《GPS定位系统》PPT课件

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1、第8章全球定位系统的定位技术一、GPS概述（一）GPS及其背景它的全称是卫星授时测距导航系统/全球定位系统（NAVSTAR/GPS；NavigationSystemtimingAndRanging/GlobalPositioningSystem）GPS是美国军方研制的第二代卫星导航系统(1)全球通用，24小时可以定位，测速和授时(2)确保美国军事安全，服务于全球战略(3)导航精度可达10—20m(4)1994年3月28日建成，取代其它导航系统GPS用于军事飞行高度9,840英尺/3,000米系统特征NNSSGPS载波频率G

2、Hz0.15,0.401.23,1.58卫星高度km107020200卫星数621+3卫星周期min1:4711:58卫星钟稳定度10-1110-12GPS与NNSS的主要特征比较注：NNSS是美国于1964年建成的海军导航系统系统特征GLONASSGPS载波频率GHz1.61,1.251.23,1.58卫星高度km1910020200卫星数21+321+3卫星周期h11:1511:58卫星钟稳定度10-1110-12GPS与GLONASS的主要特征比较注：GLONASS是俄罗斯于1996年建成的全球定位系统（二）GPS的

3、特点覆盖面广、精度高、实时定位速度快、无需测站间通视、可提供三维坐标、操作简便、全天候作业、功能多、保密性GPS测量与经典测量方法的对比：不需要相互通视观测作业不受天气条件的影响网的质量与点位的分布情况无关能达到大地测量所需要的精度水平白天和夜间均可作业经济效益显著GPS用于大地测量（三）GPS的系统组成空间部分24颗GPS卫星组成用户部分GPS接收机控制部分1个主控站5个监控站3个注入站注入站监控站主控站注入站空间星座部分：提供星历和时间信息发射伪距和载波信号提供其它辅助信息地面控制部分：中心控制系统实现时间同步跟踪卫星

4、进行定轨用户部分：接收卫星信号记录处理数据提供导航定位信息GPS空间星座部分24颗卫星(21+3)6个轨道平面55º轨道倾角20200km轨道高度(地面高度)11小时58分(恒星时)轨道周期5个多小时出现在地平线以上(每颗星)在全球各处能观测到高度角>15°的卫星4颗以上GPS卫星（目前轨道上实际运行的卫星个数已经超过了32颗）GPS卫星在轨道上的分布GPS地面监控部分控制部分1个主控站3个注入站5个监控站GSP地面控制站一个主控站：科罗拉多•斯必灵司三个注入站：阿松森(Ascencion)—大西洋迭哥•伽西亚(Diego

5、Garcia)—印度洋卡瓦加兰(kwajalein)—太平洋五个监测站=1个主控站+3个注入站+夏威夷(Hawaii)55HawaiiAscencionDiegoGarciakwajaleinColoradospringsGPS用户部分1.GPS接收机的功能跟踪、接收、放大、处理卫星信号，测量出信号从卫星到天线的传播时间。解译导航电文，实时解算测站三维位置。2.GPS接收机的类型3.GPS接收机的发展1981年GPS接收机问世测地型已从第一代发展到第三代,目前还在飞速发展。（2）按信号频率分：单频（L1）双频（L1和L2）

6、（1）按用途分：导航型授时型测地型GPS天线部分:将微弱的卫星电磁波信号转变为电信号,并放大GPS主机部分:1.变频器2.信号通道3.微处理器4.存储器5.显示器GPS电源部分:测地型GPS接收机导航型GPS接收机一般情况下无数据输出的记录存储设备(手持机)天线前置放大器电源部分射电部分微处理器数据存器显示控制器供电信号信息命令数据供电，控制供电数据控制（四）GPS的功能导航海空导航、车辆引行、导弹制导等测速其精度可达0.1m/s测时与授时其精度可达340ns（1纳秒=10-9秒）定位二、GPS定位原理Time(0)Amb

7、iguityTime(i)AmbiguityCountedCyclesPhaseMeasurement（一）GPS坐标系WGS-84坐标系WorldGeodeticSystem-1984坐标是GPS所采用的坐标系统，GPS发布的星历参数都是基于此坐标系的。WGS-84的椭球参数：a=6378137m,1/f=298.2572.1954北京坐标系(C54)克拉索夫斯基椭球参数：a=6378245m,1/f=298.33.1980西安坐标系(C80)IUGG1975椭球参数：a=6378140m,1/f=298.257X轴=0

8、经度X轴在赤道平面内Y轴=东经90度Y轴在赤道平面内地心坐标为（0，0，0）Z轴=旋转轴（极轴—BIH1984.0）地球质心为原点的坐标系统（空间直角坐标系）依定位时的状态动态定位静态定位依定位模式绝对定位（单点定位）相对定位差分定位依定位采用的观测值伪距测量（伪距定位）载波相位测量依时效实时定位事后