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时间:2019-07-18
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1、GPS基本原理2010.07概述什么是GPSGPS的用途有哪些?GPS系统及信号GPS静态测量方式GPS动态定位定义GPS的英文全称是NAVigationSatelliteTimingAndRangingGlobalPositionSystem(导航星测时与测距全球定位系统),简称GPS有时也被称作NAVSTARGPS。根据Wooden1985年所给出的定义:NAVSTAR全球定位系统(GPS)是一个空基全天侯导航系统,它由美国国防部开发,用以满足军方在地面或近地空间内获取在一个通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。GPS的发展简史(一)19
2、57年10月4日第一颗人造卫星SputnikI发射成功。1958年12月开始设计NNSS(NavyNavigationSatelliteSystem)–TRANSIT,即子午卫星系统。1964年1月该系统正式运行。1967年7月系统解密以供民用。TRANSIT系统卫星:6颗极地轨道轨道高度:1100km信号频率:400MHz、150MHz绝对定位精度:1m相对定位精度:0.1m~0.5m定位原理:多普勒定位存在问题:卫星少,无法实现实时定位;轨道低,难以精密定轨;频率低,难以消除电离层影响。GPS的发展简史(二)1973年12月,美国国防部批准研
3、制GPS。1978年2月22日,第1颗GPS试验卫星发射成功。1989年2月14日,第1颗GPS工作卫星发射成功。GPS的发展简史(三)1991年,在海湾战争中,GPS首次大规模用于实战。1995年7月17日,GPS达到FOC–完全运行能力(FullOperationalCapability)。1999年1月25日,美国副总统戈尔宣布,将斥资40亿美圆,进行GPS现代化。1999年8月21/22日子夜,GPS发生GPS周结束翻转问题。2000年1月1日,Y2K问题。2000年5月1日,美国总统克林顿宣布,GPS停止实施SA。其它卫星导航定位系统G
4、LONASS(俄)-GlobalNavigationSatelliteSystem卫星:21+3轨道高度:19100km信号频率:1602~1616MHz、1246~1256MHzGalileo(欧)GPS的应用途军事、国防陆路交通(车辆导航、监控)、航运、航空搜索、救援遥感测量卫星定轨资源勘探通讯广播、电视电力时间传递….GPS系统及信号系统构成工作原理信号结构变化中的美国GPS政策GPS接收机GPS的系统组成(一)-系统组成GPS系统由空间部分、地面控制部分和用户设备部分等三部分组成GPS系统的组成GPS的系统组成(二)-空间部分(1)GPS
5、的空间部分(GPS卫星星座)GPS卫星星座设计星座:21+321颗正式的工作卫星+3颗活动的备用卫星6个轨道面,平均轨道高度20200km,轨道倾角55,周期11h58min(顾及地球自转,地球-卫星的几何关系每天提前4min重复一次)保证在24小时,在高度角15以上,能够同时观测到4至8颗卫星当前星座:28颗GPS的系统组成(三)-空间部分(2)GPS卫星作用:发送用于导航定位的信号其他特殊用途,如通讯、监测核暴等。主要设备:原子钟(2台铯钟、2台铷钟)、信号生成与发射装置类型试验卫星:BlockⅠ工作卫星:BlockⅡBlockⅡBloc
6、kⅡABlockⅡRBlockⅡF(新一代的GPS卫星)GPS的系统组成(四)-地面控制部分(1)GPS的地面控制部分(地面监测系统)组成:主控站(1个)、跟踪站(5个)和注入站(3个)作用:监测和控制卫星运行,编算卫星星历(导航电文),保持系统时间。GPS的系统组成(四)-地面控制部分(2)主控站(1个)作用:收集各检测站的数据,编制导航电文,监控卫星状态;通过注入站将卫星星历注入卫星,向卫星发送控制指令;卫星维护与异常情况的处理。地点:美国克罗拉多州法尔孔空军基地。跟踪站(5个)作用:接收卫星数据,采集气象信息,并将所收集到的数据传送给主控站
7、。地点:夏威夷、主控站及三个注入站。注入站(3个)作用:将导航电文注入GPS卫星。地点:阿松森群岛(大西洋)、迪戈加西亚(印度洋)和卡瓦加兰(太平洋)。GPS的系统组成(四)-用户设备部分用户设备部分-GPS信号接收机及相关设备接收、跟踪、变换和测量GPS信号的设备多数采用石英钟GPS的位置基准与时间基准位置基准–WGS-84(WorldGeodeticSystem-1984)广播星历采用建立:NIMA(DMA)参考椭球:长半轴:6378137m,扁率:1/298.257223563,大地水准面:EGMITRFIGS精密星历采用建立:IERS参考
8、椭球:GRS80时间基准–GPS时间(GPSTime)原子时表示方法:GPS周+一周内的秒数起点:1980年1月6日0时与UTC的关系:
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