第一讲概论ppt课件.ppt

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1、全球定位系统技术与应用第一讲概论刘旭春北京建筑工程学院.测量工程系Email:liuxuchunbucea.edu7/27/20211GPS技术与应用课程概述目标：介绍GPS卫星测量基本原理及其应用课件：PPT课件在学习指定教材的基础上，依据学生的兴趣和个人能力，学习内容和形式多样重点强调基本原理的理解和掌握其它要求：网上查阅中英文GPS专业资料的能力；独立完成作业、严禁拷贝成绩评定：平时成绩30%；期末考试70%7/27/20212GPS技术与应用课程重点掌握内容历史、发展和当前状况坐标系统与时间系统卫星

2、轨道运动及GPS卫星的坐标计算GPS卫星信号与传播GPS观测量、观测方程及误差分析绝对（单点）定位原理相对（差分）定位原理GPS测量实施及软件操作（实习）GPS应用7/27/20213GPS技术与应用第一章全球定位系统概论全球导航卫星系统定义GNSS(globalnavigationsatellitesystem)通过实时地测定运载体在途中行进时的位置和速度，引导运载体沿一定航线经济而安全地到达目的地的技术。目前主要包括美国的全球定位系统（globalpositioningsystem,GPS)、俄罗斯的格

3、罗纳斯系统（GLONASS）、中国的北斗卫星定位系统（COMPASS）以及欧盟的伽利略系统（GALILEO）。其中以GPS系统覆盖范围最广泛，技术最全面，因此本书以GPS为例对全球导航卫星系统进行介绍。推算定位天文导航惯性导航无线电导航7/27/20214GPS技术与应用1.1无线电定位原理基本原理根据电磁波在理想均匀媒质中按直线传播，且速度为常数，并在任两种媒质介面上一定产生反射，入射波和反射波同在一铅垂面内的特性，进行导航定位。优点因为电磁波的传播基本上不受昼夜与气候的限制，也无论距离的远近，以及在恶劣

4、气候与能见度不良的条件下，随时都可借助各种频率的无线电信号有效地对空中、海上与地面的各种运动载体乃至人进行精确定位，并将它（他）们安全、准确、经济地由出发点，沿预定的航行路线驶达目的地；而且测量快、精确度高，可靠性也高。缺点电磁波易受外界干扰。7/27/20215GPS技术与应用无线电导航定位方法测边交会法双曲线定位多普勒定位7/27/20216GPS技术与应用1、测边交会法S1S2S3P利用测量待测点到已知点之间的距离，来求得待测点坐标的方法就称为测边交会法，也称为TimeOfArrival(TOA)的方

5、式。GPS、GLONASS、GALILEO等均采用此方式定位7/27/20217GPS技术与应用2、双曲线定位用户站TDOA31=t3-t1TDOA21=t2-t1基站3基站1基站2采用TimeDifferenceOfArrival(TDOA)的方式，其原理是通过检测无线电波到达两个基站的时间差，而不是由到达的绝对时间来确定待测点的位置。待测点必定位于以两个基站为焦点的双曲线方程上，确定待测点的二维位置坐标需要建立两个以上双曲线方程，两双曲线的交点即为待测点的二维位置坐标。罗兰、台卡等7/27/20218G

6、PS技术与应用3、多普勒定位t1t2t3t4θP（X,Y,Z）通过测定同一信号发射源不同间隔时段其信号的多普勒效应，从而确定发射源在各时段相对观察者的视向速度和视向位移，再利用发射源所给定的t1、t2、t3、t4…时刻的空间坐标，结合对应的视向位移则可解算出测站空间坐标P（X，Y，Z）。子午卫星系统等7/27/20219GPS技术与应用1.2GPS的发展历程子午卫星导航系统（TRANSIT）全球定位系统（GPS）全球导航定位系统（GLONASS）双星导航定位系统（北斗一号）伽俐略系统（GAILILEO）19

7、57年10月，世界上第一颗人造地球卫星由前苏联成功发射，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，迅速地跨入了一个崭新的时代。7/27/202110GPS技术与应用一、子午卫星导航系统（TRANSIT）子午卫星导航系统，又称多普勒卫星定位系统，它是58年底由美国海军武器实验室开始研制，于64年建成的“海军导航卫星系统”（NavyNavigationSatelliteSystem）。这是人类历史上诞生的第一代卫星导航系统。1967年7月该系统由军方解密供民间使用。此后用户数量迅速增长，最多达

8、9.5万户，而军方用户最多时只有650个，不足总数的1%，可见因生产的需要民间用户远远大于军方。7/27/202111GPS技术与应用系统组成卫星星座由六颗独立轨道的极轨卫星组成，轨道倾角i=90°；卫星运行周期为T=107min；卫星高度约为H=1075km。地面系统地面设有4个卫星跟踪站；1个计算中心；1个控制中心；2个注入站；1个天文台（海军天文台）。7/27/202112GPS技术与应用技术特点定轨精度广