GPS发展简史与服务概述

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1、GPS导航原理控制理论与制导技术研究中心卢鸿谦19GPS发展简史与服务概述控制理论与制导技术研究中心本次课的主要内容1.GPS简介2.GPS发展历史3.GPS应用概述4.参考书目什么是导航导航：指引某运动体，由某位置出发，达到某目标点。导航的基本功能是回答“我在哪里”。常用导航系统：惯性导航、无线电导航、天文导航、卫星导航等。不同导航设备给出的导航信息种类是不同的：位置、姿态、速度、角速度……GPS简介GPS中文名称：(导航星)全球定位系统GPS英文名称：(NAVSTAR)GlobalPositi

2、oningSystem基本用途：定位技术途径：利用卫星使用范围：全球用户范围：全球用户由美国国防部控制类别从属——卫星导航系统几个相似的缩写代表完全不同的概念GPSGIS:GeographicInformationSystem,地理信息系统(本质是一个数据库管理系统)GPRS:GeneralPacketRadioService通用无线分组业务，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。GPSONE(A-GPS):需要手机运营商提供支持，将GPS技术与手机无线信号定位技

3、术结合，实现户外、室内定位。I-GPS:室内GPSGPS技术的影响应用二次开发，应用广泛技术扩展室内GPS火星车的导航各类导航系统的优缺点惯性导航优点：自主、区域极广、实时惯性导航缺点：误差随时间积累各类导航系统的优缺点天文导航优点：误差不积累、区域极广天文导航缺点：定位间隔时间长、动态低、需要星图受天气影响各类导航系统的优缺点无线电导航：区域受限卫星导航：与无线电导航系统比，有效区域广，具有全球定位能力；与惯导比：误差不随时间积累；与天文导航比：全天候。缺点：实时性、动态较差，信号易受干扰遮蔽，

4、受政治因素影响。现有卫星导航系统简介美国-GPS：若干地面支持设施，24颗卫星，分6个轨道面，由美国国防部操作，军民两用，通讯使用L1,L2两个载波频率，码分多址(CDMA)技术。实际在轨卫星数目多于24颗。俄罗斯-GLONASS:若干地面支持设施，24颗卫星，分3个轨道面，由俄罗斯国防部操作，军民两用，通讯使用频分多址技术。轨道低，卫星寿命短，需经常补网。由于受俄经济状况影响，导航星座不全。2011年已经重新恢复全工作能力。现有卫星导航系统简介欧洲-GNSS:建设中，第二阶段Galileo计划，

5、2002年3月26日正式批准启动。2005年12月发射第一颗试验卫星。GNSS组成示意图现有卫星导航系统简介中国-北斗系统：一代2颗卫星，亚太地区定位。二代与GPS相似。发射一代第一颗星：2000年10月31日；2007年4月14日零时28分，发射第四颗北斗导航试验卫星（二代第1颗）。2012年达到正式区域服务水平。2013年12月27日，正式发布了《北斗系统公开服务性能规范（1.0版）》和《北斗系统空间信号接口控制文件（2.0版）》两个系统文件。（定位误差10m[置信度95%]）中国北斗I系统定位

6、示意图中国北斗II系统定位示意图北斗II类似GPS：定位精度优于10m，授时精度优于50ns，测速误差优于0.2m/s。《北斗系统公开服务性能规范（1.0版）》2011年12月（10颗星左右）的误差水平：平面10m,高程15m,测速0.2m/s,授时50ns.建设原则开放性独立性兼容性渐进性计划2012年覆盖亚太地区2020年覆盖全球GPS提供的服务GPS的基本功能输出PVT提供的基本服务（美国国防部与交通部规定）PPS（精密定位服务/PrecisePositioningService）服务对象：美

7、国军方，政府特别批准的民用用户1995年春达到全工作能力定位精度：水平<22m，垂直<27.7m，授时精度<200ns（2drms,95%）SPS（标准定位服务/StandardPositioningService）服务对象：全球民用用户1993年12月达到全工作能力定位精度：水平<100m，垂直<156m，授时精度<340ns（2drms,95%）（最初的规定）定位测速授时&&定位基本原理平面2点定位R1R2用户已知位置1已知位置2定位基本原理空间3点定位已知空间某固定点(卫星)坐标已知用户与该点

8、距离R用户必然在以卫星为球心，半径为R的球面上。定位基本原理空间3点定位分别已知空间某2个固定点(卫星)坐标分别已知用户与2颗卫星距离用户必然在左图2个球面的交线上定位基本原理空间3点定位分别已知空间某3个固定点(卫星)坐标分别已知用户与3颗卫星距离用户必然在左图3个球面的交点上实际使用4颗卫星定位Why？请听后文分解GPS服务的特点定位高精度：mm~30m一般手持机能够达到12m误差左右；根据FAA（FederalAviationAdministration）的数据