的位置。
GNSS定位的基本原理包括以下几个方面：1.三角测量原理：GNSS定位利用了三角测量原理，即通过测量多颗卫星信号的传播时间差来确定接收器的位置。
当接收器接收到至少四颗卫星的信号时，可以通过计算信号传播时间差来确定接收器的三维位置。
这是因为信号在空间中以光速传播，因此信号的传播时间差可以转化为距离差，从而确定位置。
2.卫星轨道精确测量：GNSS定位系统需要准确地测量卫星的轨道参数，包括卫星位置、速度和时间等。
这些参数通过卫星导航系统中的精密测量设备和测量技术来获取。
定位系统通过接收卫星信号，并计算信号传播时间差和轨道参数来确定接收器的位置。
3.信号传播延迟校正：卫星信号在传播过程中会遇到大气和电离层等影响，导致信号传播时间的延迟。
为了准确确定接收器的位置，GNSS定位系统需要进行信号传播延迟的校正。
这通过接收多颗卫星的信号，并使用大气和电离层模型来估计和校正信号传播延迟。
4. 定位解算算法：GNSS定位系统通过使用数学模型和计算算法来确定接收器的位置。
常用的算法包括最小二乘法和Kalman滤波算法等。
这些算法通过计算多颗卫星信号的传播时间差、轨道参数和信号传播延迟来解算接收器的位置。
总之，GNSS定位是一种基于卫星信号的定位技术，通过接收多颗卫星的信号，并计算信号的传播时间差、轨道参数和信号传播延迟等信息，来确定接收器的位置。
这种定位技术在交通导航、军事应用、地质勘探和航空航天等领域具有广泛的应用前景。
GPS定位原理和方法
• 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）
3、用户接收机部分 GPS接收机的基本类型分导航型和大地型。 大地型接收机又分单频型和双频型。
图片：导航型GPS机
Colorado springs
5 5
Hawaii
Ascencion
Diego Garcia
kwajalein
• 主控站（1个） – 作用： • 管理、协调地面监控系统 各部分的工作，
• 收集各监测站的数据，编 制导航电文，送往注入站 将卫星星历注入卫星，
• 监控卫星状态，向卫星发 送控制指令；
• 卫星维护与异常情况的处 理。
– 由于卫星寿命过短，加之俄罗斯前一段时 间经济状况欠佳，无法及时补充新卫星， 故该系统不能维持正常工作。
– 到目前为止（2006年3月20日）,GLONASS系 统共有17颗卫星在轨。其中有11颗卫星处 于工作状态，2颗备用，4颗已过期而停止 使用。俄罗斯计划到2007年使GLONASS系统 的工作卫星数量至少达到18颗，开始发挥 导航定位功能。
21＋3 6 55° 20180km 12h
FDMA
CDMA
1602~1615MHz
1575MHz
频道间隔0.5625MHz
1246~1256MHz
1228MHz
ห้องสมุดไป่ตู้
频道间隔0.4375MHz
• 卫星运行状况
– 从1982年10月12日发射第一颗GLONASS卫 星起，至1995年12月14日共发射了73颗卫 星。
GLONASS satellite GLONASS constellation
全球卫星导航系统解析
全球卫星导航系统解析全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，简称GNSS）是一种利用卫星进行导航和定位的技术系统。
它通过在地球轨道上部署一系列卫星，利用卫星与接收器之间的信号传输，实现对地球上任意位置的定位和导航。
目前，全球卫星导航系统主要包括美国的GPS（Global Positioning System）、俄罗斯的GLONASS（Global Navigation Satellite System）、欧盟的Galileo（伽利略导航系统）和中国的北斗导航系统。
一、GPS（Global Positioning System）GPS是全球卫星导航系统中最早建立的系统，由美国国防部研发并于1978年开始运行。
GPS系统由一组位于地球轨道上的卫星和地面控制站组成。
卫星通过无线电信号与地面接收器进行通信，接收器通过计算卫星信号的传播时间和接收时间差，确定自身的位置。
GPS系统具有全球覆盖、高精度和高可靠性的特点，广泛应用于航空、航海、交通、军事和民用领域。
二、GLONASS（Global Navigation Satellite System）GLONASS是俄罗斯独立研发的全球卫星导航系统，于1993年开始运行。
GLONASS系统由一组位于地球轨道上的卫星和地面控制站组成。
GLONASS系统与GPS系统类似，通过卫星与地面接收器之间的信号传输，实现对地球上任意位置的定位和导航。
GLONASS系统具有全球覆盖、高精度和高可靠性的特点，主要应用于俄罗斯及其周边地区。
三、Galileo（伽利略导航系统）Galileo是欧盟独立研发的全球卫星导航系统，于2016年开始运行。
Galileo系统由一组位于地球轨道上的卫星和地面控制站组成。
Galileo系统与GPS和GLONASS系统类似，通过卫星与地面接收器之间的信号传输，实现对地球上任意位置的定位和导航。
Galileo系统具有全球覆盖、高精度和高可靠性的特点，主要应用于欧洲及其周边地区。
全球导航卫星系统的原理及应用
全球导航卫星系统的原理及应用随着科技的不断发展，全球导航卫星系统（GNSS）已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
GNSS依赖于一组卫星和地面接收机的相互作用，可以提供位置、速度和时间信息，为人们的日常生活和商业活动提供了便利，也为各行各业的发展做出了贡献。
一、 GNSS的原理GNSS主要由卫星和接收机两部分组成。
卫星通过向地球表面发射导航信号和传输时间信号提供信息，而接收机则接收这些信号并计算其自身位置。
这些卫星上装载了高精度的原子钟，可以提供高精度的时间信号，使导航系统具备极高的精度和准确性。
此外，为保证卫星的正常工作，地面设有一定数量的监控站，对卫星进行维护和控制，确保信号传输的准确性和完整性。
二、 GNSS应用1. 交通运输领域GNSS在道路、铁路和航空领域均有广泛的应用。
航空领域中，PBN（性能基于导航）目前是一种非常普遍的航行方式。
PBN依靠GNSS系统计算出飞机的位置和航向，使得飞行员可以更加准确地掌握飞机的位置和航向，从而增加飞行的安全性。
2. 海洋工业领域在海洋工业领域，GNSS可以帮助海洋开发公司准确掌握船舶航行位置，以便更好地规划海底管道、地震勘探和海洋地质调查。
同时，GNSS还可用于海上移动浮式平台、潜水器、浮标等海洋设备位置的监控和导航。
3. 农业领域GNSS可以帮助农民对农田进行更精细的管理。
农民可以使用GNSS对田地进行勘测和测量，以便更加精确地制定种植计划。
此外，GNSS还可用于智能农机的导航和控制，提高了农机的使用效率和精度。
4. 其他领域在城市规划、建筑工程、环保和资源管理等领域，GNSS都可以提供有益的帮助。
例如，在建筑工程中，GNSS可以帮助建筑师更加准确地掌握建筑物的定位和立面，从而设计出更加合理的建筑结构。
总之，GNSS已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
其广泛应用为人们的日常生活和商业活动提供了便利，也为各行各业的发展做出了贡献。
我相信随着科技的不断发展和创新，GNSS将会有更广泛的应用。
全球卫星导航系统原理
全球卫星导航系统原理导语：全球卫星导航系统是一种利用卫星、地球上的接收设备和信号处理设备来实现定位、导航和时间同步的技术体系。
本文将从原理的角度介绍全球卫星导航系统的工作原理，包括系统组成、信号传输、定位原理和时间同步等方面。
一、系统组成全球卫星导航系统主要由卫星部分和用户设备部分组成。
卫星部分由一组卫星构成，这些卫星分布在地球轨道上，每个卫星均有自己的轨道和精确的时钟。
用户设备部分则包括接收器和处理器，它们连接在地面上的用户设备上。
二、信号传输全球卫星导航系统通过卫星向用户设备发送导航信号，实现定位和导航功能。
卫星在轨道上运行时会以较高的速度围绕地球旋转，它们通过精确的时钟发送出一组电子信号。
这些信号在大气层中传输时会发生衰减和多径效应，但经过接收器和处理器的处理后可以准确地定位和导航。
三、定位原理全球卫星导航系统的定位原理基于距离测量。
用户设备通过接收多颗卫星发送的导航信号，从而测量到用户设备与各个卫星之间的时延。
根据卫星的位置和精确的时钟，用户设备可以计算出与每颗卫星的距离。
通过同时接收至少三颗卫星的信号，就可以通过三角定位的原理计算出用户设备的精确位置。
四、时间同步全球卫星导航系统还提供精确的时间同步功能。
卫星上的时钟会通过导航信号的传输与用户设备上的时钟进行同步，使用户设备能够精确记录事件发生的时间。
这对于需要时间同步的应用，如金融交易和科学实验等，非常重要。
五、精度和可用性全球卫星导航系统的精度和可用性取决于多种因素，如卫星数量、位置分布、信号传输和接收设备的质量等。
为了提高全球导航系统的精度，设计者会采取一些技术手段，如差分GPS和增强现实等。
此外，全球卫星导航系统还需要考虑与其他导航系统的兼容性，以满足全球用户的需求。
六、应用领域全球卫星导航系统已广泛应用于交通运输、军事、航空航天、地理测量、物流配送等众多领域。
在交通运输领域，全球卫星导航系统可以用于车辆定位、路线规划和交通监控等；在军事领域，它可以用于导弹制导、军事行动支持和兵力调度等。
卫星导航简介演示
05
卫星导航的未来发展
高精度定位技术
总结词
随着卫星导航技术的不断发展，高精度定位技术将成为未来 的重要趋势。
详细描述
高精度定位技术将进一步提高定位精度和可靠性，为各种应 用领域提供更精确的位置信息。这包括提高接收机的性能、 优化信号处理算法以及加强多频观测技术等方面的研究。
多系统融合与互操作
总结词
误差修正
多路径效应
由于地面反射和大气折射等因 素，卫星信号在传输过程中会
产生多路径误差。
电离层误差
电离层对卫星信号产生折射效 应，导致信号传播时间发生变 化，产生定位误差。
卫星时钟误差
卫星时钟与地面标准时钟存在 误差，需要通过地面站进行校 准和修正。
差分校正
通过与其他已知位置的接收器 数据比较，对定位结果进行差
时间戳
卫星发送信号时附有时间 戳，地面接收器通过测量 接收到的信号时间差，计 算出与卫星的距离。
三角定位
通过至少三个卫星的信号 ，地面接收器可以计算出 其所在位置的坐标（经度 、纬度、高度）。
信号传
无线电波传输
卫星通过无线电波发送信号，包括导 航信号和时间戳信息。
信号功率
卫星信号功率随着距离的增加而逐渐 减弱，因此地面接收器需要具备足够 的灵敏度来接收信号。
VS
互操作标准
为了实现不同卫星导航系统之间的互操作 ，需要制定统一的国际标准，推动系统间 的兼容性和互操作性，为用户提供更加便 捷和可靠的服务。
高精度应用中的误差控制
误差来源
在卫星导航的高精度应用中，误差来源主要 包括卫星轨道误差、信号传播误差和接收机 误差等。
误差控制技术
为了提高定位精度，需要采用一系列的误差 控制技术，如差分定位技术、轨道修正式技 术等，以减小或消除误差对定位结果的影响 。
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24
6、卫星导航
6.1 卫星导航系统
具有全球导航定位能力的卫星导航定位系统称为全球卫 星导航系统，英文全称为Global Navigation Satellite System，简称为GNSS。
现有全球卫星导航定位系统 GPS GLONASS GALILEO 中国北斗 (BDS)
各种用途接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过设计 标准。
22
5、卫星导航发展史 ——GPS系统实施的四个阶段
第四阶段为实用组网阶段。
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。
1989年2月14日，第1颗GPS工作卫星发射成功。 1991年，在海湾战争中，GPS首次大规模用于实战。 1993年底实用的GPS网即（21+3）GPS星座已经建成，
20世纪60年代： 美国国防部(DOD)、国家航空航天局(NASA)、交通部(DOT) 等政府机 构对发展用于三维定位的卫星系统产生了兴趣。 他们认为，最佳系统应具有如下特性：全球覆盖、连续/全天候工作、 能为高动态平台提供服务，以及高精度。
1964年投入使用的子午仪系统 受到广泛的接受，但由于其存在定位时间长等一些缺陷，美国海军希 望对此进行改进，这就促成是Timation卫星计划。
脉冲双曲线系统，脉冲载频100kHz
作用距离更远；不仅利用脉冲包络，且利用载波相位，定位精度大大提高
奥米伽（Omega）系统
20世纪50年代中期开始
解决其它无线电导航系统无法全球覆盖
工作频率10kHz~14kHz，连续波；
电波传播受各种因素（太阳活动、地磁反常）的影响，定位精度只有2n mile~4n mile。
14
5、卫星导航发展史
陆基无线电导航系统
系统复杂性集中于导航台，船载设备简单，可靠，易于推广； 作战角度看，依赖导航台及电波空间传播，系统生存能力、抗干扰、反利用、抗欺骗能力等不利 作用范围有限
天基无线电导航系统
受外界条件的限制较小 导航定位精度高
子午仪系统40～500m，GPS系统5～100m
Y )2
(Zs2
Z)2
dt
dT 2
P3
(
X
3 s
X )2
(Ys3
Y )2
1973年12月，国防部批准研制GPS。 1978年2月22日，第1颗GPS试验卫星发射成功。 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。
21
5、卫星导航发展史
——GPS系统实施的四个阶段 第二阶段为1979-1983年全面研制和试验阶段。 第三阶段：1983-1987系统应用研究（设备定型投产）。 从1979年到1987年，又陆续发射了7颗试验卫星，研制了
地面
卫星跟踪站、计算中心和注入站；
用户
接收卫星信号、测量多普勒频移，计算用户位置
16
5、卫星导航发展史 ——美国子午仪卫星导航系统
子午仪卫星导航系统特点
提供二维导航解； 观测时间8至10min； 精度±40m； 定位间隔1.5小时； 长期观测精度达到±3m至±5m。
5
2、参考书目
GPS原理与应用
E.D.Kaplan著，邱万和等译，电子工业出版社
导航与定位（信息化战争的北斗星）
李跃，邱致和等著，国防工业出版社
GPS原理与接收机设计
谢钢著，电子工业出版社
GPS基本原理及其Matlab仿真
李天文编著，西安电子科大出版社
。。。
6
3、导航的定
X
3 s
Ys3
Z
3 s
dT 3
X
4 s
Ys4
Z
4 s
dT 4
S1 S2
S3 S4
(X,Y,Z)
P1
(
X
1 s
X
)2
(Ys1
Y )2
(
Z
1 s
Z )2
dt
dT 1
P2
(
X
2 s
X )2
(Ys2
站星距离 = 信号传播时间 x 光速
Xll
GPS接收机于 “T + Δt”收到信号
Vl
6、卫星导航
6.5 数学模型
P R dt dT
P (X s X )2 (Ys Y )2 (Zs Z)2 dt dT
P：伪距观测值 R：站星真实几何距离 （X s ,Ys , Zs )：卫星坐标 （X ,Y , Z )：测站坐标
再接收另外两个电台信号， 得到另一条双曲线；两条曲 线交点即为船只位置。
能连续给出船位，使用更方 便，且定位精度更高一些。
13
5、卫星导航发展史
陆基无线电导航系统
第二次世界大战后
台卡（Decca）
双曲线系统
广泛应用于英国和北欧区域
罗兰-C（Loran-C）系统
20世纪50年代末期研制成功
卫星导航系统概述 第一讲
黄恒一
1
目录
1.身边的导航 2.导航的定义
3.参考书目 4.导航的意义 5.导航卫星的发展史 6.卫星导航的简介 7.四大卫星导航的简介 8.导航未来的发展方向
1.身边的卫星导航系统
车载导航仪
3
身边的卫星导航系统
手持导航仪
4
身边的卫星导航系统
功能 位置 速度 时间 手机基站 作战指挥 线路规划 。。。
17
5、卫星导航发展史 ——苏联的奇卡达(Tsikada)卫星导航系统
年代同子午仪系统； 也由三部分组成，空间、地面监控、用户 空间
6颗卫星，1000km高、6个轨道面、轨道倾角83度、 周期105min、载波频率400MHz(导航电文)和150MHz；
18
5、卫星导航发展史 ——GPS系统
6、卫星导航
6.1 卫星导航系统
q 北斗卫星导航系统
•北斗系统总体计划: 三个建设阶段 •从主动定位到被动定位 •从区域服务到全球服务
从主动定位 到被动定位
中国 2012
全球覆盖 亚太地区 2020
2015
从区域到全球
6、卫星导航
6.2 卫星导航系统特点
高精度 全天候 高效率 三维定位 多用途 自动化 全球导航
主控站
监测站
GPS用户 卫星轨道和钟差参数
注入站
6、卫星导航
6、卫星导航
6.4 卫星导航定位的几何原理
两个站星距离
• 作两个球面 • 两个球面相交为圆 • 测站位于圆圈上
6、卫星导航
6.4 卫星导航定位的几何原理
一个站星距离
• 测站位于以卫星为球心， 站星距离为半径的球面上
6、卫星导航
6.4 卫星导航定位的几何原理
dt：接收机钟差 dT：卫星钟差
已知： 伪距观测值P， 卫星坐标( X S ,YS , ZS )，
卫星钟差(dT )
求： 测站坐标( X ,Y , Z )，
接收机钟差(dt)
P1
P2
P3
P4
X
1 s
Ys1
Z
1 s
dT 1
X
2 s
Ys2
1969年，美国国防部长办公室（OSD）建立了国防导航卫星系统计划，拟将各军种的研制工作统一起 来，形成了NAVSTAR GPS的概念，也就是著名的GPS。
20
5、卫星导航发展史
——GPS系统实施的四个阶段 第一阶段为方案论证和初步设计阶段。
• 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。
三个站星距离
• 作三个球面 • 三个球面两两相交于两点 • 测站位于其中一点
6、卫星导航
6.4 卫星导航定位的几何原理
GPS单点定位方法的实质是空间距离后方交会
一个站星距离 = 球面 两个站星距离 = 圆 三个站星距离 = 两点 三个站星距离 + 地球 = 一点
卫星信号于 “T”时刻发 射
P
l
1小时 15o
确定经度的方法： 1、在A地对好时钟（太阳在头顶时，时钟指向12点） 2、航行到B地后，于本地时12时读时钟显示数 3、将时差换算为经度
11
5、卫星导航发展史
陆基无线电导航系统
第一次世界大战期间
海上首次使用了无线电通信 海岸线安装无线电信标台，发射375kHz连续无线电波 船上装有定向机接收无线电波
之后根据计划更换失效的卫星。 1995年7月17日，GPS达到FOC – 完全运行能力（Full
Operational Capability）。
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5、卫星导航发展史 ——GPS系统实施的四个阶段
1995年，美国国防部公布系统具有军用完全工作能力；
此后几年GPS的定位技术运用在民用方面有巨大的突破，已 经渗透到生活的诸多的方面。
12
5、卫星导航发展 史
陆基无线电导航系统
第二次世界大战期间
罗兰-A系统（Loran-A）
脉冲信号，载频 1.6MHz~1.95MHz，作用范 围400n mile
船载接收机：接收来自两个 电台的信号，计算到达时间 差，可知船只处于某一条以 两个发射电台为焦点的地球 表面的一条双曲线上；