全球卫星定位系统(第一次)

4颗GPS卫星 间隙期：定位星座几何结构的优劣
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第二章 GPS系统及其信号
2 地面监控系统（地面控制部分） 地面监控系统的构成 一个主控站：位于美国科罗拉多，以大型计算机为 主体的监控系统 三个注入站：大西洋阿森松,印度洋狄哥.伽西亚, 太平洋卡瓦加兰 五个监测站：4+夏威夷 p23
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第二章 GPS系统及其信号
性移位寄存器（抽头式反馈移存器），由4级D触发器 构成。 M序列的特点 复合伪噪声码:由两个以上的周期较短的伪噪声码构成， 可单值地测量450m以上的远距离 GPS卫星采用伪噪声码的目的
传送导航电文 用作测距信号 识别不同的卫星
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第二章 GPS系统及其信号
C/A码：用于粗测距和捕获GPS卫星信号的伪随机码， 是由两个10级反馈移位寄存器构成的G码产生的。根据 相位平移的不同，共可产生1025种结果不同的C/A码， 这些C/A码具有相同的码长、码元宽度和相同的周期。
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第五章 GPS静态定位基础
相对定位——确定同步跟踪相同的GPS卫星信号的 若干台接收机之间的相对位置的一种定位方法。相 对定位的结果是个同步跟踪站之间的基线向量（三 维坐标差），因而至少需要给出网中一点的坐标后 才能求出其余各点的坐标。
GPS定位钟的三种误差： 多台接收机共有的误差：卫星钟误差、电离层误 差、对流层物差； 传播延迟误差：p128 接收机固有的误差：内部噪声、通道延迟、多路 径效应等
P码星历：精度5米左右，主要用于军事导航，C/A码星 历交付民用。
后处理星历（精密星历）：不通过导航电文向用户传 递，而是利用磁带或通过电视、电传、卫星通讯等方 式有偿地为所需要的用户服务。 特点：是事后向用户提供在其观测时间内的精密轨 道信息。
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第五章 GPS静态定位基础
基本概念 静态定位——待定点相对与周围的固定点没有可察 觉到的运动，待定点在地固坐标系中的位置都可以 认为是固定不变的。可通过大量的重复观测来提高 定位精度， 动态定位——在一次观测期间待定点相对与周围的 固定点有可察觉到的运动或显著的运动，因而在处 理该时段的观测资料时待定点的位置将随时变化。 单点定位——独立确定待定点在坐标系中的绝对位 置的方法，也成为绝对定位。
力总的影响下的轨道根数，卫星运动的真实轨道 称为卫星的摄动轨道或瞬时轨道 各种作用力的特性及其影响
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第四章 卫星运动基础及GPS卫星星历
地球引力：地球质心引力和地球引力场摄动力（由于地球形状不规 则及其质量不均匀而引起的），可建立函数U（r,φ,λ）来表示地 球外部空间一个质点所受的作用力：
U（r,φ,λ）=GM/r + R （GM/r是正常引力位，R为慑动伪函数）
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第二章 GPS系统及其信号
GPS卫星全球定位系统的系统组成
1 GPS卫星星座（空间部分）:21+3颗卫星
GPS卫星编号：PRN编号（伪随机噪声码） GPS卫星分步入轨及轨道特点：初始轨道——转移轨
道——工作轨道，两万公里高空的圆形轨道 高精度的时钟 定位星座——为了解算测站的三维坐标，必须观测的
3 GPS信号接收机（用户设备部分） 静态定位和动态定位 静态定位:跟踪过程中用户天线固定不变，高精度 测量信号传播时间——多于观测量大、可靠性强、 定位精度高 动态定位：接收测定运动物体的运行轨迹
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第二章 GPS系统及其信号
GPS接收机的分类 按用途分类：
导航型： 测地型接收机： 授时型接收机:
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第一章 绪论
2.GLONASS全球卫星导航系统 卫星系统的组成
2.1 卫星星座：21颗工作卫星+3颗在轨备用卫星；三个等 间隔椭圆轨道，轨道面夹角120度 发射两种载波信号：f1:1.602-1.616GHZ,(民用) f2:1.246GHZ-1.256GHZ （军用） 具有可变的射电频率：每颗卫星具有不同的射电频率
按接收机的载波频率分类;
单频接收机： 双频接收机： 按应用场合分类：
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第二章 GPS系统及其信号
GPS接收机的组成和工作原理 天线单元
接收机天线（接收前端）：全向振子天线、小型螺 旋天线、微带天线、锥形天线——将GPS卫星信号 的极微弱的电磁波能转化为相应的电流。
前置放大器:将GPS信号电流予以放大 接收机主机单元 电源——蓄电池 GPS数据测后处理软件包
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第一章 绪论
第二代卫星导航系统
1.GPS卫星全球定位系统(NAVSTAR/GPS)：卫星测时测距导航/ 全球定位系统——是以卫星为基础的无线电导航定位系统， 具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定 位和定时的功能，能为各类用户提供精（1974-1978年）：发射11颗BLOCK I试验卫 星
GNSS系统：由国际民航组织（ICAO）提出，该系统是一个全球性 的位置和时间的测定系统
主要功能:导航定位、移动通信 GPS全球大地测量
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P:刘基余编著. 《GPS卫星 导航定位原理与方法》.科 学出版社.2008年6月第2版. p: 刘基余等编著. 《全球 定位系统原理及其应用》. 测绘出版社.1993年10月第1 版.
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第三章 二 GPS定位中的误 差源
§3.1 概述 §3.2 钟误差 §3.3 相对论效应 §3.4 卫星星历误差 §3.5 电离层延迟
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第四章 卫星运动基础及GPS卫星星历
概述——人造地球卫星绕地球的运动状态取决于它所 受到的各种作用力。这些作用力主要由：地球对卫星 的引力、太阳、月亮对地球的引力、大气阻力、太阳 光压、地球潮汐力等。在这些作用中，地球引力是主 要的。
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第五章 GPS静态定位基础
卫星导航定位 天文定位
陆地基准无线电导航定位系统（交会法） 空间基准无线电导航定位系统——卫星导航系统 基本原理 伪距法定位 如何进行伪距测量——基本测距原理：利用码相关法测定 用码相关法进行伪距测量得到的四点结论： 伪距测量的观测方程 伪距法定位的基本原理 特殊情况下的定位（参考）
数据码的二级调制（扩频）：有效地进行低码率导航 电文的传送，达到节省卫星电能，增强GPS信号的抗干 扰性，实现保密的信息传送的目的。
伪噪声码的产生及特性 伪噪声码的表现形式：波形信号x(t)和信号序列{x} 码元宽度、时间周期、长度周期
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第二章 GPS系统及其信号
伪随机噪声码的产生 GPS卫星所用的伪噪声码是一种M序列，产生于最常线
主动式卫星导航系统
被动测距原理、被动定位（GPS、GLONASS、NAVSAT）p14，P7， P23下
主动测距原理、主动定位p14，P41
卫星激光测距技术 基本的测距原理 GEOSTAR卫星导航通信系统
其它的卫星定位系统
INMARSAT系统：由国际移动卫星组织（原国际海事卫星组织）筹建 主要功能：全球通讯服务
日、月引力：在五天弧段对卫星伪值的影响可达1-3KM
Fs+Fm=GMs[(rs-r)/|rs-r|3-rs/|r|3]+GMm[(rm-r)/|rm-r|3-rm/|r|3]
太阳辐射光压：在五天弧段对卫星伪值的影响可达1千米
Fp=KρpSrso
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第四章 卫星运动基础及GPS卫星星历
地球潮汐力的影响：在五天弧段对卫星伪值的影响可达1米 大气阻力：忽略不计 GPS卫星星历 预报星历（广播星历） 参考星历 广播星历共16个参数，其中1个参考时刻，6个对应参考时刻
历 第三数据块：包括第四和第五子帧，提供GPS卫星的历
书数据，是第一和第二数据块的简略形式。
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第二章 GPS系统及其信号
GPS卫星信号——是GPS卫星向广大用户发送的用于导 航定位的已调波，其在播处于L波段，调制波是卫星电 文（不归零的二进制码组成的编码脉冲串 D码）和伪 随机噪声码（PRN码）的组合码。
P码：是卫星的精测码，用于卫星的精密测距。 GPS信号的鉴别 GPS工作卫星的SA技术
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第三章 一 GPS的坐标系统
卫星定位中常采用的是空间直角坐标系及其相应的大地坐标系， 一般以地球质心为坐标系的原点。按坐标轴的指向不同，可分为: 地球坐标系：随地球自转，便于描述地面观测站的位置 天球坐标系：与地球自转无关，便于描述人造地球卫星的位 置。 球面坐标系与直角坐标系的关系 大地坐标系与直角坐标系的关系 站心赤道直角坐标系 站心地平直角坐标系 WGS-84大地坐标系与我国的坐标系统 ——GPS定位成果属于WGS-84大地坐标系，即卫星星历是以 WGS-84坐标系为坐标框架的。
系统论正阶段（1979-1987年）
生产实验究段（1988-1993年）：发射28颗BLOCK II以及 BLOCK II A 工作卫星
90年代末，发射20颗BLOCK II R卫星，改进GPS系统
GPS系统的优点 21+3颗卫星，6个轨道面
GPS系统的应用前景
我国的GPS定位技术应用和发展情况(查资料)
第一代卫星导航系统——开始了卫星多普勒定位、测速的时代 子午卫星导航系统（NNSS）——6颗工作卫星 经济快速 精度均匀 不受天气和时间的限制 CICADA导航系统——12颗宇宙卫星 双频发送：150MHZ、400MHZ 第一代卫星导航系统的局限性 卫星少，不能实时定位 轨道低，难以精确定轨——1070km（低轨卫星） 频率低，难以补偿电离层效应的影响
11h15m
11h58m
11h58m
1602-1616 MHZ 1575.42 MHZ 1561-1569 MHZ
1246-1256MHZ 1227.6 MHZ 1224-1232MHZ
511KHZ
1.023MHZ
3.937MHZ
511bit
1023bit
3937bit
三种卫星系统的比较
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第一章 绪论
目录
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