gps全球定位系统原理与应用

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1、GPS全球定位系统原理与应用华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室二00五年课程主要内容了解GPS技术的发展与现状GPS技术的发展、GPS系统的建立、GPS系统的组成熟悉GPS的基础概念坐标系统、时间系统、GPS卫星星历、导航电文和卫星信号、GPS接收机的类型与工作原理掌握GPS导航与定位的原理伪距测量、载波相位测量、绝对定位和相对定位、SA和AS政策、导航原理与方法熟悉GPS技术的作用和应用领域GPS在日常生活、生产应用、科学研究中的作用和应用领域2授课方式与时间安排以课堂讲解为主，课后自学为辅主要讲解原理，不注重公式推导下一次课程时间9月22日下午1：30～3：30考核形式：平时作业

2、（两次）、课后考试3主要参考资料《GPS测量原理与应用》徐绍诠武汉大学出版社《全球定位系统原理及其应用》刘基余测绘出版社《GPS卫星测量原理与应用》周忠谟测绘出版社4第一部分GPS技术及其发展GPS——GlobalPositioningSystem定义：GPS是美国研制的新一代卫星导航定位系统，可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置，三维速度和时间信息。5卫星定位技术发展的回顾1957年世界上第一颗人造地球卫星发射成功，40年来，人造地球卫星技术在通信、气象、资源勘察、导航、遥感、大地测量、地球动力学、天文学和军事科学等众多领域，得到了极广泛应用。6卫星定位技术发展的回顾人造地球卫星的

3、出现，首先引起了各国军事部门的高度重视。1958年底，美国海军武器实验室，开始着手建立为美国海军舰艇导航的卫星系统，即“海军导航卫星系统”（NavyNavigationSatelliteSystem——NNSS）。由于该系统卫星都通过地极，也称“子午(Transit)卫星系统”。1964年该系统建成，并在美国军方启用。1967年美国政府批准该系统解密，提供民用。该系统不受气象条件的限制，自动化程度高，具有良好的定位精度。7卫星定位技术发展的回顾尽管NNSS在导航技术的发展中具有划时代的意义，但由于该系统卫星数目少（5-6颗），运行轨道低（1000km）,观测时间长（1.5小时），无法提供连续

4、实时三维导航，同时获得一次导航解的时间长，难以满足军事要求，尤其是高动态目标（飞机、导弹等）导航要求。而从大地测量看，定位速度慢，一个测站一般平均观测1-2天；精度低，单点定位精度3-5m，相对定位精度1m，使得在大地测量和地球动力学研究方面的应用，也受到很大限制。8卫星定位技术发展的回顾为满足军事和民用对连续实时和三维导航的迫切要求，1973年美国国防部开始组织陆海空三军，共同研究建立新一代卫星导航系统的计划，这就是目前所称的“导航卫星授时测距/全球定位系统”（NavigationSatelliteTimingandranging/GlobalPositioningSystem）简称全球定

5、位系统（GPS）。为使GPS具有高精度连续实时三维导航和定位能力，以及良好的抗干扰性能，在设计上采取了若干改善措施。9GPS系统的特点全球性连续覆盖，全天候工作定位精度高观测时间短测站间无需通视可提供三维坐标操作简便功能多，用途广10GPS定位系统的组成GPS定位技术是利用高空中的GPS卫星，向地面发射L波段的载频无线电测距信号，由地面上用户接收机实时地连续接收，并计算出接收机天线所在的位置。因此，GPS定位系统是由以下三个部分组成：（1）GPS卫星星座（空间部分）（2）地面监控系统（地面控制部分）（3）GPS信号接收机（用户设备部分）。11这三部分有各自独立的功能和作用，对于整个全球定位系

6、统来说，它们都是不可缺少的。12GPS卫星星座组成共24颗卫星，其中3颗备用，分布在6个轨道面上。轨道面相对地球赤道面的倾角为550，各轨道平面升交点赤经相差600，相邻轨道上卫星的升交距角相差300。轨道平均高度约20200km，运行周期11h58m。因此，同一测站上每天出现卫星分布图形相同，只是每天提前约4分钟。每颗卫星每天约有5小时在地平线以上，同时位于地平线以上的卫星数目，随时间地点而异，最少4颗，最多达11颗。13GPS系统的空间部分由GPS卫星组成，称为卫星星座。卫星星座的分布设置要保证地球上任何地点，任何时刻至少可以同时观测到四颗卫星。GPS卫星星座组成14铯原子钟计算机2块7

7、m2的太阳能翼板无线电收发两用机导航荷载（接收数据，发射测距和导航数据）姿态控制和太阳能板指向系统GPS卫星15GPS卫星结构双叶对日定向太阳能电池帆板，全长5.33m，接受日光面积7.2m2。采用铝蜂巢结构，主体呈柱形，直径为1.5m多波束定向天线，这是一种由12个单元构成的成形波束螺旋天线阵，能发射L1和L2波段的信号，其波束方向图能覆盖约半个地球。在星体两端面上装有全向遥测遥控天线，用于与地面监控网通信