第三篇 卫星导航综述.ppt

第三篇 卫星导航原理;§3.1 卫星导航基本设计思想的由来; 后来，在该应用物理实验室工作的另外两名研究人员Frank T.Mcclure博士和Richard B.Kershner提出了与此相反的设想，即如果已经准确知道了卫星的运行轨道，那么只要在地面上用接收机测量出卫星电波中的多普勒频移，便可以确定出观测者在地球上的位置。这就是卫星导航系统的基本设计思想。; 卫星导航就是天文导航与无线电导航的结合物，不过是把无线电导航台放在人造地球卫星上罢了。 目前影响最大的卫星导航系统有GPS卫星导航系统和GLONASS卫星导航系统。另外还有欧空局的伽利略卫星导航系统、我国的北斗II卫星导航系统、日本“准天顶”卫星导航系统以及印度的卫星导航计划。;§ 3.2 GPS卫星导航系统概述;;;GPS(Global Positioning System)是美国研制的新一代卫星导航定位系统。是一种可以定时和测距的空间交会定点导航系统，它可以向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置，三维速度和时间信息，满足军事部门和民用部门的需求。;?1973年12月美国开始建立新一代的卫星导航系统——GPS全球定位系统 （Global Positioning System) ?该系统分三个阶段进行： 1.论证方案阶段：1973年12月组成 联合办公室。 2.工程研制阶段：1978年2月22日第 一颗GPS试验卫星发射成功。;3.生产作业阶段： 1989年2月14日第一颗GPS工作卫星 发射成功。 1994年6月完成第二代卫星发射。 1996年开始发射第三代（Block IIR) 卫星。 ; 名称 代别;GPS BLOCK II R 卫星：;(一)GPS相对于其它导航系统的特点 1.全球地面连续覆盖。 2.功能多，精度高。 3.实时定位速度快。 4.抗干扰性能好，必威体育官网网址性强。;(二)GPS应用于定位方面的特点 1.观测站之间无需通视。 2.定位精度高。 3.观测时间短。 4.提供三维坐标。 5.操作简便。 6.全天候作业。;3.2.2 GPS定位系统的组成; 这三部分有各自独立的功能和作用，对于整个全球定位系统来说，它们都是不可缺少的。;GPS卫星星座组成;GPS系统的空间部分由GPS卫星组成，称为卫星星座。 卫星星座的分布设置要保证地球上任何地点，任何时刻可以???时观测到高度角15度以上的至少四颗卫星。;GPS星座参数;GPS卫星的基本功能;GPS地面监控部分;1、 监测站：是主控站直接控制下的数据自动采集中心。站内设有双频GPS接收机、高精度原子钟、计算机1台和若干台环境数据传感器。观测资料由计算机进行初步处理，存储并传输到主控站，以确定卫星轨道。 2、 主控站 除协调和管理地面监控系统外，主要任务： 1）根据本站和其它监测站的观测资料，推算编制各卫星的星历、卫星钟差和大气修正参数，并将数据传送到注入站。 2）提供全球定位系统的时间基准。各监测站和GPS卫星的原子钟，均应与主控站的原子钟同步，测出其间的钟差，将钟差信息编入导航电文，送入注入站。 3）调整偏离轨道的卫星，使之沿预定轨道运行。 4）启用备用卫星代替失效工作卫星。;3、注入站： 主要设备为1台直径3.6m的天线、1台S波段发射机和1台计算机。主要任务是在主控站的控制下，将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等，注入到相应卫星的存储系统，并监测注入信息的正确性。 整个GPS系统的地面监控部分，除主控站外均无人值守。各站间用现代化通讯网络联系，在原子钟和计算机的驱动和控制下，实现高度的自动化标准化。;地面监控系统流程图;GPS地面控制部分的作用;GPS用户设备部分;3.2.3 美国对利用GPS的限制政策 美国实行所谓“选择可用性”— SA政策 (Selective Availability) 提供两种定位服务方式： 1.精密定位服务(PPS)—P码 (精码) 2.标准定位服务(SPS)—C/A码(粗码) （二)用户摆脱SA限制政策的措施： 1.建立独立的GPS卫星测轨系统； 2.加强GPS差分定位技术的研究与开发； 3.开发GPS/GLONASS兼容接收机 4.建立独立的卫星导航与定位系统。;§ 3.3 GPS的时空参考系统;3.3.1 坐标系参考系统;对于GPS卫星，坐标基准是天球坐标系 对于用户，坐标基准是地球坐标系