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GNSS——Global Navigation Satellite System 全球导航卫星系统缩写 GNSS——美国GPS、俄罗斯GLONASS 中国Compass(北斗)、欧盟Galileo(伽利略) 已投入商业运行的卫星定位测量系统—— 美国GPS，俄罗斯GLONASS。 2012年10月25日,我国发射第16颗北斗卫星(5+30) “北斗”系统将于2012年前具备亚太地区服务能力 2020年左右具备覆盖全球的服务能力。 1) GPS GPS始建于1973年，1994年投入运营 24颗卫星均匀分布在6个相对于赤道倾角为 55o的近似圆形轨道上，每个轨道有4颗卫星运行 卫星距地球表面的平均高度——20181km 运行速度——3800m/s，运行周期——11h58min2s 每颗卫星可覆盖全球38％的面积 卫星的分布，可保证在地球上任意地点、任何时刻 高度15o以上的天空能同时观测到4颗以上卫星。 GPS卫星星座(6轨道×4颗=24颗) GPS卫星 GPS卫星 GPS卫星 美国必威体育精装版型GPS卫星——洛马公司GPS-III卫星 2010年6月发射入轨，定位精度提高2倍。 美国必威体育精装版型GPS卫星——波音公司GPS-IIF卫星 2010年5月发射入轨，定位精度提高2倍。 2) GLONASS GLONASS始建于1976年，2004年投入运营 设计使用24颗卫星均匀分布在3个相对于赤道的 倾角为64.8o的近似圆形轨道上 每个轨道上有8颗卫星运行 它们距地球表面的平均高度——19061km 运行周期——11h16min。 GLONASS卫星星座(3轨道×8颗=24颗) GLONASS卫星 GLONASS卫星 GLONASS-M卫星模型 3) Compass(北斗) 5颗静止轨道卫星，30颗非静止轨道卫星组成 提供两种服务——开放服务和授权服务 开放服务——服务区免费提供定位,测速和授时服务 定位精度——10m，授时精度——50ns 测速精度——0.2m/s 2012年12月27日开始正式为亚太区域提供导航服务 预计2020年左右具备覆盖全球的服务能力。 Compass卫星运行轨道 Compass卫星 Compass卫星 西昌卫星发射中心“长征三乙”运载火箭发射 第16颗北斗导航卫星(2012年10月25日23时33分) 4) 欧盟Galileo系统 2002年3月24日欧盟决定研制组建自己的 民用卫星导航定位系统—— Galileo系统 Galileo卫星——27颗工作卫星+3颗备用卫星 30颗卫星均匀分布在3个轨道面,运行周期12h 卫星高度23616km,轨道倾角56o,总投资34亿欧元 2005年12月28日第一颗Galileo试验卫星进入轨道 2006年1月12日,卫星开始向地面发送信号。 Galileo系统是一种多功能的卫星导航定位系统 有公开服务,安全服务,商业服务,政府服务功能 只有前两种服务是自由公开的 后两种服务需要经过批准后才能使用。 Galileo卫星运行轨道 欧盟Galileo卫星 欧盟Galileo卫星 欧盟Galileo卫星 8.1 GPS概述 GPS定位原理——空间测距交会 P点安置GPS接收机，接收卫星发射的测距码信号 在接收机时钟控制下 解出测距码从卫星→接收机的时间——Δt 乘光速c、加卫星时钟与接收机时钟不同步改正 算出卫星→接收机的空间距离—— vt——卫星钟差，vT——接收机钟差 GPS测距方式——单程测距 接收机接收到的测距信号不再返回卫星 接收机直接解算传播时间Δt 并算出卫星→接收机的距离。 要求卫星和接收机时钟严格同步 卫星在严格同步时钟控制下发射测距信号 实际卫星钟与接收机钟不严格同步——钟误差 两个时钟不同步对测距结果的影响——c(vT－vt) 卫星广播星历含卫星钟差vt——已知 接收机钟差vT未知——观测方程解算 卫星→接收机的空间距离—— 未考虑大气电离层，对流层折射误差影响 不是卫星→接收机的几何距离——伪距 测距时刻——ti 接收卫星Si广播星历解算出—— Si在WGS-84坐标系的三维坐标——xi，yi，zi 则Si卫星→P点的空间距离—— 伪距观测方程—— 4个未知数——xP，yP，zP，vT 应同时锁定4颗卫星观测，解算。 观测A，B，C，D四颗卫星的伪距方程—— 解方程算出P点坐标——xP，yP，zP 8.2 GPS的组成 工作卫星，地面监控系统，用户设备。 1) 地面监控系统 卫星广播星历包含描述卫星运动及其轨道的参数 每颗卫星广播星历由地面监控系统提供 地面监控系统——1个主控站,3个注入站,5个监测站 (1) 监测站 主控站控制的数据自动采集中心 设备——双频GPS接收机、高精度原子钟 气象参数测试仪、计算机 功能——对GPS卫星信号