仪科概论 导航与定位.docVIP

导航与定位 —— 在古时候，人们利用太阳，北极星和指南针确定方向，利用特定的建筑物和地理特征（如已命名的山峰、河流、湖泊等）来确定位置。20 世纪初无线电技术的兴起，给导航定位技术带来了根本性的变革。人们开始采用无线电导航仪代替古老的磁罗盘。由于无线电波不受天气好坏的影响，它在白天夜里都可以传播，所以信号的收、发可以全天候。用无线电导航的作用距离可达几千公里，并且精度比磁罗盘高，因此被广泛使用。但是，无线电波在大气中传播几千公里过程中，受电离层折射和地球表面反射的干扰较大，所以，它的精度还不是很理想。正因为如此，人们请求卫星来帮忙。卫星定位导航，是由地面物体通过无线电信号沟通自己与卫星之间的距离，再用距离变化率计算出自己在地球或空间的位置，进而确定自己的航向。 导航技术的产生、发展及作用 全球定位系统(GPS)可在全球范围内全天候为海上、陆上、空中和空间用户提供连续的、高精度的三维定位、速度和时间信息，使船舶、飞机和汽车等运载工具的导航与定位发生了划时代的变革 GPS系统的组成 GPS卫星（空间星座部分）------24颗卫星 GPS卫星功能： 接收和存储由地面监控站发来的导航信息，接收并执行监控站的控制指令； 卫星上设有微处理机，进行部分必要的数据处理工作； 通过星载的高精度铷钟、铯钟产生基准信号和提供精密的时间标准； 向用户发送导航电文； 包括： 两种载波（L1 和L2） 调制在L1上的伪噪声码C/A码（Coarse Acquisition Code粗捕获码） 调制在L1和L2上的伪噪声P码(Precise Code精码) 在地面监控站的指令下，通过推进器调整卫星的姿态和启用备用卫星。 地面监控系统（地面监控部分） ------- 1个主控站、3个注入站、5个监测站 GPS接收机（用户部分） GPS的基本特点在各个领域中的应用 GPS的基本特点 全球全天候定位 定位精度高 观测时间短 测站间无需通视 仪器操作方便 可提供全球统一的三维地心坐标 GPS在各领域中的应用 交通运输业：航运、航空有哪些信誉好的足球投注网站,陆路交通（车辆导航、监控）,船舶远洋导航和进港引水 测量中的应用：建立和维持全球性的参考框架，板块运动和监测，建立各级国家平面控制网，布设城市控制网、工程测量控制网，进行各种工程测量，在航空摄影测量、地籍测量、海洋测量中的应用 其他领域：精细农业,遥感,卫星定轨,资源勘探,个人旅游及野外探险,电力、广播、电视、通讯等网络的时间同步、时间传递 全球导航定位系统的格局 目前全球的卫星导航系统除了美国的GPS系统以外，还有欧洲的“伽利略”、俄罗斯的“格洛纳斯”、中国的“北斗”等全球卫星导航定位系统也在加快发展。 GPS时间系统 时间的概念 时间包括时刻（绝对时间）与时间间隔（相对时间）两个概念 世界时 恒星时 以春分点连续两次经过本地子午线的时间间隔为一恒星日，含24恒星小时。分真春分点地方时、真春分点格林威治时、平春分点地方时、平春分点格林威治时四种。 真太阳时与平太阳时（GAMT） 真太阳连续两次通过测站上中天所经历的时间段为一个真太阳日。以平太阳连续两次经过本地子午线的时间间隔为一平太阳日，含24平太阳小时。 世界时 以子夜为零时起算的格林威治平太阳时，用UT0表示。与平太阳时相差12小时，即 UT0=GAMT+12h 平太阳时和世界时均以地球自转为参照，而地球自转速度是变化的，包括极移、自转速度季节性变化和逐年变慢等。1956年引入极移改正和自转速度季节性变化改正： UT1=UT0+Δλ UT2=UT1+ΔTS 加逐年变慢改正。 原子时 以铯原子基态两超精细能级的辐射跃迁定义时间尺度，以1958年1月1日零时的世界时减去0.0039秒为原点。 原子钟精度极高，目前使用的氢钟精度可达10-16。 协调世界时 尺度用原子时尺度。为了与地球自转运动相吻合，通过润秒方法尽量与世界时在时刻上接近。一年相差可达几十秒。 GPS时 尺度是原子时秒长，原点取1980年1月6日零时的协调世界时。不润秒。故与协调世界时时间差逐年增大 时间基准 以一定数目的守时设备确定，GPS时由主控站提供基准 GPS定位方式及伪距测量 伪距就是由卫星发射的测距码信号到达GPS接收机的传播时间乘以光速所得出的量测距离。 由于卫星时钟、接收机时钟的误差以及无线电信号经过电离层和对流层中的延迟，实际测出的距离与卫星到接收机的几何距离有一定差值，因此一般称量测出的距离为伪距。 用C/A码进行测量的伪距为C/A码伪距，用P码测量的伪距为P码伪距。 伪距测量观测方程 观测方程： 描述观测值与站星之间几何距离、卫星钟和接收机钟的误差、大气折射延迟、多路径效应以及相对论延迟等一系列参数之间的函数。 伪距测量观测方程 （pseudo