07章节卫星定位测量.ppt

09 November 1999 Geodesy Workshop 09 November 1999 Geodesy Workshop NIMA/PSOMAS 第7章 卫星定位测量  卫星定位技术发展的回顾 1、GLONASS GLONASS GPS/GLONASS系统参数比较 2、Galileo 欧盟为何重视伽利略计划 Galileo计划概况 3、北斗系统 7. 2 GPS 构成 （1）GPS卫星星座（空间部分） （2）地面监控系统（地面控制部分） （3）GPS信号接收机（用户设备部分） * * 7.1 卫星导航定位系统概述 一. 全球定位系统 G P S —— Global Positioning System 定义：GPS是美国研制的新一代卫星导航定位系统，可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。 1957年世界上第一颗人造地球卫星发射成功，40年来，人造地球卫星技术在通信、气象、资源勘察、导航、遥感、大地测量、地球动力学、天文学和军事科学等众多领域，得到了极广泛应用。 人造地球卫星的出现，首先引起了各国军事部门的高度重视。1958年底，美国海军武器实验室，开始着手建立为美国海军舰艇导航的卫星系统，即“海军导航卫星系统”（Navy Navigation Satellite System——NNSS）。由于该系统卫星都通过地极，也称“子午(Transit)卫星系统”。1964年该系统建成，并在美国军方启用。1967年美国政府批准该系统解密，提供民用。该系统不受气象条件的限制，自动化程度高，具有良好的定位精度。 尽管NNSS在导航技术的发展中具有划时代的意义，但由于该系统卫星数目少（5-6颗），运行轨道低（1000km ）,观测时间长（1.5小时），无法提供连续实时三维导航，同时获得一次导航解的时间长，难以满足军事要求，尤其是高动态目标（飞机、导弹等）导航要求。而从大地测量看，定位速度慢，一个测站一般平均观测1-2天；精度低，单点定位精度3-5m，相对定位精度1m，使得在大地测量和地球动力学研究方面的应用，也受到很大限制。 为满足军事和民用对连续实时和三维导航的迫切要求，1973年美国国防部开始组织陆海空三军，共同研究建立新一代卫星导航系统的计划，这就是目前所称的“导航卫星授时测距/全球定位系统”（Navigation Satellite Timing and ranging / Global Positioning System）简称全球定位系统（GPS）。 为使GPS具有高精度连续实时三维导航和定位能力，以及良好的抗干扰性能，在设计上采取了若干改善措施。 GPS系统的特点 全球性连续覆盖，全天候工作 定位精度高 观测时间短 测站间无需通视 可提供三维坐标 操作简便 功能多，用途广 非特许用户对美国限制性政策的措施 GLONASS 全球导航卫星系统 Galileo系统 北斗系统：我国的第一代卫星导航系统 类似于GPS，是俄罗斯以空间为基础的无线电导航系统 其前身CICADA与子午系统同期，于1965年设计，有12 颗卫星； 20世纪70年代中期开始启动GLONASS计划 1982年10月12日发射第一颗GLONASS卫星 1996年1月18日，完成24颗卫星的布局，卫星具备完全工作能力 由于经济原因，现在天空上的GLONASS卫星仅为8颗。 GPS GLONASS 卫星星座 21+3 21+3 轨道平面 6 个轨道面 3 个轨道面 轨道倾角 55 。 64.8 。 轨道高度 20,200km 19,123km 运行周期 11 小时 58 分钟 11 小时 15 分钟 星历数据 轨道开普勒根数 地心直角坐标 卫星寻址 CDMA （码分多址） 不同的卫星采用不同的 PRN 码加以区分 FDMA （频分多址） （ L1 ） 1602+k ?/16 MHz （ L2 ） 1246+k ?/16MHz 载波频率 L1 ： 1575.42MHz L2 ： 1227.6MHz 1602.5625MHz~1615.5MHz 1246.4375MHz~1256.5MHz 基准坐标系 WGS-84 PZ-90 测距码 伪随机噪声码 伪随机噪声码 码元数 1023 bit 511 bit 码周期 1 ms 1 ms 码频率 1.023 MHz 0.511 MHz 时间基准 GPS 时统，与 UTC 保持一定 的差值，无跳秒 GLONASS 时统，经常调整与 UTC 保持一致，有跳秒 导航电文 37500 bits ，持续 750 秒 7500 bits ，持续 150 秒 背景：GLONASS在轨卫星缺失，GPS独霸市场