《GPS原理及其应用》PPT课件

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1、GPS原理及其应用主讲刘云GPS定义GPS的英文全称是：NavigationSatelliteTimingAndRangingGlobalPositionSystem测量用户的PVT：Position(三维位置)Velocity(三维速度)Time(时间)日常生活中的GPS3日常生活中的GPS车载手机4日常生活中的GPSDeray的北京到巴黎單車旅行（http://btp.deray.org/）GPS定位技术与应用5目前，拥有定位系统的国家或地区:美国——GPS(始建于1973年)俄罗斯——GLONASS（始建于1978年目前在轨道上只有6颗星可用

2、）欧盟——Galileo(伽利略计划)（始建于2002年）日本——准天顶卫星系（2008年投入使用）中国——北斗导航定位卫星（2002年已应用，07年5月25日，我国第三颗“北斗一号”卫星发射成功，6月1日，我国自主研发的“北斗运营服务平台”正式开通，这标志着我国已经拥有了完全自主的卫星导航系统，北斗导航定位系统的大规模应用进入了实质性阶段。GPS系统的特点:1、全球，全天候工作2、功能多，应用广3、测站之间无需通视4、定位精度高，隐蔽性好5、观测时间短6、提供三维坐标7、操作简便8、免费、容易有人说过，只有我们想不到的，没有GPS做不到的。有人预

3、言，GPS将改变我们的生活方式。空间星座部分（空间部分）地面支撑系统（地面监控部分）GPS接收机（用户部分）空间部分由24颗GPS卫星组成地面监控系统由监测站、主控站、注入站组成用户部分由GPS接收机组成监测站注入站主控站GPS卫星系统的组成GPS系统的组成由21颗工作卫星和3颗备用卫星。空间部分空间部分24颗卫星（21+3）6个轨道平面（相互交角60°）55º轨道倾角(相对于赤道面)20200km轨道高度（地面高度）11h58min（恒星时）轨道周期5h7min出现在地平线以上（每颗星）GPS系统中卫星的作用①用L波段的两个无线载波(19cm和

4、24cm波)向广大用户连续不断地发送导航定位信号。②在卫星飞越注入站上空时，接收由地面注入站不断发送到卫星的导航电文和其它有关信息，并通过GPS信号电路，适时地和发送给广大用户。③接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时地改正运行偏差或启用备用时钟等。GPS地面监控部分1个主控站3个注入站5个监测站斯平士阿松森岛狄哥·伽西亚卡瓦迦兰夏威夷岛太平洋印度洋大西洋用户设备空间部分（24星）单工不断发出测距波5个监控站3个注入站1个主控站双工单工地面监控系统地点：位于科罗拉多的斯平士(ColoradoSprings)的联合空间执行中心(CSOC)

5、(1)主控站设备：主控站拥有大型电子计算机，用作数据采集、计算、传输、诊断、编辑等。作用：（一）采集数据（二）编辑电文（三）诊断功能（四）调整卫星(2)注入站地点：三个站分别设大西洋的阿松森(Ascension)岛、印度洋的狄哥·伽西亚(DiegoGarcia)和太平洋的卡瓦迦兰(Kwajalein)的三个美国军事基地上。设备：一台直径3.6m的天线，一台S波段发射机和一台计算机。作用：主控站将编辑的卫星电文传送到位于三大洋的三个注入站，定时将这些信息注入各个卫星，然后由GPS卫星发送给广大用户，这就是所用的广播星历。此外，注入站能主动向主控站发射

6、信号，每分钟报告一次自己的工作状态。(3)监测站作用：对每颗卫星进行观测，精确测定卫星在空间的位置，并向主控站提供观测数据。设备：监控站有双频GPS接收机，对每颗卫星长年连续不断地进行观测，每6秒进行一次伪距测量和积分多普勒观测，采集气象要素等数据监测站是一种无人值守的数据采集中心，受主控站的控制，定时将观测数据送往主控站。五个监测站分布在美国本土和三大洋的美军基地上，保证了全球GPS定轨的精度要求。由这五个监测站提供的观测数据形成了GPS卫星实时发布的广播星历。地点：五个监测站：除一个主控站、三个注入站兼作外，还有一个在夏威夷岛=用户部分观测和记

7、录由若干卫星发送的数据,并运用数学方法求得三维空间位置以及时间和速度GPS用户部分用户部分包括用户组织系统和根据要求安装相应的设备，但其中心设备是GPS接收机。它是一种特制的无线电接收机，用来接收导航卫星发射的信号，并以此计算出定位数据。GPS用户设备GPS接收机硬件机内软件GPS数据的后期处理软件天线单元接收单元前置放大器接收天线TOPCON产品LeicaGPS接收机南方仪器厂图片：导航型GPS机手持型GPS机车载型GPS机图片：大地型GPS接收机单频机双频机1.GPS卫星信号的组成GPS定位的基本原理卫星信号载波信号(L1，L2)测距码(P码,

8、C/A码)数据码(导航电文或D码)（1）载波信号L1载波，波长λ=19.03cm，频率f1=1575.42MHZL2载波，