解密GPS.pptx

6.1 解密上帝之眼 ----全球定位系统GPS或许他还有救关键是赶快找到他主要内容一、GPS的基本原理及三大组成部分二、美国的GPS政策三、其他卫星导航定位系统的概况四、GPS接收机的分类五、GPS与RFID的应用前GPS时代一、GPS的基本原理及三大组成部分 全球卫星定位系统是利用卫星星座(通信卫星)、地面控制部分和信号接收机对对象进行动态定位的系统。GPS能对静态、动态对象进行动态空间信息的获取，快速、精度均匀、不受天气和时间的限制反馈空间信息。地球表面三维坐标经度、维度、高度定位的工作原理（以平面为例）小张在北京迷路了，只好向别人问路，被告知此地距甲地（天安门）10公里，由此推测小张可能在以天安门为圆心，以10公里为半径的圆周上的任何一点。可是究竟是哪一点却不得而知。只好再次询问，得知此地同时距乙地（鸟巢）15公里，综合这两条信息，范围被缩小到两个点。第三次询问得知该处距丙地（颐和园）5公里，这时便能很清楚地知道自己的所在位置。由此看来根据三角计算法则，只要知道某未知地距其他三个已知地的距离，就可以推算该处精确的二维位置，再加上一个空间高度的已知值便能很容易确定它在三维空间的位置。如何测量卫星到我的距离呢？GPS测距的工作原理GPS接收机接收来自卫星的无线电波信号，根据电波到达所需的时间测出卫星距离。S=t.ct是电波到达所需的时间，c为电磁波的速度，约为30,000km/s如何保证时间的精确度呢？不好意思，时间慢了 千分之一秒 距离差了 300km影响GPS定位精度的因素主要是时间在GPS系统中规定以铯原子的振动频率9.192 631 770GHz为基准进行时间的精确划分，以此刻画的时刻叫原子时。每台GPS卫星上确保有2台原子钟。卫星上的时钟采用铯原子钟或铷原子钟，计划未来用氢原子钟。（二） GPS的基本组成部分太空卫星部份：由 24 颗绕极使用卫星所组成，分成六个轨道，运行于约 20200 公里的高空，绕行地球一周约 12 小时。每个卫星均持续着发射载有卫星轨道数据及时间的无线电波，提供地球的各种接收机用。地面管制部份：这是为了追踪及控制上述卫星运转，所设置的地面 管制站，主要工作为负责修正与维护每个卫星能保持正常运转的各项参数数据，以确保每个卫星都能提供正确的讯息给使用者接收机来接收；使用者接收机：追踪所有的 GPS 卫星，并实时地计算出接收机所在 位置的坐标、移动速度及时间，各种蓝牙 GPS 即属于此部份。空间部分：提供星历和时间信息发射伪距和载波信号提供其它辅助信息地面控制部分：解算中心控制参数实现时间同步跟踪卫星并进行定轨用户部分：接收并测定卫星信号记录原始数据得到导航定位信息1．GPS工作卫星及定位星座 GPS工作卫星及定位星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记做(21+3)GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角度为55度，各个轨道平面之间相距60度，即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度，轨道平面的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到4颗，最多可以见到11颗。GPS卫星作用：接收、存储导航电文生成用于导航定位的信号（测距码、载波）发送用于导航定位的信号（采用双相调制法调制在载波上的测距码和导航电文）接受地面指令，进行相应操作其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。主要设备太阳能电池板原子钟（2台铯钟、2台铷钟）信号生成与发射装置Block IIABlock IIRBlock IIABlock IIRBlock IIFBlock IIRGPS卫星GPS地面管制部份GPS 地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监控站组成。主控站位于美国本土科罗拉多州斯平士的联和空间执行中心。三个注入站分别设在大西洋的阿森松岛、印度洋的狄哥迦西亚和太平洋的卡瓦加兰。五个监控站除了位于主控站和三个注入站之处的四个站以外，还有设在夏威夷的一个监控站。主控站的任务是搜集、处理本站和监测站收到的全部资料，计算出每颗卫星的星历和GPS时间系统，将预测的卫星星历、钟差、状态数据以及大气传播改正编制成导航电文传送到注入站。三个注入站分别设在大西洋的阿林松岛、印度洋的迪戈加西亚岛和太平洋的卡瓦加兰。任务是将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器。每天注入三次，每次注入14天的星历。此外，注入站能自动向主控站发射信号，每分钟报告一次自己的工作状态。五个监测站均用GPS信号接收机对每颗可见卫星每6分钟进行一次伪距测量和积分多普勒观测，采集气象要素等数据。在主控站的遥控下自动采集定轨数据并进行各项改正，每15分钟平滑一次观测数据，依此推算出每2分钟间隔的观测值，然后将数据发送给主控站。3．GPS信号接收机 GPS信号接收机能够捕获到按一定卫星高度截止角所