什么叫导航？导航(Navigation)就是导引航行的意思
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章全球定位系统
一导航系统
1、什么叫导航？
导航（Navigation），就是导引航行的意思，也就是确定航行体运动 到什么地方和向哪个方向运动。
导航要回答的最基本问题就是“我现在在哪里？”。
通过导航所要得到的基本导航参数是运动体的即时位置、速度和航向， 现代导航还常常需要得到运动体的姿态和时间信息。
3、什么是导航系统？
3 我国的“北斗”双星导航系统
组成：
空间卫星、地面中心站、标较站和用户终端 两颗地球同步卫星做信号中转站。
特点： 覆盖区用户可进行24小时全天候连续实时定位 二维定位（需要用户高程信息） 定位精度约100米
北斗导航星定位原理
⑶
⑵ 地面 ⑴ 卫星1 （主星） 中心站 ⑹ ⑸ 用户
卫星1
早期的导航工作一般是由领航员完成的，随着科学技术的发展， 现在越来越多地使用导航仪器，使其代替领航员的工作而自动地 执行导航任务。自然，能实现导航功能的这种仪器、仪表系统也 就叫做导航系统。 导航系统：能够向航行体的操纵者或控制系统提供航行体的位置、 速度、航向等即时运动状态的系统。
二 GPS系统概述 1、GPS系统的发展
Radio 定位
b.天文导航系统 以天空中星体作导航台,星光作导航信号的测角定位系统.设备要求高,误差较大,复 盖区域非常广阔.便于宇宙飞行器定位. c.惯性导航系统
自主式, 利用物体惯性确定飞行器或舰船的运动参数和坐标.
依靠惯性敏感元件感测飞行器运动加速度 ,将加速度一次积分得速度,二次积分得到 运动距离即位置.存在累积误差,随工作时间增加误差增大.
Global Positioning System
1）.GPS前远程导航和定位使用的方法
a.无线电导航系统（用无线电波作信号）Ground-based)
•罗兰 (Loran)-c系统 ——工作频率 100kHz ，脉冲相位双曲线定位，三个地面导航 台组成，工作区域 2000km，定位精度200m-300m ， 精度与距离有关的特点
用卫星作导航台的无线电定位系统
1.全球及全天候导航定位 2.多功能 3.定位精度高 4.定位速度快 5.抗干扰性好、保密性强
四、定位原理概述
1．定位方法分类 • 按参考点的不同
绝对定位 (单点定位)——在地球协议坐标系统中确定观测站点相对于地球
质心的位置.
(xi-xn)2+(yi-yn)2+(zi-zn)2 =(Ri-CB)2 i=1,2,3,4
式中 Ri 伪距离 xi,yi,zi 卫星位置 xn,yn,zn 用户位置 CB 距离校正量
伪距 计算公式:Ri=c*ti c 光速 ti信 号从某卫星到接收机所用时间 联立解这四个方程即可获得结 果（接收机时钟偏差也是未知数）
(实用上常是二者或三者的结合)
2）.最早的卫星定位系统
(Space-based)
美国的子午卫星导航系统 (NNSS)或称子午仪系统 (Transit)（海军卫星导 航系统 ） 1958年开始研制,1964年正式投入使用.为美北极星核潜艇导航用. 不采用测距方法.而是利用卫星运行引起的多普勒频移作计算.5∽6颗卫星(高 1000km),从地面站观测卫星的时间平均为 1.5h,不能提供连续的实时三维导航 , 精度也不算高. 上世纪70年代部分导航电文解密交付民用.极限精度 0.5∽1m.
相对定位 —— 在地球协议坐标系统中确定观测站点与某一地面参考点之
间的相对位置.
• 按用户接收机天线在测量中的状态
静态定位——定位过程中天线位置固定,处于静止状态. 动态定位——天线处于运动状态.
2. GPS定位原理
基本定位原理:卫星不间断地发射自身的星历参数和时间信息 ,用户接 收后解算,求出三维位置,方向,速度和时间信息.(利用测距交会法——三角法) 每颗卫星信号可跟踪唯一的编码序列 ,接收机可识别相关卫星进而计 算确切位置和时间. 测出每颗可视卫星信号从卫星到用户天线的传播时间，乘以电波传 播速度即可算出卫星到用户天线的距离.
•Omega导航系统——工作频率十几千赫 相位双曲线定位 八个地面导航台可复盖 全球 精度几英里 需庞大的发射天线和地网. 多普勒(Doppler)导航系统—— 利用 多普勒效应 引导飞行器飞行的 自主式 导航系统 .( 利用雷达回波的多普 勒效应测量飞行器的地速和偏航角数据 ,并依据罗盘提供的航向数据,用专用计算 装置解算即可确定飞行器运动参数和坐标).精度与航距有关。
1965年,前苏联也开始建 CICADA卫星导航系统 ,12颗卫星.
3）. 全球定位系统的建立
a. 1973年美国开始研制新的卫星导航系统 NAVSTAR/GPS ( 卫星测时测 距 / 全 球 定 位 系 统 Navigation Satellite Timing And Ranging/Global Positioning System ) 至1994年完成. 提供高精度.可连续.实时的导航定位,能同时提供用户的三维坐标, 三维 速度分量和精确定时. 21+3颗卫星（平均高度 20200km） , 分布于 6个轨道面上 ,轨道面倾角 55º, 卫星运行周期11小时58分,载波频率1575MHz、1227MHz, 地表任何位置任 何时间能平均观测到6颗卫星.
根据用户移动时测得的卫星载波频率的 多普勒频移可测出用户的移动速度.
相对定位
两个或多个测站同步观测相同卫星
动态相对定位——一台接收机不动，另一台移动，同步观测卫星以确定运 动点相对于参考点的位置。
b. 前苏联 1982-1996 完成 GLONASS 系统： 24+1 颗卫星， 3 个椭圆轨道面 , 高度 19100km. c.其他系统: NAVSAT (欧空局) INMARSAT (国际移动卫星组织) Galileo GNSS (欧盟 国际民航组织?)
2、GLONASS系统简介
中高轨道的24颗卫星星座 21颗工作星和3颗备份星 均匀分布在3个圆形轨道平面上 每轨道面有8颗 轨道高度19000公里 运行周期11小时15分 倾角64.8度 位置定位精度约为30米 与GPS的定位精度相当
一导航系统
1、什么叫导航？
导航（Navigation），就是导引航行的意思，也就是确定航行体运动 到什么地方和向哪个方向运动。
导航要回答的最基本问题就是“我现在在哪里？”。
通过导航所要得到的基本导航参数是运动体的即时位置、速度和航向， 现代导航还常常需要得到运动体的姿态和时间信息。
3、什么是导航系统？
3 我国的“北斗”双星导航系统
组成：
空间卫星、地面中心站、标较站和用户终端 两颗地球同步卫星做信号中转站。
特点： 覆盖区用户可进行24小时全天候连续实时定位 二维定位（需要用户高程信息） 定位精度约100米
北斗导航星定位原理
⑶
⑵ 地面 ⑴ 卫星1 （主星） 中心站 ⑹ ⑸ 用户
卫星1
早期的导航工作一般是由领航员完成的，随着科学技术的发展， 现在越来越多地使用导航仪器，使其代替领航员的工作而自动地 执行导航任务。自然，能实现导航功能的这种仪器、仪表系统也 就叫做导航系统。 导航系统：能够向航行体的操纵者或控制系统提供航行体的位置、 速度、航向等即时运动状态的系统。
二 GPS系统概述 1、GPS系统的发展
Radio 定位
b.天文导航系统 以天空中星体作导航台,星光作导航信号的测角定位系统.设备要求高,误差较大,复 盖区域非常广阔.便于宇宙飞行器定位. c.惯性导航系统
自主式, 利用物体惯性确定飞行器或舰船的运动参数和坐标.
依靠惯性敏感元件感测飞行器运动加速度 ,将加速度一次积分得速度,二次积分得到 运动距离即位置.存在累积误差,随工作时间增加误差增大.
Global Positioning System
1）.GPS前远程导航和定位使用的方法
a.无线电导航系统（用无线电波作信号）Ground-based)
•罗兰 (Loran)-c系统 ——工作频率 100kHz ，脉冲相位双曲线定位，三个地面导航 台组成，工作区域 2000km，定位精度200m-300m ， 精度与距离有关的特点
用卫星作导航台的无线电定位系统
1.全球及全天候导航定位 2.多功能 3.定位精度高 4.定位速度快 5.抗干扰性好、保密性强
四、定位原理概述
1．定位方法分类 • 按参考点的不同
绝对定位 (单点定位)——在地球协议坐标系统中确定观测站点相对于地球
质心的位置.
(xi-xn)2+(yi-yn)2+(zi-zn)2 =(Ri-CB)2 i=1,2,3,4
式中 Ri 伪距离 xi,yi,zi 卫星位置 xn,yn,zn 用户位置 CB 距离校正量
伪距 计算公式:Ri=c*ti c 光速 ti信 号从某卫星到接收机所用时间 联立解这四个方程即可获得结 果（接收机时钟偏差也是未知数）
(实用上常是二者或三者的结合)
2）.最早的卫星定位系统
(Space-based)
美国的子午卫星导航系统 (NNSS)或称子午仪系统 (Transit)（海军卫星导 航系统 ） 1958年开始研制,1964年正式投入使用.为美北极星核潜艇导航用. 不采用测距方法.而是利用卫星运行引起的多普勒频移作计算.5∽6颗卫星(高 1000km),从地面站观测卫星的时间平均为 1.5h,不能提供连续的实时三维导航 , 精度也不算高. 上世纪70年代部分导航电文解密交付民用.极限精度 0.5∽1m.
相对定位 —— 在地球协议坐标系统中确定观测站点与某一地面参考点之
间的相对位置.
• 按用户接收机天线在测量中的状态
静态定位——定位过程中天线位置固定,处于静止状态. 动态定位——天线处于运动状态.
2. GPS定位原理
基本定位原理:卫星不间断地发射自身的星历参数和时间信息 ,用户接 收后解算,求出三维位置,方向,速度和时间信息.(利用测距交会法——三角法) 每颗卫星信号可跟踪唯一的编码序列 ,接收机可识别相关卫星进而计 算确切位置和时间. 测出每颗可视卫星信号从卫星到用户天线的传播时间，乘以电波传 播速度即可算出卫星到用户天线的距离.
•Omega导航系统——工作频率十几千赫 相位双曲线定位 八个地面导航台可复盖 全球 精度几英里 需庞大的发射天线和地网. 多普勒(Doppler)导航系统—— 利用 多普勒效应 引导飞行器飞行的 自主式 导航系统 .( 利用雷达回波的多普 勒效应测量飞行器的地速和偏航角数据 ,并依据罗盘提供的航向数据,用专用计算 装置解算即可确定飞行器运动参数和坐标).精度与航距有关。
1965年,前苏联也开始建 CICADA卫星导航系统 ,12颗卫星.
3）. 全球定位系统的建立
a. 1973年美国开始研制新的卫星导航系统 NAVSTAR/GPS ( 卫星测时测 距 / 全 球 定 位 系 统 Navigation Satellite Timing And Ranging/Global Positioning System ) 至1994年完成. 提供高精度.可连续.实时的导航定位,能同时提供用户的三维坐标, 三维 速度分量和精确定时. 21+3颗卫星（平均高度 20200km） , 分布于 6个轨道面上 ,轨道面倾角 55º, 卫星运行周期11小时58分,载波频率1575MHz、1227MHz, 地表任何位置任 何时间能平均观测到6颗卫星.
根据用户移动时测得的卫星载波频率的 多普勒频移可测出用户的移动速度.
相对定位
两个或多个测站同步观测相同卫星
动态相对定位——一台接收机不动，另一台移动，同步观测卫星以确定运 动点相对于参考点的位置。
b. 前苏联 1982-1996 完成 GLONASS 系统： 24+1 颗卫星， 3 个椭圆轨道面 , 高度 19100km. c.其他系统: NAVSAT (欧空局) INMARSAT (国际移动卫星组织) Galileo GNSS (欧盟 国际民航组织?)
2、GLONASS系统简介
中高轨道的24颗卫星星座 21颗工作星和3颗备份星 均匀分布在3个圆形轨道平面上 每轨道面有8颗 轨道高度19000公里 运行周期11小时15分 倾角64.8度 位置定位精度约为30米 与GPS的定位精度相当