1GPS简介介绍.ppt

一、GPS简介 §1.1 空间大地测量技术概述和GPS的产生 §1.2 GPS系统组成和作用 §1.3 用户接收机分类 §1.4 GPS定位基本原理 §1.5 美国政府的GPS政策 §1.1 空间大地测量技术概述和GPS的产生 3.常规定位方法的局限性 3.常规定位方法的局限性 2）观测点之间需要保证通视 需要修建觇标/架设高大的天线 边长受到限制 观测难度大 效率低：无用的中间过渡点 3.常规定位方法的局限性 5) 受系统误差影响大，如地球旁折光 6) 难以确定地心坐标等全球通用坐标 （一）什么是GPS？ （二）卫星导航的发展历史 （二）卫星导航的发展历史 （1）卫星激光测距--- Satellite Laser Ranging （三）美国海军导航卫星系统（TRANSIT SYSTEM） 海军导航卫星系统（NNSS-Navy Navigation Satellite System 因卫星轨道为极地轨道，也称为Transit（子午卫星系统） 因利用多普勒效应进行导航定位，也称为卫星多普勒定位系统 1.子午卫星系统组成 空间部分 卫星：发送导航定位信号（信号：4.9996MHz ? 30 = 149.988MHz；4.9996MHz ? 80 = 399.968MHz；星历） 卫星星座 – 由6颗卫星构成，6轨道面，轨道高度1075km 地面控制部分 包括：跟踪站、计算中心、注入站、控制中心和海军天文台 用户部分 多普勒接收机 2.子午卫星系统应用领域及精度 3.子午卫星系统及其局限性 系统缺陷 卫星少，观测时间和间隔时间长，无法提供实时导航定位服务 导航定位精度低 卫星信号频率低，不利于补偿电离层折射效应的影响 卫星轨道低，难以进行精密定轨 4.子午卫星系统小资料 （四）GPS卫星定位系统的提出 （五）GPS系统发展过程 （六）GPS卫星定位系统现状 §1.2 GPS系统组成和作用 （三）用户设备部分 接收机构成： 天线和前置放大器 跟踪和接收单元（锁相环） 处理和计算单元 存储单元 控制和显示单元 电源单元 天线类型 相位中心 平均相位中心与几何中心 相位中心的偏移 相位中心偏移的消除：归心改正、消去法 天线高 – 标志至平均相位中心所在平面的垂直距离 接收单元 接收（信号）通道 定义：接收机中用来跟踪、处理、量测卫星信号的部件，由无线电元器件、数字电路等硬件和专用软件所组成。 类型：根据信号跟踪方式：序惯通道、多路复用通道和多通道；根据工作原理：码相关通道、平方通道等 存储器 微处理器 作用：数据处理、控制 输入输出设备 电源 §1.3 用户接收机分类 按用途分： 测地型、导航型、授时型、姿态测量型 导航型：一般采用伪距单点定位，定位精度较低，体积小、价格低廉，广泛用于船舶、车辆、飞机等运动载体的实时定位及导航。按应用领域又分：手持型、车载型、航海型、航空型以及星载型。 测地型：主要采用载波相位观测值进行相对定位，定位精度较高，一般相对精度可达±（5 mm＋10-6×D）。这类仪器构造复杂，价格昂贵。主要用于精密大地测量、工程测量、地壳形变测量等领域。分为单频机和双频机两种： 授时型：利用GPS卫星提供的高精度时间标准进行授时，常用于天文台授时、电力系统、无线电通讯系统中的时间同步等。 姿态测量型：可提供载体的航偏角、俯仰角和滚动角，主要用于船舶、飞机及卫星的姿态测量 按使用的GPS信号种类分： C/A-码、P-码、载波相位 整机和OEM板 单频、双频、三频 §1.4 GPS定位基本原理 §1.5 美国政府的GPS政策 SPS与PPS SPS – 标准定位服务 使用C/A码，民用 2DRMS水平=100 m 2DRMS垂直=150-170 m 2DRMS时间=340 ns PPS – 精密定位服务 可使用P码，军用 2DRMS水平=22 m 2DRMS垂直=27.7 m 2DRMS时间=200 ns 星座卫星颗数 24（21+3） 工作卫星均匀分布在6个近圆形轨道面内 每个轨道面上有4颗卫星 卫星轨道面相对地球赤道面的倾角 55° 各轨道平面升交点的赤经相差60°，同一轨道上两卫星之间的升交角距相差90° 运行周期: 11小时58分 轨道高度: 20,183公里 载波频率(Mhz): L1:1575.42, L2:1227.60 调制码: 伪随机噪声码: C/A, P 每颗卫星上载有2个铷原子钟和2个铯原子钟，稳定性高达 10-12 ～ 10-13 每颗卫星广播L1和L2波段的载波信号，包括卫星轨道信息、时间信息及辅助信息 接收和储存由地面监控系统发射来的导航信息 接收并执行地面监控系统发送的控制指令，如调整