全球卫星导航系统原理与应用
全球导航卫星系统的原理与应用
全球导航卫星系统的原理与应用近年来,随着全球导航卫星系统的不断发展,这项技术已经深入人们的生活和工作,为人们的出行、导航和安全提供了极大的便利。
那么,全球导航卫星系统的原理和应用是什么呢?一、全球导航卫星系统的原理全球导航卫星系统,顾名思义,是指遍布整个地球的一组卫星网络,主要包括美国的GPS、欧洲的伽利略、俄罗斯的格洛纳斯和中国的北斗四个系统。
这些卫星通过发射精确的电信号,为全球用户提供准确的时间、位置和速度信息。
具体来说,全球导航卫星系统的原理包括以下几个方面:1.空间卫星发射:全球导航卫星系统由若干颗卫星构成,这些卫星被发射到地球的轨道上,每颗卫星都能够接收、处理和转发用户的信息。
2.精确定位:卫星通过精确测量时间和信号传播的距离来定位用户的位置,可以实现亚米级的精度。
3.多点定位:全球导航卫星系统由多颗卫星组成,可以同时对用户进行多点定位,提高定位的准确度。
4.精确时间:全球导航卫星系统中任何一颗卫星都有高度准确的时间标记,可以为用户提供精确时间的服务。
综上所述,全球导航卫星系统的原理基于卫星发射、精确定位、多点定位和精确时间,实现了全球范围内的定位和导航功能。
二、全球导航卫星系统的应用随着全球导航卫星系统的不断发展,其应用范围也越来越广泛,主要包括以下几个方面:1.导航服务:全球导航卫星系统可以为用户提供精确的位置信息、路线规划和导航服务,大大提高了人们的出行效率和安全性。
2.安全监控:全球导航卫星系统可以监控交通、车辆位置等信息,在紧急情况下可以及时定位和救援,提高了道路交通安全性。
3.气象预报:全球导航卫星系统可以为天气预报提供精确的时间和位置信息,提高了气象预报的准确性。
4.环境监测:全球导航卫星系统可以为环境监测和资源管理提供精确的时间和位置信息,帮助人们更好地理解和保护环境。
5.军事应用:全球导航卫星系统在军事应用中有着广泛的应用,可以支持舰船和飞机的定位和导航,提高了军事作战的效率。
卫星导航系统的原理和应用
卫星导航系统的原理和应用随着现代科技的不断发展,卫星导航系统已经变成了我们生活中不可或缺的一部分。
卫星导航系统能够提供精确的位置信息,为我们提供方便的航行、出行和定位服务。
本文将对卫星导航系统的原理和应用进行介绍。
一、卫星导航系统的原理卫星导航系统是由三个主要部分组成的:一是地面控制站,它是整个导航系统的控制中心,主要负责计算全球卫星定位系统(GPS)的卫星轨道,发射更新命令,以确保导航系统运行正常。
二是一组卫星,这些卫星维护在轨道上,四处发射信号,可以被全球接收。
这些信号包含卫星的精确位置信息、时间信息和其他校验信息,这些信息是每个接收器所需的信息。
三是接收器,在任何地点都可以接收到卫星发射的信号。
接收器使用这些信号来计算接收器的位置。
接收器与卫星通信的方法是:接收卫星发射的信号,计算信号的时间延迟,通过多普勒效应估算移动方向和速度,从而计算位置坐标。
卫星导航系统的原理其实就是接收器根据卫星发出的信号来确定位置。
卫星实际上并不知道接收器在哪里,所以接收器需要同时接收来自不同卫星的信号,并计算这些信号之间的差异,从而确定接收器的位置。
这个过程比较复杂,但是GPS接收器通常在几秒钟之内就能够计算出位置。
二、卫星导航系统的应用卫星导航系统的应用非常广泛,主要包括以下几个方面。
一是军事方面,卫星导航可以为军队提供精确的位置和导航信息,帮助士兵快速准确地找到目标。
二是民航方面,卫星导航可以为飞机提供精确的位置和导航信息,提高飞行安全,垂直起降系统还可以让飞机在空中随意转向飞行。
三是民用地面交通,卫星导航可以为汽车提供准确的位置和导航信息,避免交通拥堵和迷路,同时也可以提高交通安全。
四是旅游和户外方面,卫星导航可以帮助人们到达目的地并提供位置信息,同时也可以帮助人们了解周围的环境。
卫星导航系统的应用是非常广泛的,并且随着技术的不断进步,其应用也会不断扩展。
然而,卫星导航系统并不是万能的,有时候可能会受到干扰,例如在大楼里或隧道里,信号可能会受到阻碍,无法正常工作。
gnss原理及应用
gnss原理及应用GNSS原理及应用。
GNSS(全球导航卫星系统)是一种利用人造卫星提供定位、导航和定时服务的技术。
它是由多颗卫星组成的系统,可以为全球范围内的用户提供高精度的定位和导航服务。
GNSS系统包括美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统、欧盟的伽利略系统和中国的北斗系统等。
GNSS的原理是通过卫星发射信号,接收设备接收这些信号并计算出自己的位置。
在GNSS系统中,至少需要接收到三颗卫星的信号才能进行定位,因为三个未知量需要三个方程才能解出。
通过接收不同卫星的信号,接收设备可以计算出自己的三维位置和时间信息。
GNSS的应用非常广泛,包括但不限于航空航天、交通运输、军事防务、地质勘探、测绘地理信息、农业、海洋渔业、应急救援等领域。
在航空航天领域,飞机和航天器可以利用GNSS进行精确定位和导航,提高飞行安全性和效率。
在交通运输领域,汽车、船舶和火车等交通工具可以利用GNSS进行导航和路径规划,提高运输效率和节约能源。
在军事防务领域,GNSS系统也扮演着重要的角色。
军事部队可以利用GNSS进行精确的定位和导航,提高作战效率和精确度。
同时,军事部队也可以利用GNSS系统进行通信和信息传输,保障作战指挥的有效性。
在地质勘探和测绘地理信息领域,GNSS系统可以提供精确的地理位置信息,帮助科研人员进行地质勘探和地图绘制。
在农业领域,农民可以利用GNSS系统进行精准的农田管理和作物种植,提高农业生产效率和质量。
在海洋渔业和应急救援领域,GNSS系统可以提供精确的船舶和人员定位信息,帮助渔民进行捕鱼和海上作业,同时也可以帮助救援人员进行紧急救援行动。
总的来说,GNSS系统在现代社会中扮演着非常重要的角色,它不仅可以提供高精度的定位和导航服务,还可以应用于各个领域,为人们的生活和工作带来便利和安全。
随着技术的不断发展,GNSS系统的性能和应用范围也将不断扩大,为人类社会的发展做出更大的贡献。
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。
卫星导航定位系统的原理与应用
卫星导航定位系统的原理与应用随着科技的持续发展,卫星导航定位系统在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。
比如,在出行时可以使用导航系统帮助我们找到目的地,或者在农业、林业等领域中,利用导航系统进行精准定位和作业控制等方面的应用。
本文将着重介绍卫星导航定位系统的原理和应用。
一、卫星导航定位系统的原理卫星导航定位系统包括全球定位系统(GPS)、伽利略卫星定位系统、中国北斗卫星导航系统、俄罗斯GLONASS卫星导航系统等。
不管是哪种卫星导航定位系统,其原理都是类似的。
我们以GPS为例进行讲解。
GPS系统通常由24颗卫星、地面控制站和GPS接收器三部分构成。
卫星会以高速绕着地球运转,定时向地球发送信号,接收器会接收这些信号,并计算出它们从卫星开始发射到接收器接收到的时间,然后根据这个时间来推算出接收器所在的位置。
这个过程的计算原理是三角测量法,也称为距离测量法。
接收器接收到卫星发射的信号后,会计算信号的传播时间,并观测到当前接收器到卫星的距离。
如果卫星的位置已知,则可以计算出接收器所在的位置。
不过,由于GPS信号的传播速度很快,如果只通过一个卫星来进行定位,精度会比较差。
所以,需要同时接收多颗卫星的信号,并使用三角测量法对这些测量结果进行处理,从而得出更为准确的位置。
二、卫星导航定位系统的应用卫星导航定位系统在军事领域早已广泛应用,并在战争中扮演着重要的角色。
但是,在日常生活中,它也有着广泛的应用。
比如:1.导航和地图应用在交通出行中,人们通常会利用导航和地图应用来寻找目的地。
只要打开导航软件,输入目的地的地址,GPS接收器就可以获取到周围多颗卫星的信号,并通过计算后得出最准确的行驶路线和引导信息。
2.运动健身和运动数据分析在跑步、骑行等运动中,人们也会使用GPS来记录自己的运动路线和数据。
这些数据可以帮助人们了解自己的运动状态、运动轨迹和消耗的卡路里等信息,从而更好地进行运动和健身。
3.农业、渔业和林业等领域应用在农业、渔业和林业等领域,卫星导航定位系统也有着广泛的应用。
卫星导航系统的原理和应用
卫星导航系统的原理和应用一、引言卫星导航系统是一种利用人造卫星进行定位、导航和定时的技术系统。
它利用卫星发射的信号,通过接收器接收并处理信号,进而确定接收器的位置、速度和时间。
本文将主要介绍卫星导航系统的原理和应用。
二、卫星导航系统的原理卫星导航系统的原理主要包括卫星发射信号、接收器接收信号和信号处理三个方面。
1. 卫星发射信号卫星导航系统采用空间分段广播的方式进行信号传输。
通过卫星发射信号,包括导航信号和时间信号。
导航信号包括径向速度信号和位置信息信号,用于确定接收器的位置和速度;时间信号是卫星上的高精度原子钟通过信号广播到接收器上,用于提供精确的时间信息。
2. 接收器接收信号接收器是卫星导航系统的核心组件,主要用于接收卫星发射的信号。
接收器通过天线接收卫星信号,并进行信号的放大和滤波处理。
接收器还通过多普勒效应来测量卫星与接收器之间的相对运动速度,并根据卫星发射信号的频率来计算接收器的位置。
3. 信号处理接收器接收到信号后,还需要进行一系列的信号处理来确定接收器的位置、速度和时间。
信号处理主要包括导航解算和时间同步两个方面。
导航解算是通过将接收到的卫星信号与已知的卫星位置和频率信息进行匹配,从而计算出接收器的位置和速度。
时间同步是通过接收卫星上发射的时间信号,并与接收器上的时钟进行同步,以提供高精度的时间信息。
三、卫星导航系统的应用卫星导航系统具有广泛的应用领域,以下是几个主要的应用领域。
1. 航空航天在航空航天领域,卫星导航系统是一种不可或缺的技术。
航空公司和航空管理机构利用卫星导航系统来提供精确的飞行导航和飞机定位服务,以确保航空安全和航班的准时到达。
2. 交通运输卫星导航系统在交通运输领域的应用主要体现在车辆导航和交通管理方面。
利用卫星导航系统,车辆可以精确定位和导航,提供准确的导航指引和交通状况信息。
交通管理机构可以借助卫星导航系统来监控车辆行驶状况,提供实时的交通管理和路况信息。
3. 海洋和航海在海洋和航海领域,卫星导航系统在船舶导航、定位和海洋资源勘探方面发挥着重要作用。
GNSS原理及应用
GNSS原理及应用GNSS(全球导航卫星系统)是一种通过利用包括GPS(全球定位系统)、GLONASS(俄罗斯全球导航卫星系统)、Galileo(欧洲全球导航卫星系统)和Beidou(中国的全球导航卫星系统)等多个卫星系统的卫星进行全球定位和导航的技术。
GNSS原理及应用如下:GNSS主要基于三个原理:距离测量、卫星轨道和钟差测量以及建立导航解算。
首先,距离测量是一种基于卫星到接收机的距离计算的原理。
GNSS 接收机接收到来自卫星的信号,并通过计算信号传播的时间来测量卫星与接收机之间的距离。
通过同时接收多个卫星的信号,接收机可以确定自己的位置。
其次,卫星轨道和钟差测量是用来确定卫星的位置和钟差的原理。
接收机通过测量卫星信号的相位差来计算卫星的位置,同时也需要测量卫星钟差以纠正信号传播时钟差对定位结果的影响。
最后,建立导航解算是用来确定接收机的位置的原理。
通过接收来自至少四个卫星的信号,接收机可以使用三个已知位置的卫星确定自己的位置。
接收机还可以使用额外的卫星信号进行精确的定位和导航。
GNSS的应用非常广泛,包括但不限于以下几个方面:1.行车导航:GNSS可以用于车辆导航系统,提供准确的位置信息,帮助驾驶员选择最佳路线、避免交通拥堵和减少行车时间。
2.航空导航:GNSS在航空领域被广泛应用于飞行导航和着陆系统。
它提供高精度的位置信息,帮助飞行器确定其准确的位置和航向。
3.农业和渔业:农民和渔民可以利用GNSS来进行土地测量、货物追踪和捕捞活动。
它可以帮助农民和渔民提高生产效率,减少成本和资源浪费。
4.海洋和航运:GNSS在海洋和航运领域中广泛应用于船舶导航和航行控制。
它可以提供精确的船舶位置和速度信息,帮助船舶避免碰撞和确定最佳航线。
5.时钟同步:GNSS的卫星钟具有非常高的精度,可以用于时间同步应用。
它可以提供准确的时间信号,用于电信、金融、网络通信和科学研究等领域。
总之,GNSS原理和应用在现代社会中具有广泛的应用前景。
全球卫星导航系统的原理与使用方法
全球卫星导航系统的原理与使用方法全球卫星导航系统(GNSS)是现代全球定位与导航的基石。
它利用一组由地球轨道上的卫星组成的网络,向用户提供高精度的位置、速度和时间信息。
目前,全球卫星导航系统主要由美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo和中国的北斗组成。
本文将介绍全球卫星导航系统的工作原理以及使用方法。
全球卫星导航系统的工作原理可以简单地概括为“三步走”。
首先,卫星发射控制中心将GPS导航卫星发射到地球轨道上。
每颗卫星都会发射无线电信号,信号中包含有关卫星位置和时间的信息。
然后,接收器上的接收天线接收到这些信号。
最后,接收器分析接收到的信号,计算出用户的位置、速度和时间信息。
在 GNSS 中,至少需要接收到四颗卫星的信号才能进行定位。
这是因为接收器需要通过卫星的位置信息来计算出自身相对于这些卫星的距离,进而确定自己的位置。
利用接收到的信号,接收器会进行距离测量,然后使用三角定位的原理计算出用户的位置。
使用全球卫星导航系统可以有多种不同的应用。
首先,它广泛应用于航空航天领域。
航空器可以利用全球卫星导航系统精确地确定自己的位置和飞行状态,从而提供航行安全保障。
其次,全球卫星导航系统在汽车导航和位置服务中也有重要的应用。
许多汽车配备了内置的导航系统,可通过卫星信号指引司机到达目的地。
同时,全球卫星导航系统还被广泛用于海洋和陆地勘探、测绘、气象预报以及军事用途等。
为了更好地使用全球卫星导航系统,用户需要了解一些基本操作和技巧。
首先,接收器需要处于开放区域,并与至少四颗卫星保持良好的接收信号。
遮挡物如高楼大厦、密集的树林以及地下车库等都可能影响接收到的信号质量。
其次,为了提高定位的准确性,用户可以使用差分GPS技术。
差分GPS技术通过同时使用两个或多个接收器,提供更高的定位精度。
此外,全球卫星导航系统的使用还需要注意保护用户的隐私,避免个人位置信息泄露。
随着科技的不断进步,全球卫星导航系统在未来将继续发展和完善。
全球导航卫星系统的技术原理和应用
全球导航卫星系统的技术原理和应用全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,简称GNSS)是由卫星与地面交互的一种导航技术。
目前主要使用的系统有美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统、欧盟的Galileo系统和中国的北斗系统,这些系统可以提供很高的精度,并得到广泛应用。
一、技术原理GNSS系统的核心是一组在地球轨道上绕行的卫星。
这些卫星发送出信号,包括时间和位置信息,接收者可以接收到这些信号并通过计算准确的位置。
定位过程中需要对信号进行解码和计算,使接收者可以确定自己的位置。
这个过程是由一系列技术组成的。
1. 卫星卫星是GNSS系统的核心。
它们通过一个精确的轨道绕行地球,不停地发送信号。
目前各个系统不一定使用相同数量的卫星,但至少需要使用4个卫星才能确定位置。
2. 接收器接收器是高精度导航系统的关键组成部分。
它们用于接收卫星信号,并处理信号以计算用户的位置和速度。
接收器可以是硬件设备或软件。
3. 发射机发射机用于发送卫星信号。
它们包含电源、天线和发送器,可以提供时间、位置和速度信息。
4. 控制中心控制中心负责监控和控制卫星的轨道和其他系统。
控制中心还可以跟踪卫星的状态及其他信息。
二、应用GNSS系统被广泛应用于众多领域,它们可以提供高精度、24小时全天候服务。
例如:1. 汽车导航许多汽车都有GNSS接收器,可以用于定位车辆并提供导航。
导航可以提供车辆速度、剩余距离和到达时间等信息。
2. 跟踪和监控系统GNSS系统可以被用于追踪和监控许多物体,例如运输车辆、货物和动物。
这些系统可以提高运输效率,同时可以减少失窃、盗窃和其他损失。
3. 海洋航行GNSS系统对于监测海洋浪涌、船舶的位置和行动是非常重要的。
外部接收机和轨迹计算器可以为港口和海上的船舶提供准确的位置信息。
4. 航空导航GNSS系统可以提供非常精确的位置信息,有助于改善航空安全和导航。
航空公司使用GNSS系统来确定飞机的位置,并协调飞机的航行和调度。
gnss原理及应用
gnss原理及应用
GNSS(全球导航卫星系统)是一种基于卫星定位的全球定位
系统,它结合了多颗卫星、地面控制站和用户接收器,能够提供全球范围内的高精度定位、导航和时间服务。
GNSS的工作原理是通过将多颗卫星的信号接收并测量其传播
时间与发射时间差来计算接收器所处位置的方法。
每颗卫星的信号包含了精确的时刻信息和卫星位置、速度等数据,并通过卫星和用户接收器之间的信号传输进行通信。
用户接收器接收到至少4颗卫星的信号后,可以通过计算信号的传播时间差及卫星位置信息来确定用户接收器的位置,从而实现定位和导航功能。
GNSS的应用领域非常广泛。
在交通运输领域,GNSS被广泛
应用于汽车导航、航空航天导航、船舶导航等。
在测绘和地理信息领域,GNSS可以实现高精度的地图制作、地形测量和地
物定位等任务。
在农业领域,GNSS可以用于农机作业控制、
农作物生长监测等应用。
此外,GNSS还可以应用于海洋测量、探矿勘探、地震监测、灾害预警等领域。
除了定位和导航功能外,GNSS还可以提供高精度的时间服务。
由于卫星的高精度钟同步系统,GNSS可以提供纳秒级的时间
同步,广泛应用于电信、金融、科学研究等领域。
总之,GNSS是一种基于卫星定位的全球导航卫星系统,通过
多颗卫星的信号测量和计算来实现高精度的定位、导航和时间
服务。
它的应用涵盖了交通运输、测绘和地理信息、农业、海洋等多个领域。
全球定位系统的原理与应用
全球定位系统的原理与应用全球定位系统(Global Positioning System,简称GPS)是一种由美国开发并全球共享的卫星导航系统,它能够提供高精度的时间、位置和速度信息。
通过GPS,我们可以随时随地获得自己的准确位置,并且在导航、地图应用和交通管理等方面发挥着重要作用。
一、GPS的原理GPS系统由一组工作在太空中的卫星和地面设备组成。
卫星在地球轨道上飞行,每隔一段固定的时间向地面上的接收设备广播信号。
接收设备接收到至少四颗卫星的信号后,通过信号强度和到达时间的计算,可以精确地确定设备所在的位置。
GPS的原理基于三角测量原理。
当接收设备接收到至少三颗卫星的信号时,它可以确定自己与这些卫星之间的距离;而当接收设备接收到第四颗卫星的信号时,它还能够通过计算得出自己的确切位置。
二、GPS的应用1. 导航和地图应用GPS最常见的应用就是导航和地图。
我们使用手机、汽车导航仪或手持GPS设备,就可以通过GPS定位到自己的位置,并得到准确的导航指引。
这在旅行、出差和探险等活动中非常重要,帮助我们迅速找到目的地,并规划最短的行驶路线。
2. 交通管理GPS在交通管理中起到了重要的作用。
交通管理部门可以使用GPS来跟踪和管理交通流量,优化路线规划,减少交通拥堵和事故的发生。
GPS还可以帮助管理者实时监控车辆的行驶状态,提供精确的交通信息,促进交通系统的高效运行。
3. 搜索和救援GPS在搜索和救援行动中发挥着关键作用。
当人们遇到危险或迷失时,他们可以使用GPS向救援人员发送自己的位置信息。
这样,救援人员就能够迅速找到被困者的位置,提供及时的援助。
这在山区、海洋和荒野等偏远地区的救援行动中尤为重要。
4. 农业和地质勘探GPS在农业和地质勘探领域也有广泛的应用。
农民可以利用GPS来精确规划种植区域,合理施肥灌溉,提高农作物的产量和质量。
地质勘探工作人员也可以使用GPS来定位地质构造,勘察资源分布,并进行地质灾害预警。
全球导航卫星系统的原理与使用方法
全球导航卫星系统的原理与使用方法导航卫星系统是一种基于卫星技术的定位和导航系统,旨在为用户提供精确的定位和导航服务。
目前全球导航卫星系统主要包括美国的GPS(全球定位系统)、俄罗斯的GLONASS(全球导航卫星系统)、欧洲的Galileo(伽利略导航系统)和中国的北斗卫星导航系统。
本文将重点介绍全球导航卫星系统的原理及使用方法。
一、全球导航卫星系统的原理全球导航卫星系统的原理是基于卫星和接收设备之间的相互作用。
卫星通过发射无线电信号,包含位置和时间信息,接收设备通过接收这些信号并进行测量计算,从而确定自身的位置和时间。
全球导航卫星系统使用的主要原理是“三角定位”,即通过测量用户与卫星之间的距离,通过三个或以上卫星的信号定位,计算出用户的准确位置。
这种原理在全球导航卫星系统中被广泛应用。
具体来说,全球导航卫星系统通过将卫星上的原子钟生成的时间信号传输到地面接收设备,接收设备检测到多个卫星的信号,通过计算卫星信号到达接收设备的时间差,可以得出卫星与接收设备之间的距离。
由于卫星的位置是已知的,通过多边测量原理,可以计算出接收设备的精确位置。
二、全球导航卫星系统的使用方法1. 定位功能:全球导航卫星系统最主要的功能是定位,用户可以通过接收设备确定自身的位置。
在户外活动、航海、航空等领域,定位功能被广泛应用。
用户可以通过导航仪、智能手机等设备接收卫星信号,并显示自己的位置坐标,实时了解当前所在位置。
2. 导航功能:全球导航卫星系统还提供导航功能,即通过计算路径和方向,帮助用户规划和导航到目的地。
用户可以根据导航设备显示的信息,选择最佳路径,避开拥堵或危险区域,找到目的地。
导航功能在汽车导航、户外探险等场景中非常实用。
3. 时间同步功能:全球导航卫星系统提供高精度的时间信号,用户可以通过接收设备同步时间。
这对于一些需要时间同步的应用非常重要,比如金融行业、科学研究等领域。
接收设备可以根据卫星信号调整自身的时间,保证准确性和一致性。
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。
GNSS技术的原理和应用
GNSS技术的原理和应用简介GNSS(全球导航卫星系统)是一种利用全球卫星定位系统进行导航和定位的技术。
它结合了多颗卫星和地面接收器,提供了精确的位置、速度和时间信息。
本文将介绍GNSS技术的原理和应用,并探讨其在不同领域的多种应用。
原理GNSS技术基于卫星定位系统,通过测量卫星和地面接收器之间的距离来计算接收器的位置。
其中,距离测量是通过接收卫星发射的电磁波信号来完成的。
GNSS系统中包括多颗卫星,它们分布在不同的轨道上,通过与地面接收器的交互,提供各个卫星的位置和时间信息。
GNSS技术的基本原理包括以下几个步骤: 1. 卫星发射信号:GNSS卫星向地面发射电磁波信号。
2. 地面接收器接收信号:地面接收器接收到卫星发射的信号,并测量接收到的信号的时间。
3. 距离测量:地面接收器利用接收到的信号的传播时间和光速,计算出卫星和接收器之间的距离。
4. 定位计算:通过测量到的多个卫星与接收器的距离,使用三角定位原理计算出接收器的位置。
5. 数据处理:接收器将获取到的位置信息进行处理,并提供给用户使用。
应用GNSS技术广泛应用于各个领域,为人们的生活和工作带来了便利。
以下是几种主要的应用领域:导航与定位GNSS技术为人们提供了精确的导航和定位服务。
通过接收卫星发射的信号,人们可以准确地确定自己的位置并制定导航路线。
这对于驾驶者、户外爱好者、航海者等都非常重要。
在交通领域,GNSS技术被广泛应用于车载导航系统和交通管理系统中。
车载导航系统可以帮助驾驶者选择最佳的路线和避开交通拥堵。
交通管理系统可以通过实时监控车辆位置,进行交通流量控制和路况预测。
农业与环境监测GNSS技术在农业和环境监测中也有广泛的应用。
农业方面,农民可以利用GNSS技术测量田地的边界和面积,实现精准施肥和精准种植,提高农作物的产量和质量。
在环境监测方面,GNSS技术可以用于测量地壳运动、地震活动和海平面变化等。
这些数据对于研究地球的变化和预测自然灾害非常重要。
卫星导航系统的原理与应用
卫星导航系统的原理与应用随着科技的不断发展,卫星导航系统成为现代社会中不可或缺的一部分。
通过卫星导航系统,我们可以随时随地的查看自己的位置,快速找到需要去的地方,不再需要担心迷路或者迟到。
本文将对卫星导航系统的原理与应用进行介绍。
一、卫星导航系统原理卫星导航系统是一种使用卫星作为信号中转站,确定地球上位置的技术。
全球定位系统(GPS)是最早应用成功的卫星导航系统。
GPS卫星由美国政府发射,每颗卫星都携带了一组高精度的原子钟以及较高精度的轨道参数,这种卫星能够发射出信号,覆盖全球的范围。
当GPS接收器接收到来自多颗GPS卫星的信号时,它就可以通过计算卫星信号之间的相对距离来确定接收器的位置。
GPS卫星信号的传输是基于频率的。
卫星信号的中心频率为L1和L2,分别为1575.42 MHz和1227.60 MHz。
这些信号通过电磁波在大气层中传播,在接收器处产生波峰和波谷,并在电磁波传输路径上的物体上反射和折射。
这些影响通过算法和模型进行校正,从而确定接收器的位置。
二、卫星导航系统的应用卫星导航系统有许多实用的应用,以下是其中的一些。
1.导航通过卫星导航系统,我们可以轻松的找到正确的方向。
在市区当中,我们可以准确地到达目的地,规避交通拥堵,并且最大化利用时间。
在乡村地区,我们可以找到安全的道路到达目的地,了解地形和气候条件。
卫星导航系统也被广泛应用于海上和空中导航,使得船舶和航空器得以准确掌握自身位置,并避免事故的发生。
2.运动训练卫星导航系统不仅可以引导人们到达正确的目的地,也能够用于运动训练。
例如,通过GPS追踪器和体育手表能够记录运动者的位置和时间,测量各种参数,计算总里程,掌握训练的效果。
3.天气预报气象卫星跟踪大气层的温度、湿度、气压和风向等数据。
这些数据通过计算后能够预测未来天气情况,帮助人们合理安排出行时间和做好防范措施。
4.农业卫星导航系统能够帮助农民精准地控制农业种植、施肥和灌溉等相关工作。
全球卫星导航系统原理与应用
GPS导航系统原理及应用一、概述全球卫星导航系统是指具有全球导航定位能力的卫星定位导航系统(Global Navigation Satellite System),简称为GNSS。
目前已有的卫星导航系统包括美国的全球卫星定位系统(GPS)、俄罗斯的全球卫星导航系统(GLONASS)、正在发展研究的有欧盟的GALILEO 系统、中国北斗卫星导航广域增强系统等。
全球定位系统(GPS)是众多卫星导航系统之一,GPS(Global Positioning System)是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。
其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。
经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,到1994年3月,全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。
GPS具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能,而且具有良好的抗干扰性和保密性。
GPS主要利用导航卫星进行测时和测距,以构成全球定位系统。
至今,GPS技术在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了广泛的应用,在物探测量工作中广泛普及及应用。
对于物理点的放样已经不再仅仅是采用测角和量距,而是借助GPS导航卫星信号来确定地面点的准确位置。
随着GLONASS系统、GALILEO系统以及中国的北斗系统逐步组网运营,综合各大导航系统的多星系统接收机逐步替代了先前的GPS定位的单一系统,其作业效率、定位精度、定位的稳定性与可靠性都得到了大幅度的改善。
1957年10月4日,前苏联成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星后,人们就开始利用卫星进行定位和导航的研究,人类的空间科学技术研究和应用跨入了一个崭新的时代,世界各国争相利用二、卫星定位技术的发展人造地球卫星为军事、经济和科学文化服务。
同时,卫星定位技术在大地测量学的应用也取得了惊人的发展,迅速跨入了一个崭新的时代。
GNSS测量原理及应用
GNSS测量原理及应用GNSS(全球导航卫星系统)是一种基于卫星导航和信号接收的精确定位技术。
它利用一组地球轨道上的卫星,通过发送无线电信号,使得接收器能够确定接收器的位置、速度和时间。
GNSS测量原理及应用包括以下几个方面:1.测量原理:GNSS测量原理基于三角测量原理,通过测量接收器和卫星之间的距离或角度来确定接收器的位置。
接收器接收来自多个卫星的信号,并使用这些信号的传播时间差来测量接收器和卫星之间的距离。
同时,通过分析信号的相位差,可以计算出接收器和卫星之间的角度。
这些测量值与卫星的位置和时间信息结合起来,可以确定接收器的位置。
2.应用领域:GNSS的应用非常广泛,包括航空航天、交通运输、地理测量、农业、自动驾驶等。
在航空航天领域,GNSS被用于飞机导航、导弹制导、航天飞行器定位等。
在交通运输领域,GNSS可以用于车辆定位、导航系统和智能交通管理。
地理测量方面,GNSS可以用于测绘、地图制作和地质勘探。
在农业领域,GNSS可以帮助农民进行土地管理和精确农业。
此外,GNSS还广泛应用于GPS跟踪系统、无人机航行、航海和渔业等领域。
3.精度和限制:GNSS的测量精度与多个因素有关,主要包括卫星的遮挡、信号传播的干扰、接收器的精度和环境条件等。
由于信号在穿过大气层时会受到延迟、衰减和反射等影响,因此在一些环境下,如峡谷、城市高楼和森林等密集地区,GNSS信号的可用性和精度会受到限制。
此外,GNSS接收器的精度和定位算法的性能也会影响测量结果的精度。
4.发展趋势:随着技术的不断发展,GNSS系统的覆盖范围和精度将不断提高。
目前,全球主要的GNSS系统包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo和中国的北斗系统。
这些系统将逐渐实现互操作和互补,以提供更准确、可靠的定位服务。
此外,GNSS技术也将与其他定位技术结合,如惯性导航系统(INS)、地面基站和雷达等,以进一步提高定位的精度和可靠性。
GNSS定位技术的基本原理与应用介绍
GNSS定位技术的基本原理与应用介绍1.引言GNSS(全球导航卫星定位系统)是目前常用的卫星导航系统,广泛应用于航空、航海、测绘、交通、气象等领域。
本文将介绍GNSS定位技术的基本原理和其在不同领域的应用。
2.GNSS定位原理GNSS定位是通过接收多颗卫星发送的信号,利用卫星的位置信息和信号传播时间来测量接收器的位置。
GNSS系统包括美国的GPS(全球定位系统)、俄罗斯的GLONASS(全球导航卫星系统)、欧洲的Galileo(伽利略卫星导航系统)等。
这些系统都是由地球轨道上的多颗卫星组成,它们以准确的时钟同步发送信号,接收器接收到信号后通过计算信号传播时间和卫星的位置,从而确定接收器所在的位置。
3.GNSS定位的精度和可靠性GNSS定位的精度受多种因素的影响,包括接收器的类型、信号遮挡、大气湿度等。
在开阔的地区和理想条件下,GNSS定位的精度可以达到几米到十几米的水平。
然而,在城市区域或有建筑物遮挡的地方,信号的传播受到干扰,可能会导致定位误差增大。
为了提高精度和可靠性,GNSS系统通常会与其他辅助定位技术(如惯性测量单元)结合使用。
4.GNSS定位的应用4.1 航空导航航空领域是GNSS定位的一个重要应用领域。
飞机可以利用GNSS定位系统来测量自身的位置和航向,以实现精确导航。
GNSS可以提供飞机导航系统所需的精确定位信息,可用于飞行计划、自动驾驶、着陆引导等。
4.2 航海导航航海导航是另一个重要的GNSS应用领域。
船舶可以借助GNSS定位系统来确定自身的位置以及航线,为航海提供导航支持。
船舶导航使用的GNSS系统通常是多系统或多频率的,以提供更高的可靠性和精度。
4.3 测绘和地理信息系统(GIS)GNSS在测绘和GIS领域的应用也非常广泛。
测绘人员可以使用GNSS测量仪器,通过测量接收卫星信号的时间差来确定地面各点的准确位置,从而制作高精度的地图。
GNSS定位技术还可应用于GIS系统,帮助确定各种地理数据的准确位置。
gnss的原理与应用
GNSS的原理与应用1. 简介全球导航卫星系统(GNSS)是一种基于卫星定位技术的导航系统,通过在地球上空轨道运行的卫星发送信号,实现对地球上任何一个点的定位和导航。
GNSS是现代导航和定位技术的基础,广泛应用于航空、航海、交通、测绘、军事等领域。
2. GNSS的原理GNSS系统由一组卫星、地面控制站和用户设备组成。
其原理是通过卫星向用户设备发送信号,并通过计算接收到的信号的时间差来确定用户设备的位置。
具体流程如下:1.GNSS卫星发送信号:卫星通过无线电波将信号发送到地球上的接收器。
2.用户设备接收信号:接收器接收到卫星发出的信号。
3.信号时间差计算:接收器通过计算信号从卫星到达的时间差,进而确定接收器与卫星之间的距离。
4.多卫星定位:通过接收多颗卫星的信号,接收器可以同时计算多个卫星与接收器之间的距离,利用三角测量法确定接收器的具体位置。
5.位置计算:接收器使用接收到的卫星信号距离信息进行计算,确定接收器的位置。
3. GNSS的应用3.1 航空导航航空导航是GNSS最重要的应用之一。
现代航空中,飞机通过GNSS系统进行自动导航和自动驾驶。
GNSS系统可以提供精确的飞行轨迹和位置信息,确保飞机能够准确地飞行到目的地,并实时调整航线。
3.2 航海导航在航海领域,GNSS系统也发挥着重要的作用。
船只可以通过GNSS系统准确定位,确保船只能够安全地航行。
船只的导航和航向控制系统可以使用GNSS系统提供的精确位置信息,帮助船只避免障碍物和确定最佳航线。
3.3 交通导航交通导航是我们日常生活中最常见的GNSS应用之一。
现代交通导航系统使用GNSS技术为驾驶员提供准确的导航指引。
通过接收卫星信号,交通导航系统能够实时更新交通状况、提供最佳路径选择,并安全地引导驾驶员到达目的地。
3.4 测绘和地理信息系统GNSS技术在测绘和地理信息系统中也得到广泛应用。
通过GNSS系统,测绘人员可以准确测量和记录地理位置信息,创建高精度的地图和地理数据库。
卫星导航的技术原理及应用
卫星导航的技术原理及应用随着科技的不断进步和人们的需求日益增长,卫星导航已成为现代社会中不可或缺的一部分。
那么,何为卫星导航,卫星导航的技术原理是什么,以及它在哪些领域得到广泛应用,这些都是我们今天讨论的内容。
一、卫星导航的概念卫星导航是一种由人造卫星提供的位置和时间服务,通常包括全球定位系统(GPS)、伽利略、格洛纳斯等,这些卫星都是以地球为中心的轨道运动,以提供地球表面上的接收器和用户的位置、速度和时间信息。
二、卫星导航的技术原理卫星导航技术是基于三个基本原理:相对测量原理、信号传输原理和数据处理原理。
1. 相对测量原理相对测量原理是指通过对卫星信号和接收器之间的时间差进行测量,从而求出接收器的位置信息。
其中,GPS定位系统利用了卫星发射信号的时间戳,通过计算信号的传播时间,可以确定接收器与卫星之间的距离。
2. 信号传输原理信号传输原理是指将测量的距离信息转换成更易于处理的导航数据,然后传输到用户接收器。
GPS卫星通过无线电波向接收器发送数据,然后将数据传回地面站,再通过地面站将数据传输到用户接收器。
3. 数据处理原理数据处理原理是指通过处理接收到的导航数据,计算出用户的位置、速度和时间信息。
GPS接收器包括计算机芯片和多个卫星天线,通过计算机芯片实现对卫星信号的处理和计算。
三、卫星导航的应用卫星导航技术已广泛应用于交通、地理测绘、航空航天、军事等领域。
下面分别介绍一下它在这些领域的具体应用。
1. 交通卫星导航技术在交通领域中得到广泛应用,如GPS导航仪、电子地图、自动驾驶车辆等。
在城市交通中,卫星导航技术可以提供实时交通信息,为驾驶员提供更加准确的行车路线和交通状况。
2. 地理测绘在地理测绘领域中,卫星导航技术可以提供高精度的地图、区域和建筑物三维模型等。
这些信息在城市规划、自然灾害预警、土地管理等方面都有重要的应用。
3. 航空航天卫星导航技术在航空航天领域中起着重要作用。
它可以提供飞机的位置、速度和导航信息,确保飞机在安全的航线上飞行。
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第六章全球卫星导航系统原理及应用第一节卫星定位技术简介一、概述具有全球导航定位能力的卫星定位导航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。
目前已有的卫星导航系统包括美国的全球卫星定位系统(GPS)、俄罗斯的全球卫星导航系统GLONASS、正在发展研究的有欧盟的GALILEO系统、中国北斗卫星导航广域增强系统。
全球定位系统(GPS)是众多卫星导航系统之一,GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System的字头缩写词NAVSTAR/GPS的简称。
它的含义是:利用导航卫星进行测时和测距,以构成全球定位系统。
GPS具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能,而且具有良好的抗干扰性和保密性。
因此,GPS技术在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了广泛的应用,在物探测量工作中广泛普及及应用。
对于物理点的放样已经不再仅仅是采用测角和量距,而是借助GPS导航卫星信号来确定地面点的准确位置。
随着GLONASS系统、GALILEO系统以及中国的北斗系统逐步组网运营,综合各大导航系统的多星系统接收机逐步替代了先前的GPS定位的单一系统,其作业效率、定位精度、定位的稳定性与可靠性都得到了大幅度的改善。
二、卫星定位技术的发展1957年10月4日,前苏联成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星后,人们就开始利用卫星进行定位和导航的研究,人类的空间科学技术研究和应用跨入了一个崭新的时代,世界各国争相利用人造地球卫星为军事、经济和科学文化服务。
同时,卫星定位技术在大地测量学的应用也取得了惊人的发展,迅速跨入了一个崭新的时代。
(一)早期的卫星定位技术卫星定位技术是指人类利用人造地球卫星确定测站点位置的技术。
卫星大地测量就是利用人造地球卫星为大地测量服务的一门学科。
它的主要内容是在地面上观测人造地球卫星,通过测定卫星位置的方法,来解决大地测量任务,例如测定地面点的相对位置,测定地球的形状和大小等。
早期,人造地球卫星仅仅作为一种空间观测目标,由地面上的观测站对卫星的瞬间位置进行摄影测量,测定测站点至卫星的方向,建立卫星三角网。
同时也可利用激光技术测定观测站至卫星的距离,建立卫星测距三角网。
通过这两种观测方法,均可以实现地面点的定位,也能进行大陆同海岛的联测定位,解决了常规大地测量难以实现的远距离联测定位问题,这是常规定位技术望尘莫及的。
1966至1972年期间,美国国家大地测量局在英国和联邦德国测绘部门的协作下,用卫星三角测量方法测设了一个具有45个测站点的全球三角网,获得了±5m的点位精度。
然而,由于卫星三角测量受天气和可见条件影响,观测和成果换算需耗费大量的时间,同时定位精度不甚理想,并且不能得到点位的地心坐标。
因此,卫星三角测量技术成为一种过时的观测技术,很快就被卫星多普勒定位技术所取代。
(二)卫星多普勒定位系统1958年12月,美国海军武器实验室和詹斯·霍普金斯(Johns Hopkins)大学物理实验室为了给美国海军“北极星”核潜艇提供全球性导航,开始研制一种卫星导航系统,称之为美国海军导航卫星系统(Navy Navigation Satellite System),简称NNSS系统。
在这一系统中,由于卫星轨道面通过地极,所以又被称为子午卫星导航系统。
1959年9月美国发射了第一颗实验性卫星,到1961年11月,先后发射了9颗试验性导航卫星。
经过几年实验研究,解决了卫星导航的许多技术问题。
从1963年12月起,陆续发射了由6颗卫星组成的子午卫星星座,1964年该系统建成并投入使用。
该系统轨道接近圆形,卫星高度为1100Km,轨道倾角为90°左右,周期约为107min,在地球表面上的任何一个测站上,平均每隔2h便可观测到其中一颗卫星。
卫星多普勒定位系统即美国海军导航卫星系统,它由三部份组成:卫星星座、地面跟踪网和用户接收机。
地面跟踪网由跟踪站、计算中心、注入站、海军天文台和控制中心五部份组成。
它们的任务是测定各颗卫星的轨道参数,并定时将这些轨道参数和时间信号注入到相应的各颗卫星内,以便卫星按时向地面播发。
接收机是用来接收卫星发射的信号、测量多普勒频移、解译卫星的轨道参数,以测定接收机所在位置的设备。
由于接收机都是采用多普勒效应原理进行接收和定位的,所以也称为多普勒接收机。
1967年7月29日,美国政府宣布解密子午卫星的部份导航电文而提供民用,由于卫星多普勒定位具有经济、快速、精度较高、不受天气和时间限制等优点,只要能见到子午卫星,便可在地球表面的任何地方进行单点和联测定位,从而获得测站的三维地心坐标。
因此,卫星多普勒定位迅速从美国传播到欧亚及美洲的许多国家。
70年代中期,我国开始引进卫星多普勒接收机。
西沙群岛的大地测量基准联测,是我国应用卫星多普勒定位技术的先例。
自80年代初期以来,我国开展了几次较大规模的卫星多普勒定位实践:国家测绘局和总参测绘局联合测设的全国卫星多普勒大地网;由原武汉测绘科技大学与青海石油管理局、新疆石油管理局、原石油部地球物理勘探局合作测设西北地区卫星多普勒定位网;即使在远离我国一万七千余公里的南极乔治岛上,也用卫星多普勒定位技术精确测得我国长城站的地理位置为南纬62°12′59.811″±0.015″,西经50°57′52.665秒±0.119″,高程为43.58±0.67m,长城站至北京的距离为17501949.51m。
在美国子午卫星系统建立的同时,前苏联于1965年开始也建立了一个卫星导航定位系统,叫做CICADA。
它与NNSS系统相似,也是第一代卫星定导航系统。
该系统由12颗卫星组成CICADA星座,轨道高度为1000Km,卫星的运行周期为105min。
虽然子午卫星系统将导航和定位技术推向了一个崭新的发展阶段,但仍然存在着一些明显的缺陷。
由于该系统卫星数目较少(6颗工作卫星),运行高度较低(平均约为1000km),从地面站观测到卫星的时间间隔也较长(平均约1.5小时),无法进行全球性的实时连续导航定位服务。
从大地测量学来看,由于它的定位速度慢(测站平均观测1~2天),精度较低(单点定位精度3~5m,相对定位精度约为1m),因此,该系统在大地测量学和地球动力学研究方面受到了极大的限制。
为了满足军事及民用部门对连续实时三维导航和定位的需求,第二代卫星导航系统——GPS便应运而生。
子午卫星系统也于1996年12月31日停止发射导航及时间信息。
(三)全球卫星导航系统1.GPS卫星定位系统1973年12月,美国国防部在总结了NNSS 系统的优劣之后,批准美国海陆空三军联合研制新一代卫星导航系统——NAVSTAR GPS ,即为目前的“授时与测距导航系统/全球定位系统”(Navigation Satellite Timing And Ranging / Global Positioning System )通常称之为全球定位系统,简称为GPS 系统。
GPS 系统的全部投资为300亿美元。
自1974年以来,系统的建立经历了方案论证、系统研制和生产实验等三个阶段,是继阿波罗计划、航天飞机计划之后的又一个庞大的空间计划。
1978年2月22日,第一颗GPS 实验卫星发射成功。
1989年2月14日,第一颗GPS 工作卫星发射成功,宣告GPS 系统进入了营运阶段。
1994年3月28日完成第24颗工作卫星的发射工作。
GPS 共发射了24颗卫星(其中,21颗为工作卫星,3颗为备用卫星,目前的卫星数已经超过32颗),均匀地分布在6个相对于赤道倾角为55°的近似圆形轨道上,卫星距离地球表面的平均高度为20~200Km ,运行速度为3 800m/ s ,运行周期11时58分钟,见图6-1所示。
每颗卫星可覆盖全球约38%的面积。
卫星的分布可保证在地球上任何地点、任何时刻,同时能观测到4颗卫星。
在GPS 设计之初,美国国防部的主要目的是使GPS 系统能够为海陆空三军提供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于情报收集、核暴监测和应急通讯等一些军事目的。
但随着GPS 系统的开发应用,被广泛地应用于飞机、船舶和各种载运工具的导航、高精度的大地测量、精密工程测量、地壳形变测量、地球物理测量、航天发射和卫星回收等技术领域。
为了使GPS 具有高精度的连续实时三维导航性能及良好的抗干扰性能,在卫星的设计上采取了若干重大改进措施。
GPS 与NNSS 的主要特征比较见表6-1。
表6-1 GPS 与NNSS 主要特征(四)GLONASS 卫星定位系统GPS 系统的广泛应用,引起了世界各国的关注。
前苏联在全面总结CICADA 第一代卫星导航系统优劣的基础上,认真吸收了美国GPS 系统的成功经验,自1982年10月,开始研制发射第二代导航卫星——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。
GLONASS 卫星均匀地分布在3个轨道平面内,轨道倾角为64.8°,每个轨道上等间隔地分布8颗卫星。
卫星距离地面高度为19100Km ,卫星的运行周期为11时15分钟。
GLONASS 系统可进行卫星测距。
民用无任何限制,不收费。
民用的标准精度为:水平精度为50~70m ,垂直精度75m ,测速精度15cm/s ,授时精度为1µs 。
GLONASS 卫星的平均工作寿命超过4.5年。
1999年底补网发射了3颗卫星,至2000年初,该系统只有7颗卫星保持连续工作。
2000年10月补网又发射了3颗卫星。
到2001年3月GLONASS 系统中有13颗健全的卫星。
从2004年后,GLONASS 系统基本上进入了较好的运营状态。
图6-1 GPS 卫星工作星座(五)伽利略全球卫星导航系统GPS定位系统和GLONASS定位系统分别受到美国和俄罗斯两国军方的严密控制,其信号的可靠性无法得到保证,长期以来欧洲只能在美、俄的授权下从事接收机制造、导航服务等从属性的工作。
为了能在卫星导航领域占有一席之地,欧洲认识到建立拥有自主知识产权的卫星导航系统的重要性。
同时在欧洲一体化进程中,建立欧洲自主的卫星导航系统将会全面加强欧盟诸成员国之间的联系和合作。
在这种背景下,欧盟启动一个军民两用、并与现有的卫星导航系统相兼容的全球卫星导航计划——“伽利略”(GALILEO)计划。
欧盟在1992年2月首次提出“伽利略”计划。
计划分成四个阶段:论证阶段,时间为2000年;系统研制阶段,包括研制卫星及地面设施、系统在轨确认,时间为2001~2005年;星座布设阶段,包括制造和发射卫星,地面设施建设并投入使用,时间为2006~2007年;运营阶段,从2008年开始。