大连海事大学航海仪器课件gps小结

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1、第一节概述一、卫星导航系统简介卫星导航系统由导航卫星、地面站、用户设备组成。★GPS定位精度：P码——1m；CA码——20~30mCA码定位精度受SA和AS政策影响。★GPS特点：全球、全天候、高精度、连续、近于实时的三维定位与导航功能。1.GPS卫星导航系统（美国）★GPS卫星：24（21+3）颗高轨卫星，分布在6个轨道面内，轨道倾角约55度，双频发射，全球范围内可视性良好。2.GLONASS卫星导航系统（前苏联）★GLONASS定位精度：P码——1m；CA码——20~30m无任何政策影响，不限制民用。★GLO

2、NASS特点：全球、全天候、高精度、连续、近于实时的三维定位与导航功能。★GLONASS卫星：25（24+1）颗中轨卫星，分布3个轨道面，轨道倾角约64度，双频发射，全球范围内可视性良好。3.北斗星卫星导航系统（中国）★2000年发射2颗地球静止卫星（CEO），2003年6月正式运营。★特点：双星有源、区域性定位导航系统。★北斗卫星：2+1颗地球同步轨道（36000km）卫星。★定位精度：优于20m优点：(1)卫星不受地理、气象或其他条件限制，可按需要在各种轨道上配置。(2)覆盖效率高：只要有少数几颗卫星就可覆盖

3、全球。(3)范围广：卫星导航范围可从地面、水面、近地空间延伸到外层空间。(4)全天候导航：卫星导航不受气象及时间限制。(5)选择方便：用户选择最好的一组卫星进行高精度三维定位与导航。(6)使用简便：直接显示经、纬度船位和其他导航数据，不需特种图表。(7)接收效果好：卫星发射的平均功率小。(8)系统功能多：(定位、导航、通信、识别、授时)抗干扰，保密性强。(9)卫星导航仪体积小、重量轻、操作简便，减轻工作强度。缺点：(10)卫星轨道有飘移，需改进卫星上的设备，增加扰动补偿系统，需地面站精确测定卫星的轨道参

4、数和精确地预报。(11)地面工程庞大，设备昂贵，维修费用高，卫星寿命短，有些卫星导航系统不能连续、实时导航定位或只能区域导航定位。(12)卫星导航系统还不能为水下运载体提供导航。(13)卫星导航系统易受少数国家的垄断和控制，服务于所设国家的最高利益；在战争中不能为全球提供可靠的导航。1.卫星导航系统的特点：（P112）3.卫星的地心直角坐标系GPS采用WGS84坐标系格林经线零度S（x,y,z）Oxzy东90度GPS定位计算时必须进行坐标系的转换。（WGS84坐标系转换成地理坐标系）H4.卫星覆盖区ORO

5、H卫星R观测者卫星由于对流层影响，若考虑卫星的最小仰角，则其覆盖区将变小。若卫星的高度越高、最小仰角越小，则卫星的覆盖区越大。cosθ=——R（R+H）第二节GPS导航系统设置一、GPS地面站1.跟踪站：接收包括环境数据在内的卫星的各种信息，并将测定的信息传送到主控站；所测伪距1.5s更新一次，电离层气象数据15min平滑一次。2.主控站：收集、评价数据，计算各卫星原子钟的校正参量、卫星历书、卫星星历、系统状态并形成导航信息码，送注入站；控制和调整偏离轨道的卫星，启用备用卫星。3.注入站：地面站或地面天线，将导航

6、信息送给卫星。二、GPS导航卫星网1.GPS导航卫星☆24（21+3）颗高轨20183km）卫星，分布在6个轨道面上，轨道倾角约55度，地平线7.5度以上至少可以看到4颗，地平线上至少看到5颗，最多11颗；运行周期约11h58m（717.88m），约12h。☆双频发射：L1波段（1575.42MHz），P码、CA码和导航数据调制；L2波段（1227.60MHz），P码和导航数据调制；以后增加L5（1176MHz）☆电源：太阳能、镉镍电池☆卫星钟：原子钟1980.1.6.☆微处理器、存储器、收发机、监测传感器、应急

7、通信转发器、30度波束圆极化天线2.GPS卫星导航电文1）P码和CA码CA码：低速、短周期的伪随机二进制序列码，（1.023MHz、1ms），测距精度低，协助捕获P码P码：快速、长周期的伪随机二进制序列码，（10.23MHz、7day），测距精度高，难于捕获优点:a.抗干扰CA（P）码有良好的自相关函数，使其易于在噪声背景中被识别；不同的CA（P）码间有良好的互相关函数，则不同的卫星信号间的相互干扰很小。b.码分多址识别：CA码：1025种；P码：1444种c.伪码加密GPS数据经过CA（P）码扩频发射，又需经解

8、扩提取d.精确测距2）GPS卫星导航电文（导航信息）a.卫星导航电文的内容卫星原子钟的校正参量、卫星历书、卫星星历、卫星识别标志等，主要用于计算卫星的位置及卫星钟差校正。b.卫星导航电文的传输过程导航数据码（电文）50HZCA码、P码调制L1（或L2）载波调制发射计算卫星位置识别卫星、测量信号传播时间运载并发射信号c.卫星导航电文的接收过程L1（或L2）高频信号本机CA码