完整版gps培训课件解析

GPS与NNSS的主要特征比较
系统特征
NNSS
GPS
载波频率GHz
0.15,0.40
1.23,1.58
卫星高度km
1070
20200
卫星数
6
21+3
卫星周期min
1:47
11:58
卫星钟稳定度
10-11
10-12
注：NNSS 是美国于 1964年建成的海军导航系统
第二节 GPS的特点
全球性，全天候，高精度，保密性
?相对定位（差分定位）：确定 接收机之间的相对位置
?依定位采用的观测值 测码伪距测量
（观测对象为数据码） 载波相位测量 （观察对象为载波）
?依时效 ?实时定位 ?事后定位
相对定位的模式
? 静态模式：两套以上的接受设备，分别安置在基线的端点，同步观测 一组卫星一定的时段。该模式基线精度约为5mm+1ppm。
为了满足军事和民用部门对连续实时和三维导航的迫切要求，1973年美 国国防部便开始组织海陆空三军，共同研究建立新一代的卫星导航系统。这
就是目前所称的“授时与测距导航系统/全球定位系统”（
navigation system timing and ranging/global positioning
system, 简称NAVSTAR/GPS), 通常简称为“全球定位系统”。 （三代卫星）
? 实时动态模式：在测区选择基准站安置接收机，连续跟踪可见卫星， 并将其观测量通过无线电设备实时传输给流动站。流动站接受卫星信 号的同时也接受基准站信号，然后解算流动站的三维坐标。其精度可 达厘米级。
第二节 GPS伪距定位原理
信号构成
? 基本频率 ：f0 = 10.23 MHz
? 1、载波：L1 = 154 f0 = 1575.42 MHz 波长 = 19.03 cm
? L2 = 120 f0 = 1227.60 MHz 波长 = 24.42 cm
? 2、测距码 ：C/A码频率 = f0 /10 = 1.023 MHz 对应时间1ms，码 元宽度对应的波长 = 293 m
?
P 码频率 = f0 = 10.23 MHz 码长235469592765000位、对应
时间266.4天 码元宽度对应的波长 = 29.3 m
GPS 用户部分的应用
?导航
海空导航、车辆引行、导弹制导等
?测速
其精度可达0.1m/s
?测时与授时
其精度可达340ns（1纳秒=10-9秒）
?定位
第二 章 GPS定位原理
第一节 GPS测量定位模式
?依定位时的状态
?动态定位：接收机处于运动状 态
?静态定位：接收机固定，相对 静止
?依定位模式
?绝对定位（单点定位）：确定 观测站相对于地球质心的位置
监控站
注入站
控制部分
1个主控站 3个注入站 5个监控站
主控站
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
包括数据采集和注入
GPS 卫星空间分布
? 24颗卫星(21+3) ? 6个轨道平面 ? 55o轨道倾角 ? 20200km轨道高度(地面高度) ? 11小时58分(恒星时)轨道周期 ? 5个多小时出现在地平线以上 (每颗星) ? 在全球各处能观测到高度角 >15°的卫星 4 颗以上
迭哥?伽西亚(Diego Garcia)—印度洋 卡瓦加兰(kwajalein)—太平洋
五个监测站 = 1个主控站+3个注入站+夏威夷(Hawaiቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)
GPS 用户部分
用户设备主要包括GPS接收机和数据 处理软件，以及计算机和其他终端设 备（车船导航）。包括我们日常所见 的单频和双拼接收机以及手持GPS接 收机等。软件主要包括数据预处理软 件、基线向量处理软件、网平差软件、 联合平差软件和数据库处理软件等。
GPS测量与经典测量方法的对比：
?不需要相互通视 ?定位精度高 (小于50km基线，精度可达 mm级） ?观测时间短 ?白天和夜间均可作业 ?提供三维坐标 ?操作简单
第三节 GPS 的系统组成
用户部分
GPS接收机
接收卫星信号 记录处理数据 提供导航定位信息
空间部分
GPS卫星组成
提供星历和时间信息 发射伪距和载波信号 提供其它辅助信息
? 快速静态模式：在测区中部安置一台基准站，另一台接收机依次到各 点流动设站，并且在每一个测站观测1～2分钟。该模式要求卫星数不 少于5个，流动站和基准站距离不大于15公里。该模式的基线精度约 为5mm+1ppm。
? 动态模式:在测区选择基准站安置接收机，连续跟踪可见卫星，另一台 接收机安置在移动载体上，在出发点静态定位观测1～2分钟，运动的 接收机从出发点开始观测。一般该模式要求卫星数不少于5个，流动 站和基准站距离不大于15公里。该模式基线精度1～2厘米。
? L1 载波调制有 C/A 码和 P 码
? L2 载波仅调制有 P 码
? 3、导航电文： 包含了有关卫星星历、卫星工作状态、时间系统、 卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由C/A码捕获P码 等导航信息的数据码（D码）。
GPS卫星信号结构
全球定位系统（GPS）
内容概要
? 一 GPS基础知识 ? （一）GPS及其背景 ? （二）GPS的特点 ? （三）GPS的系统组成 ? （四）GPS的功能 ? 二 GPS定位原理 ? 三 GPS实施步骤
第一章 GPS基础知识
第一节 GPS及其背景
1957年10月第一颗人造卫星发射成功以后， 1958年底，美国海军武器实 验室就着手建立为美国军方军用舰艇导航服务的卫星系统，即“海军导航卫 星系统”（Navy Navigation Satellite System）。但是由于该系统的卫星数目 较少（5～6）、运行高度较低（平均约1000km)、从地面站观测到卫星的时 间间隔较长（平均约1.5小时），因而它无法提供连续的实时三维导航。加上 获得一次导航解的时间较长，所以难以充分满足军事方面的需要，尤其是高 动态目标（飞机、导弹）。
(4~11)
（目前轨道上实际运行的卫星个数已经超过了 32颗）
Colorado springs
55
Hawaii
GSP 地面控制站分布
kwajalein
Ascencion Diego Garcia
一个主控站：科罗拉多?斯必灵司(推遍星历及修正参数、时间基准、轨道
纠偏、启动备用卫星）
三个注入站：阿松森(Ascencion)—大西洋