现代导航技术大作业(GPS)

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1、《导航技术基础》课程论文GPS导航综述报告学号：1010200219，姓名：赵玲摘要：本文针对GPS导航技术，由GPS的发展历程进一步介绍了GPS系统的组成部分，基本工作原理和定位方法。最后，在此基础上指出GPS的特点，并根据其特点列举了GPS的应用领域。关键词：GPS导航、定位、测距一.引言导航的定义是“使运载体或人员从一个地方到另一个地方的科学”。在日常生活中，我们每一个人都会进行某种形式的导航。驱车去上班或步行去商店需要我们使用基本的导航技能。对于我们大多数人来说这些技能需要我们的眼睛、常识和地标。然而在一些情况下，需要更精确的知道我们的位置、预期的航向

2、或达到期望目的地所需的时间，此时便需要不同于地标的导航装置。这些导航装置也许是一个简单的时钟，以确定经过已知距离的速度；或者是汽车的里程表，以随时保持行驶的距离。其他一些导航装置要发射电子信号，因而更复杂一些。这些导航装置称为无线电导航装置。全球卫星定位系统（GlobalPositioningSystem简称GPS）是随着现代航天及无线电通讯科学技术的发展建立起来的一个高精度、全天候和全球性的无线电导航定位、定时的多功能系统。它利用位于距地球2万多公里高的由24颗人造卫星组成的卫星网（即所谓“天网”），向地球不断发射定位及时间信号。地球上的任何一个GPS接收机

3、，只要接收到四颗以上的卫星发出的信号，经过计算处理后，就可报出GPS接收机（目标）的位置（经度、纬度、高度）、时间和运动状态（速度、航向）。数据会适时地通过无线通讯网链传送至主控制基地中心，而后面具有强大地理信息处理、查询功能的电子地图上进行运动轨迹的显示，并能对准确位置、速度、运动方向、车辆状态等用户感兴趣的参数进行监控和查询，以确保车辆的安全，方便调度管理，提高远营效率。该系统适用于公安、银行、部队、机场对车辆的监控和调度管理。二.发展历程1958年底美国海军武器实验室就着手建立为美国军用舰艇导航服务的卫星系统，即“海军导航卫星系统”（NavyNaviga

4、tionSatellite8《导航技术基础》课程论文System－NNSS）。该系统中，卫星的轨道都通过地极，故也称“子午（Transit）卫星系统”。1964年该系统建成，并在美国军方启用。1973年美国国防部便开始组织海陆空三军，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“授时与测距导航系统/全球定位系统”（NAVSTAR/GPS），简称“全球定位系统”（GPS）。GPS计划经历了方案论证（1974～1978年），系统论证（1979～1987年），试验生产（1988～1993年）三个阶段，总投资300亿美元。整个系统分为卫星星座、地面监测控制系

5、统和用户设备三大部分。论证阶段发射了11颗BlockⅠ型GPS实验卫星（设计使用寿命为5年）；在试验生产阶段发射了28颗BlockⅡ型和BlockⅡA型GPS工作卫星（第二代卫星的设计使用寿命为7.5年）；第三代改善型GPS卫星BlockⅡR和BlockⅢ型GPS工作卫星从90年代末开始发射计划发射20颗，以逐步取代第二代GPS工作卫星，改善全球定位系统。鉴于国际卫星导航系统GNSS的迅速发展，以及现行GPS系统的完整性、连续性、可行性和抗干扰性能有待改进的事实，美国政府决心对GPS系统核心部分进行现代化，主要包括：增加GPS两个新的民用频率，提高GPS卫星集

6、成度，增强GPS无线电信号强度，改进导航电文、改善导航定位精度、提高可靠性和强化GPS抗干扰能力。一.GPS系统组成由三大部分组成，即空间部分（GPS卫星星座）、地面监控部分、用户设备部分。如图3.1所示：图3.1GPS系统组成1、空间部分8《导航技术基础》课程论文GPS系统的空间部分是指GPS工作卫星星座，其由24颗卫星组成，其中21颗工作卫星，3颗备用卫星，均匀分布在6个地心轨道平面内，每个轨道面4颗卫星。各轨道接近于圆形，而且沿赤道以60°间隔均匀分布，相对于赤道面的倾斜角额定55°，轨道半径（即从地球质心到卫星的额定距离）大约为26600km。卫星运行

7、周期为11小时58分（恒星时），同一轨道上的各卫星的升交角距为90°。GPS卫星的上述时空配置，基本保证了地球上任何地点，在任何时刻均至少可以同时观测到4颗卫星，以满足地面用户实时全天候精密导航和定位。GPS卫星的主体呈圆柱形，直径约为1.5m，重约774kg，两侧各安装两块双叶太阳能电池板，能自动对日定向，以保证卫星正常工作用电。每颗卫星带有四台高精度原子钟，其中2台为铷钟，2台为铯钟。GPS卫星上设有微处理机，可以进行必要的数据处理工作，它主要的3个基本功能：根据地面监控指令接收和储存由地面监控站发来的导航信息，调整卫星姿态、启动备用卫星；向GPS用户播送

8、导航电文，提供导航和定位信息；通过高精