GPS原理与应用第1章绪论

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1、课程主要内容第一章绪论第二章GPS测量的坐标系统和时间系统第三章卫星运动基础及GPS卫星星历第四章GPS卫星定位基本原理第五章GPS测量的误差来源第六章GPS测量的实施第七章GPS数据处理GPS原理与应用第一章绪论第一章绪论主要内容1.1GPS定位技术的兴起及其特点1.2GPS系统的组成1.3其他导航定位系统1.4GPS技术的应用GNSS=?现有和在建的全球卫星导航系统GPSGLONASSGALILEOBD增强系统GNSSGNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)是全球导航卫星系统的

2、英文缩写，它是所有全球导航卫星系统及其增强系统的集合名词，是利用全球的所有导航卫星所建立的覆盖全球的全天侯无线电导航系统。目前可供利用的全球卫星导航系统有美国的GPS和俄罗斯的GLONASS以及未来欧洲的Galileo以及中国的北斗。GNSS的特点定位精度高观测时间短测站间无须通视可提供三维坐标操作简便全天候作业功能多、应用广免费第一章绪论1.1GPS定位技术的兴起及其特点1.1.1GPS由来1957年10月世界上第一颗人造地球卫星的发射成功，是人类致力于现代科学技术发展的结晶，它使空间科学技术的发展迅速进入了一个

3、崭新的时代。近五十年来，人造地球卫星技术在军事、通讯、气象、资源勘察、导航、遥感、大地测量、地球动力学、天文等众多学科领域得到极其广泛的应用，从而推动了科学技术的迅猛发展，也丰富了人类的科学文化生活。大家知道，人造地球卫星的出现，首先引起了各国军事部门的高度重视。1958年底，美国海军武器实验室就着手实施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。(NavyNavigationSatelliteSystem——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”。第一章绪

4、论1964年该系统建成，并开始在美国军方启用，1967年美国政府批准该系统解密，并提供民用。由于该系统不受气候条件的影响，自动化程度较高，且具有良好的定位精度，所以它的出现也立即引起了大地测量学者的极大关注。尤其是在该系统提供民用之后，在大地测量方面进行了大量的应用研究和实践，并取得了许多令瞩目的成就。这就预示着经典的大地测量技术面临着—场重大的变革。缺陷：虽然美国“海军卫星导航系统”在导航技术的发展中具有划时代的意义，但是由于该系统卫星数目较少(5～6颗)、运行高度较低(平均约1000km)、从地面站观测到卫星的

5、时间间隔较长(平均约1.5小时)，因而它无法提供连续地实时三维导航。加之获得一次导航解所需的时间较长，所以难以充分满足军事方面，尤其是高动态目标(如飞机、导弹)导航的要求。而从大地测量学方面来看，由于它定位速度较慢(一个测站一般平均观测1～2天)，精度也较低(单点定位精度3～5m，相对定位精度约为1m)，所以该系统在大地测量学和地球动力学研究方面的应用，也受到了很大的限制。第一章绪论为了满足军事部门和民用部门对连续实时和三维导航的迫切要求，1973年美国国防部正式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

6、计划。这就是许多文献中所称的“授时与测距导航系统／全球定位系统”(NavigationSystemTimingandRanging/GlobalPositioningSystem—NAVSTAR／GPS)，而通常简称为“全球定位系统”。GPS系统的发展第一阶段（1973-1979）方案论证和初步设计。4颗实验卫星、部分地面接收设备。1973年国防部批准GPS系统的Navstar卫星制造计划;1974年为检验铷钟和时间传播技术,Timation项目的第一颗GPS实验卫星发射升空;1977年第一批携带铯钟的实验卫星发射

7、升空,具有后来GPS卫星的基本特征;1978年第一颗GPS原型导航卫星BlockI卫星发射升空。第二阶段（1979-1985）全面研制和试验阶段。这一时期共发射七颗试验卫星,GPS试验卫星BlockI卫星达到11颗,其它辅助系统建立。证实了GPS系统卓越的导航定位能力（实际伪距单点定位精度:20米,设计标准:100米）。GPSBlockI第三阶段（1986-1994）实际组网阶段，24颗工作卫星，1995年达预定工作能力。从1989年2月14日至1994年，共24颗(21+3)GPS工作卫星：BlockⅡ（9颗）、

8、BlockⅡA（15颗）发射成功。GPSBlockⅡGPSBlockⅡA1995年4月27日,美国防部宣布：“GPS系统已具备完全运行能力(FullOperationalCapability,FOC)”投资：120亿美元卫星:9颗BLOCKⅡ15颗BLOCKⅡA特点:全球、全天候、连续实时高精度的授时、导航和定位GPS星座现状截止到2007年，美国的GPS系