GPS简介
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了全球、全天候的连续地三维定位，而且具有良
好的抗干扰性和保密性。因此，全球定位系统已 成为美国导航技术现代化的最重要标志，并且被 视为本世纪美国继阿波罗登月计划和航天飞机计 划之后的又一重大科技成就。
GPS系统的特点
1、全球，全天候工作：能为用户提供连续，实时的三 维位置，三维速度和精密时间。不受天气的影响。
用户部分
? GPS 的用户部分由 GPS 接收机、 数据处理软件及相应的用户设备如 计算机等组成。作用是接收 GPS 卫 星所发出的信号，利用这些信号进 行导航定位等工作。
GPS定位原理
伪距测量原理
伪距：卫星发射的测距码信号到达 GPS接收机的传播时间乘以光速所 得到的量测距离。
D = c·△t △t = t2 - t1
空间部分
GPS的空间部分是由 24 颗GPS 工 作卫星所组成的。其中 21 颗为可用 于导航的卫星， 3 颗为活动的备用 卫星。24 颗卫星分布在 6个倾角为 55°的轨道上绕地球运行。卫星的 运行周期约为 12 恒星时，每颗 GPS 工作卫星都发出用于导航定位的信 号，GPS 用户正是利用这些信号来 进行工作的。 目前可用的卫星通常有 28颗之多。
卫星信号
L1-Frequenz (1575.42 MHz) = 19.05 cm
C/A-Code P-Code 卫星星历
L2-Frequenz (1227.60 MHz) = 24.45 cm
P-Code 卫星星历
地面控制系统
? GPS 的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组 成。分为主控站、监控站和注入站。主控站位于美国克 罗拉多Colorado 的法尔孔Falcon 空军基地。它的作用 是根据各监控站根据GPS 的观测数据，计算出卫星的 星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站 注入到卫星中去。同时它还对卫星进行控制，向卫星发 布指令，当工作卫星出现故障时调度备用卫星替代失效 的工作卫星工作。主控站也具有监控站的功能。
? 监控站有五个。除了主控站外其它四个分别位于夏威夷 (Hawaii)、 阿松森群岛(Ascencion)、 迭哥伽西亚 (Diego Garcia)、 卡瓦加兰(Kwajalein)。 监控站的作用 是接收卫星信号、监测卫星的工作状态。
? 注入站有三个。分别位于阿松森群岛、 迭哥伽西亚、卡 瓦加兰。 注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和 卫星钟的改正数等注入到卫星中去。
加俐略系统
? 系统组成： ? ①卫星星座：由3个独立的圆形轨道，30颗GNSS卫星
组成（27颗工作卫星，3颗备用卫星） 。卫星的轨道倾 角i =56°；卫星的公转周期T=14h23m14S恒星时；轨 道高度H=23616km 。 ? ②地面系统：在欧洲建立2个控制中心；在全球构建监 控网。 ? ③定位原理：与GPS相同。 ? ④定位精度：导航定位精度比目前任何系统都高。
? 卫星定位系统 ●NNSS子午仪系统 ●GPS ●GLONASS系统 ●双星导航定位系统（北斗一号） ●GNSS加俐略系统
GLONAS系S 统
GLONASS 是GLObal NAvigation Satellite System( 全球导航卫星系 统)的字头缩写，是前苏联从 80年代初开始建设的与美国 GPS 系统相 类似的卫星定位系统，也由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三 部分组成。现在由俄罗斯空间局管理。 GLONASS 系统的卫星星座由 24颗卫星组成，均匀分布在 3个近圆形 的轨道平面上，每个轨道面 8颗卫星，轨道高度 19100公里，运行周 期11小时15分，轨道倾角 64.8°。 与美国的 GPS 系统不同的是 GLONASS 系统采用频分多址 (FDMA) 方 式，根据载波频率来区分不同卫星（ GPS是码分多址（ CDMA ）， 根据调制码来区分卫星）。每颗 GLONASS 卫星发播的两种载波的频 率分别为 L1=1,602+0.5625k(MHz) 和L2=1,246+0.4375k(MHz) ，其 中k=1～24为每颗卫星的频率编号。所有 GPS卫星的载波的频率是相 同，均为 L1=1575.42MHz 和L2=1227.6MHz 。 GLONASS 卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码： S码和P码。 GLONASS 系统从理论上有 24颗卫星，但由于卫星使用寿命和资金紧 张等问题，实际上目前只有 8颗。 GLONASS 系统单点定位精度水平方向为 16m，垂直方向为 25m。
? 计划实施： ? ① 1994年开始进入方案论证阶段； ? ② 2003年开始发射两颗试验卫星进入试验阶段； ? ③ 2008年整个伽成
GPS由三个独立的部分组成： ●空间部分：21颗工作卫星，3颗备用卫 星。 ● 地面控制系统：1个主控站，3个注入 站，5个监测站。 ● 用户设备部分：接收GPS卫星发射信 号，以获得必要的导航和定位信息，经数 据处理，完成导航和定位工作。GPS接收 机硬件一般由主机、天线和电源组成。
2、定位精度高：单机定位精度优于10米，采用差分定 位，精度可达厘米级和毫米级。
3、功能多，应用广：随着人们对GPS认识的加深， GPS不仅在测量，导航，测速，测时等方面得到更 广泛的应用，而且其应用领域不断扩大
GPS发展历程
? 无线电导航系统 ●罗兰--C ● Omega（奥米茄） ●多卜勒系统
单点定位
首先我们可以得到 GPS卫星的位置；其 次，我们又能准确测定我们所在地点 A至 卫星之间的距离，那么 A点一定是位于以 卫星为中心、所测得距离为半径的圆球 上。进一步，我们又测得点 A至另一卫星 的距离，则 A点一定处在前后两个圆球相 交的圆环上。我们还可测得与第三个卫 星的距离，就可以确定 A点只能是在三个 圆球相交的两个点上。根据一些地理知 识，可以很容易排除其中一个不合理的 位置。
全球定位系统
Global Position System
GPS系统由三部分构成，分别为空间星座部分、
地面监控部分、用户设备部分。空间星座和地面 监控部分由美国国防部控制，用户使用GPS接收
机接收卫星信号进行高精度的精密定位以及高精 度的时间传递。目前，二十多颗GPS卫星已覆盖
了全球，每颗卫星均在不间断地向地球播发调制 在两个频段上的卫星信号。在地球上任何一点， 均可连续地同步观测至少4颗GPS卫星，从而保障
好的抗干扰性和保密性。因此，全球定位系统已 成为美国导航技术现代化的最重要标志，并且被 视为本世纪美国继阿波罗登月计划和航天飞机计 划之后的又一重大科技成就。
GPS系统的特点
1、全球，全天候工作：能为用户提供连续，实时的三 维位置，三维速度和精密时间。不受天气的影响。
用户部分
? GPS 的用户部分由 GPS 接收机、 数据处理软件及相应的用户设备如 计算机等组成。作用是接收 GPS 卫 星所发出的信号，利用这些信号进 行导航定位等工作。
GPS定位原理
伪距测量原理
伪距：卫星发射的测距码信号到达 GPS接收机的传播时间乘以光速所 得到的量测距离。
D = c·△t △t = t2 - t1
空间部分
GPS的空间部分是由 24 颗GPS 工 作卫星所组成的。其中 21 颗为可用 于导航的卫星， 3 颗为活动的备用 卫星。24 颗卫星分布在 6个倾角为 55°的轨道上绕地球运行。卫星的 运行周期约为 12 恒星时，每颗 GPS 工作卫星都发出用于导航定位的信 号，GPS 用户正是利用这些信号来 进行工作的。 目前可用的卫星通常有 28颗之多。
卫星信号
L1-Frequenz (1575.42 MHz) = 19.05 cm
C/A-Code P-Code 卫星星历
L2-Frequenz (1227.60 MHz) = 24.45 cm
P-Code 卫星星历
地面控制系统
? GPS 的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组 成。分为主控站、监控站和注入站。主控站位于美国克 罗拉多Colorado 的法尔孔Falcon 空军基地。它的作用 是根据各监控站根据GPS 的观测数据，计算出卫星的 星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站 注入到卫星中去。同时它还对卫星进行控制，向卫星发 布指令，当工作卫星出现故障时调度备用卫星替代失效 的工作卫星工作。主控站也具有监控站的功能。
? 监控站有五个。除了主控站外其它四个分别位于夏威夷 (Hawaii)、 阿松森群岛(Ascencion)、 迭哥伽西亚 (Diego Garcia)、 卡瓦加兰(Kwajalein)。 监控站的作用 是接收卫星信号、监测卫星的工作状态。
? 注入站有三个。分别位于阿松森群岛、 迭哥伽西亚、卡 瓦加兰。 注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和 卫星钟的改正数等注入到卫星中去。
加俐略系统
? 系统组成： ? ①卫星星座：由3个独立的圆形轨道，30颗GNSS卫星
组成（27颗工作卫星，3颗备用卫星） 。卫星的轨道倾 角i =56°；卫星的公转周期T=14h23m14S恒星时；轨 道高度H=23616km 。 ? ②地面系统：在欧洲建立2个控制中心；在全球构建监 控网。 ? ③定位原理：与GPS相同。 ? ④定位精度：导航定位精度比目前任何系统都高。
? 卫星定位系统 ●NNSS子午仪系统 ●GPS ●GLONASS系统 ●双星导航定位系统（北斗一号） ●GNSS加俐略系统
GLONAS系S 统
GLONASS 是GLObal NAvigation Satellite System( 全球导航卫星系 统)的字头缩写，是前苏联从 80年代初开始建设的与美国 GPS 系统相 类似的卫星定位系统，也由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三 部分组成。现在由俄罗斯空间局管理。 GLONASS 系统的卫星星座由 24颗卫星组成，均匀分布在 3个近圆形 的轨道平面上，每个轨道面 8颗卫星，轨道高度 19100公里，运行周 期11小时15分，轨道倾角 64.8°。 与美国的 GPS 系统不同的是 GLONASS 系统采用频分多址 (FDMA) 方 式，根据载波频率来区分不同卫星（ GPS是码分多址（ CDMA ）， 根据调制码来区分卫星）。每颗 GLONASS 卫星发播的两种载波的频 率分别为 L1=1,602+0.5625k(MHz) 和L2=1,246+0.4375k(MHz) ，其 中k=1～24为每颗卫星的频率编号。所有 GPS卫星的载波的频率是相 同，均为 L1=1575.42MHz 和L2=1227.6MHz 。 GLONASS 卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码： S码和P码。 GLONASS 系统从理论上有 24颗卫星，但由于卫星使用寿命和资金紧 张等问题，实际上目前只有 8颗。 GLONASS 系统单点定位精度水平方向为 16m，垂直方向为 25m。
? 计划实施： ? ① 1994年开始进入方案论证阶段； ? ② 2003年开始发射两颗试验卫星进入试验阶段； ? ③ 2008年整个伽成
GPS由三个独立的部分组成： ●空间部分：21颗工作卫星，3颗备用卫 星。 ● 地面控制系统：1个主控站，3个注入 站，5个监测站。 ● 用户设备部分：接收GPS卫星发射信 号，以获得必要的导航和定位信息，经数 据处理，完成导航和定位工作。GPS接收 机硬件一般由主机、天线和电源组成。
2、定位精度高：单机定位精度优于10米，采用差分定 位，精度可达厘米级和毫米级。
3、功能多，应用广：随着人们对GPS认识的加深， GPS不仅在测量，导航，测速，测时等方面得到更 广泛的应用，而且其应用领域不断扩大
GPS发展历程
? 无线电导航系统 ●罗兰--C ● Omega（奥米茄） ●多卜勒系统
单点定位
首先我们可以得到 GPS卫星的位置；其 次，我们又能准确测定我们所在地点 A至 卫星之间的距离，那么 A点一定是位于以 卫星为中心、所测得距离为半径的圆球 上。进一步，我们又测得点 A至另一卫星 的距离，则 A点一定处在前后两个圆球相 交的圆环上。我们还可测得与第三个卫 星的距离，就可以确定 A点只能是在三个 圆球相交的两个点上。根据一些地理知 识，可以很容易排除其中一个不合理的 位置。
全球定位系统
Global Position System
GPS系统由三部分构成，分别为空间星座部分、
地面监控部分、用户设备部分。空间星座和地面 监控部分由美国国防部控制，用户使用GPS接收
机接收卫星信号进行高精度的精密定位以及高精 度的时间传递。目前，二十多颗GPS卫星已覆盖
了全球，每颗卫星均在不间断地向地球播发调制 在两个频段上的卫星信号。在地球上任何一点， 均可连续地同步观测至少4颗GPS卫星，从而保障