GPS知识讲座选编.ppt

达博测绘;;GPS知识讲座; 一.Navigation Satellites Timing and Ranging/Global Positioning System 1. 子午仪卫星导航系统 定位原理: 多普勒效应 “单星 低轨 测速”体制 1964年投入使用，系统由6颗卫星组成,轨道倾角90度，间隔1.5小时定位一次,观测8分钟,二维位置精度优于40米。 应用: 潜艇,船舶导航;大地测量,石油物探,地球监测,高精度授时等领域。 2. GPS全球定位系统 ;“621B”和“TIMATION”计划 1973年DOD正式批准陆海空共同研制国防卫星导航系统—全球定位系统 “多星 高轨 测距”体制。 GPS系统组成： 空间部分：24颗卫星等间距分布在A B C D E F六个轨道面上，轨道倾角55度，轨道近圆形，周期11小时58分，卫星重464千克，主体呈圆形，直径1.5米。 地面部分：四个监控站 一个上行注入站和一个主控站。监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将数据传送到主控站；主控站收集各监控站对GPS卫星的全部数据，利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟差改正值 ；外推一天以上的卫星星历及钟差并按一定的格式转化成导航电文。上行注入站在每颗卫星运行到上空时把这类导; 航数据及主控站的指令注入卫星，每天进行一次。 用户接收机 接收卫星信号获得伪距和导航电文以及接收机本振产生的信号相位与卫星信号的相位之差。 1973年始建至1994年结束，历经二十年耗资三百多亿美元，共发射39颗卫星（Block I 15颗，Block II 24颗）保证在世界任何地方至少同时看到4颗卫星。 3. GLONASS全球定位系统 GLONASS是GLObal NAvigation Satellite System(全球导航卫星系统)的字头缩写，是前苏联从80年代初开始建设的与美国GPS系统相类似的卫星定位系统，也由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。现在由俄罗斯空间局管理。GLONASS系统的卫星星座由24颗卫星组成，均匀分布在3个近圆形的轨道平面上，每个轨道面8颗卫星，轨道高度19100公里，运行周期11小时15分，轨道倾角64.8°。; 　　 与美国的GPS系统不同的是GLONASS系统采用频分多址(FDMA)方式，根据载波频率来区分不同卫星,GPS是码分多址??CDMA），根据调制码来区分卫星）。截止2001年1月10日为止尚有10颗GLONASS卫星正在运行。每颗GLONASS 卫星发播的两种载波的频率分别为: L1=1,602+0.5625k(MHz)和L2=1,246+0.4375k(MHz)， 其中:k=1～24为每颗卫星的频率编号。所有GPS卫星的载波的频率是相同，均为L1=1575.42MHz和L2=1227.6MHz。 GLONASS卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码：S码和P码。俄罗斯对GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策; GLONASS系统单点定位精度水平方向为16m，垂直方向为25m。整量质量1400kg，设计轨道寿命5年。第一颗GLONASS卫星于1982年10月12日发射升空。到目前为止,共发射了80余颗GLONASS卫星，最近一次是2000年10月13日发射了三颗卫星。截止2001年1月10日为止尚有10颗GLONASS卫星正在运行。为进一步提高Glonass系统的定位能力，开拓广大的民用市场，俄政府计划用4年时间将其更新为Glonass-M系统。内容有：改进一些地面测控站设施；延长卫星的在轨寿命到8年；实现系统高的定位精度：位置精度提高到10～15m，定时精度提高到20～30ns，速度精度达到0.01m／s。 ;GPS+GLONASS系统对纯GPS系统的改进 1) 可见卫星数增加一倍 2) 缩短解载波相位整周模糊度求解时间,提高生产效率 3) 提高观测结果的可靠性 4) 提高观测结果的精度 ;二.美国的政策;户可以获得三维分量上约8米的精度。 2.SA AS技术 SA技术: GPS设计 预计C/A码的定位精度为400米,但实 测的定位精度达15—40米,测速精度高达每秒零点几米,美 DOD认为这样的精度提供给用户危及到美国的安全,不能接 受,决定使用所谓的选择使用性(S