22(卫星导航系统)剖析.ppt

课题二十二、卫星导航系统 一、导航概述 二、GPS导航系统的组成 三、GPS导航系统的应用 一、导航概述 什么是导航? 我们为什么需要导航? 在您所在的城市里，想要去一个地方，这个地方你不知道，只要输入这个地方的名称，就会规划出行驶路线，而且可以先模拟导航。可以设定时间最短、路程最短、不堵车优先。可以智能寻找附近的加油站、餐厅、超市、停车场等。在长途驾车旅游中，再也不用提前问怎么走高速，哪个路口出去，只要标出目的地，设定高速路优先等，都会帮您规划出您想要去的地方的最佳行车路线。比如要从北京去新疆自驾车旅游，输入乌鲁木齐就可以。当您偏离已经选定的路线，会提示您偏离航向，同时会自动给您重新规划路线。 主要是在外出旅游、爬山、郊游等时候，用来规划路线、指示方位、记录旅游轨迹。可以在爬一个山前，使用前人的爬山轨迹。 ?GPS设备都有记录航迹功能，比如您要到桂林甚至西藏自驾车旅游，您可以下载别人的航迹，然后就不用问路，直接按照这个航迹旅行。您也可以把自己的航迹，发布到网上，和大家分享。GPS还可以用来记录您的人生轨迹，可以知道您在祖国的大江南北所走过的历程。 导航历史 导航历史 纬度和经度 航海过程 纬度和经度 纬度 经度 专业工具 航海家们早期使用的工具只能粗略的定位 六分仪 六分仪能够测量位于水平面以上物体的仰角（北极星、太阳等），经常用于寻找纬度 用来测量远方两个目标之间夹角的光学仪器。通常用它测量某一时刻太阳或其他天体与海平线或地平线的夹角﹐以便迅速得知海船或飞机所在位置的经纬度。六分仪的原理是牛顿首先提出的。六分仪具有扇状外形﹐其组成部分包括一架小望远镜﹐一个半透明半反射的固定平面镜即地平镜﹐一个与指标相联的活动反射镜即指标镜。六分仪的刻度弧为圆周的1/6。使用时﹐观测者手持六分仪﹐转动指标镜﹐使在视场里同时出现的天体与海平线重合。根据指标镜的转角可以读出天体的高度角﹐其误差约为±0.2～±1度。在航空六分仪的视场里﹐有代替地平线的水准器。这种六分仪一般还有读数平均机构。六分仪的特点是轻便﹐可以在摆动著的物体如船舶上观测。缺点是阴雨天不能使用。二十世纪四十年代以后﹐虽然出现了各种无线电定位法﹐但六分仪仍在广泛应用。 指南针 用于指引方向 航位推测法 航位推测法在长距离的航行中会带来很大误差 如果从纽约到伦敦，当旅行结束时，在95％的定位精度下，将会累积175英里的误差 早期导航工具的弱点 早期的导航工具有着众多的不确定性因素，以至于绘制的世界地图不够精确 指南针依赖于北地磁极点与北地球自传轴点重合（事实不是这样！） 地导航依靠地面地标的辅助，然后将这些地名映射到地图上来对行车进行校准 这些技术不适于海上应用 主要导航系统 惯性导航系统（INS） CNS-天球导航系统 CNS-天球导航系统 CNS-天球导航系统 典型的无线电导航系统 典型的无线电导航系统 典型的无线电导航系统 典型的无线电导航系统 典型的无线电导航系统 典型的无线电导航系统 典型的无线电导航系统 典型的无线电导航系统 罗兰-C 罗兰-C 接收机 罗兰-C 在北美的基站位置 典型的无线电导航系统 二、GPS导航系统的组成 GPS卫星导航系统的组成 GLONASS和Galileo系统 北斗卫星导航定位系统 GPS即全球定位系统（Global Positioning System）是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。 GPS是美国第二代卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。 GPS系统包括三大部分： 1.空间部分—GPS卫星星座； 2.地面控制部分—地面监控系统； 3.用户设备部分—GPS信号接收机。 （1）GPS卫星星座 1.工作卫星 GPS工作卫星及其星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座。 24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内。 2.定位星座与间隙段 定位星座：在用GPS信号导航定位时，为了解算测站的三维坐标，必须观测4颗 GPS卫星，称为定位星座。 （2）地面监控系统 对于导航定位来说，GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射