gps与beidou导航基础知识介绍

RNSS原理介绍 RNSS英文全称Radio Navigation Satellite System，由用户接收卫星 无线电导航信号，是一种卫星无 线电导航业务，自主完成至少到4 颗卫星的距离测量，进行计算得 到位置。典型应用有 GPS 北斗二 代
RDSS原理
对于一个坐标未知点，如果能测得该点与其它 三点A、B、C的距离，并确知A、B、C三点的坐 标，就可以根据已经建立的数学模型，解算出 该点的确切坐标。北斗系统同样是采用了这个 方法，但它只用了位于赤道上空的两颗同步卫 星提供两个距离值，第三个距离值采用未知点 与地心的距离，通过三个距离值和三点的坐标， 就可以解算出用户机的具体坐标了。典型应用 即为北斗一代
电磁波：是由同相且互相垂直的电场与磁场在空 间中衍生发射的震荡粒子波，以正弦波方式传播。 电磁波由低频率到高频率主要分为：无线电波、 微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。 X射线和γ射线对人身体是有伤害的。
生活中的无线电波： 广播频率： AM: 150~284KHz FM:87~108MHz 电视广播：48.5~870MHz 手机频率:如右图所示 预计5G频段：3300~5000MHz
国际原子时:（Temps Atomique International 简称 TAI） 以精确的秒的定义为基础的时间,铯 -133 原子基态的 两个超精细能级间在零磁场下跃迁辐射 9,192,631,770周所持续的时间。 国际原子时起点 国际原子时取1958年1月1日0时0分0秒世界时(UT)的 瞬间作为同年同月同日0时0分0秒TAI 协调世界时： Coordinated Universal Time 简称 UTC 国际原子时的准确度为每日数纳秒，而世界时的准 确度为每日数毫秒，故协调世界时应用而生。
L频段导航卫星 现有 gps 北斗通信卫星： GPS: L1 :1575.42 +/-1.023 MHz 北斗：B1: 1561.098±2.046MHz L2:1227.60 +/-1.023 MHz B2: 1207.14±2.046MHz L5:1176.45 0+/-1.023 MHz B3: 1268.52±10.23MHz 特点： 1.单频接收机只能接收L1载波信号，测定载波相位观测值进行定位。 2.双频接收机可以同时接收L1，L2载波信号。利用双频对电离层延迟的不一样， 可以消除电离层对电磁波信号的延迟的影响，可用于长达几千公里的精密定位。 3.民用GPS通常只使用L1波段，而勘测与军事用途则需要同时使用L1和L2波段。 4.L5是第三种民用GPS信号，有利于GPS测量过程中的周跳探测、电离层延迟误 差改正和整周模糊度的确定，将民用定位精度从5米提升至30厘米。
空间三大坐标系 笛卡尔坐标系：相交于原点的三条不共面的数轴构成空间的放射坐标系 柱坐标系：指使用平面极坐标和Z方向距离来定义物体的空间坐标的坐标系称 球坐标系：是一种利用球坐标表示一个点 p 在三维空间的位置的三维正交坐标系
导航坐标系 卫星导航系统坐标系属于地心大地坐标系，以地球质心为原点建立的空间直角坐标系。 GPS导航坐标系： GPS导航使用是WGS-84坐标系。
卫星频率 国际电联（ITU）对SHF频段（1 GHz～30 GHz） 进一步分为L、S、C、X、Ku、Ka频段 L频段（MHz）RX：950～2150 GHz ；TX：950～2150 GHz S频段（MHz）RX：2500～2535 GHz ；TX：2655～2690 GHz 。 C频段（MHz） RX ：3400～4200 GHz ； TX ：5850～6725 GHz 。 X频段（MHz） RX ：7250～7750 GHz ； TX ：7900～8400 GHz 。 Ku频段（GHz） RX ：10.75 ～12.75 GHz ； TX ：13.75～14.5 GHz 。 Ka频段（GHz） RX ：17.7～21.2 GHz ； TX ：27.5～31 GHz 典型卫星应用 L频段 gps 北斗 通信卫星：S频段 天通一号（大S） X频段 军事卫星 Ku频段:中星10号 亚洲5号 Ka频段：中星16号
格林尼治 Greenwich 英国伦敦格林尼治区，位于伦敦东南、泰晤士河南岸。 1675-1948年设皇家格林尼治天文台。1884年在华盛 顿召开的国际经度会议决定以经过格林尼治的经线为 本初子午线，也是世界计算时间和地理经度的起点。 世界时（Universal Time）也称 格林尼治标准时间 （GreenwichMeanTime，GMT） 格林尼治天文台通过天文学观测将每日太阳穿过本初 子午线的瞬间定为正午时刻，并以此来制定时间，所 以格林尼治标准时是“天文学时间”，随着科技的进 步，人们发现该时间不够精确，因为地球自转的速度 是不均衡的，而且自转速度也会越来越慢。世界时即
导航 原始导航即人类最初的导航，一开始只能通过石 头，树，山脉等作为参照物，渐渐的发展到天文 观测发，即通过天上的太阳，月亮和星星来判断 位置，随着中国北宋指南针的发明，极大的推动 了航海事业发展。随着明清时期通过焚香沙漏等 时间引入，我国的航海事业达到当时时期巅峰。 郑和下西洋既是该技术的体现。 现代随着技术的发展，导航在军事上的应用越来 越重要，随着技术的成熟越来越多的军事技术慢 慢应用到了民用方面，极大的改善了人们的生活 便利。GPS就是典型的为军事服务，后放开推广到 了民用领域。
坐标：数学上坐标的实质是有序数对。平面概念用来表示某 个点的绝对位置。 平面坐标系分为三大类： 绝对坐标：是以点O为原点，作为参考点，来定位平面内某 一点的具体位置，表示方法为：A（X，Y)； 相对坐标：是以该点的上一点为参考点，来定位平面内某一 点的具体位置，其表示方法为：A（@△X，△Y)； 相对极坐标：是指出平面内某一点相对于上一点的位移距离、 方向及角度，具体表示方法为：A（@d<α）。
影响卫星定位的因素 由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信 号的影响，使得民用信号的定位精度只有100米。为提高定位精度， 普遍采用差分信号技术，建立基准站(差分台)进行信号观测，利用已 知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并 对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消 去大部分误差，得到一个比较准确的位置即。实验表明，利用差分 信号，定位精度可提高到5米。
GPS 时间：时间基准是1980年1月6日0点与世界协调 时刻相一致，以后按原子时秒长累积计时。GPS时 间跟UTC时间之差为秒的整倍数，目前为止为GPS比 UTC 多了 18秒 北斗时间：时间基准是2006年1月1日0点与世界协调 时刻相一致以后，按原子时秒长累积计时，故北斗 时间与GPS时间固定相差14秒 我们把协调时间原子时的差值设定为DATI 各个时间 系统关系表如下： UTC = TIA-DATI GPST = TIA-19 BDT = TIA-33 截止2018年11月26日 DATI 差值为 37秒
卫星导航特点 1.全天候24小时不来自百度文库断工作； 2.不受自然环境的影响； 3.定位精度高，配合最新地图可实现分道导航； 4.利用原子钟，对大区域工作网络服务器精准授时； 5.对大型建筑、桥梁、楼宇进行精准定位精准测量； 6.对航空、航海、陆地等一切移动物体进行精准标 记记录； 7.与惯性系统组合提高综合导航精度。
北斗导航坐标系：北斗导航使用是CGCS-2000坐标系。
站心坐标系：主要是用于需了解以观察者为中心的其他物体运动规律也叫东北天坐标系。 人站在原地，北向为0°东向为90°南向为180°西向为270°
什么是频率？ 频率，是单位时间内完成周期性变化的次数，是描 述周期运动频繁程度的量，单位为赫兹 Hz. 工频:交流电的频率，工业术语叫做工频,一种为 50Hz，还有一种是60Hz。 声波：人耳听觉的频率范围约为20～20000Hz，狗 的听觉的频率范围，狗的是15——50000Hz，我们把 频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”，低于 频率小于20Hz的声波叫做“次声波”。
卫星定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作 为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确 定待测点的位置。 把4个卫星与待测位置点放到一个坐标系中，x、y、z 为 待测点坐标的空间直角坐标。 xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、 卫星4在t时刻的空间直角坐标， Vt i (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星 4的卫星钟的钟差，由卫星星历提供， Vto为接收机的钟差， 由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z 和接 收机的钟差Vto
如果对国际上某一重大事情，用地方时间来记录， 就会感到复杂不便．而且将来日子一长容易搞错。 因此，出现了很多统一时间的定义。 20世纪50年代之前，标准时间的测量和定义是以天 体测量的观测结果为基础的，这就是以地球自转周 期为基础的世界时。由于地球自转时间不稳定唯一， 所以在20世纪50年代以后，它逐步被以量子物理学 为基础的原子时间频率标准所代替。时间计量标准 便正式由天文学的宏观领域过渡到了物理学的微观 领域。