GPS座标系统WGS84座标系统.ppt

GPS列車振動測定器在軌道養護管理之應用 GPS系統意義說明 英文全稱「Navigation Satellite Timing and Ranging GPS」 簡稱NAVSTAR，翻譯成中文導航星 一般使用英文字GPS代表這系統 GPS為Global Positioning System簡稱 直接翻譯為全球(衛星)定位系統 利用此系統精確定義空間一個點的坐標 全球衛星定位系統簡介 GPS系統意義、架構 GPS定位基本觀念 GPS的組成、頻率、訊號 GPS座標系統 WGS84 1984世界大地基準 TWD67 1967台灣大地基準 TWD97 1997台灣大地基準 GPS衛星在空中的運行軌道 GPS定位系統包括三部份 一、太空部分： 衛星 二、控制部分：追蹤衛星、控制衛星 運轉軌道、傳送數據給 衛星(5個衛星監測站、1個主控站及3個發射站組成) 三、使用者部分：接收儀 GPS定位系統之架構 一、太空部分 GPS目前共用24顆工作衛星及3顆備用衛星 配置於六個軌道面上，每個軌道布放四顆衛星 高度20,200公里，每顆衛星可覆蓋地面38% 運轉一週要11小時58分，故一天繞地球運行二圈。 衛星軌道相對於地球赤道面的傾角為 55 ° 軌道平面升交點的赤經相差 60 ° 精確定位要能收到至少四顆衛星的訊號 衛星數量越多，定位精度越高 二、控制部分 一個主控制站 科羅拉多斯普林斯（Colorado Springs） 三個地面天線 五個監控站 科羅拉多斯普林斯（Colorado Springs）、夏威夷（Hawaii）、關島（Kwajalein）、阿森松島（Ascension Island）及迪戈加西亞（Diego Garcia）等五處 主控制站及五個監控站分布 監控站之功能 每個監測站均有一部GPS雙頻接收儀（L1、L2）、標準原子鐘、氣象感測器及資料處理器 監測站座標均經前美國國防製圖局精密測量而得。 每個監測站24小時連續追蹤觀測每一顆衛星，並將每1.5秒之虛擬距離觀測量及觀測所得的氣象資料及電離層資料聯合求解得每15分鐘一組之勻化數據（Smoothed measurements），再將資料傳送回主控制站。 主控制站之功能(一) 蒐集數據：蒐集各監測站所測得的虛擬距離與積分都卜勒觀測值、氣象要素、衛星時鐘和工作狀態的數據及監測站本身的狀態數據。 計算導航訊息：計算每一顆衛星的星曆、時鐘改正、狀態數據、衛星信號的大氣傳播改正數據，依一定的格式編制成導航訊息，傳遞給地面天線。 主控制站之功能(二) 診斷狀態：監測整個地面監測系統是否正常運作，檢查傳遞到地面天線將發送給衛星的導航訊息是否正確，監測衛星是否正常傳送導航訊息給使用者。 調度衛星：當GPS衛星偏離軌道位置太遠時，主控制站可以對它進行軌道修正，當某顆衛星失效時，主控制站可以調度備用衛星來取代。 三、使用者部份 使用者部份所指的就是能接收GPS衛星訊號及資料處理的接收儀 依其組成部分及功能可分 軟體部分 硬體部分 GPS定位基本觀念 GPS衛星測量乃利用GPS衛星發射之無線電訊號，以測定點位的三度空間座標之定位系統，基本上為距離的量測，即量測未知點（接收儀）與已知位置的衛星之間的瞬時距離 ( 即所謂後方交會的原理 ) ，並依據 差分法 平差計算座標進行定位。 GPS組成的頻率 GPS組成的頻率： L1 、 L 2 兩種。 L1 ：波長 19.03公分 頻率 1575.42 MHz(10.23MHz*154) L2 ：波長 24.42公分 頻率 1227.60 MHz (10.23MHz*120) GPS的訊號 L1和L2上又分別調製成多種信號 C/A碼：調製在L1載波上，可用其PRN號來區分衛 星它們。C/A碼是普通用戶用以測定測站 到衛星間的距離的一種主要的信號。 P碼：調製在L1和L2載波上，在實施AS(ANTI-SPOOFING)時，P碼加W碼成為必威体育官网网址的Y碼，此時，一般用戶無法利 用P碼來進行導航定位。 導航訊息：調製在L1載波上，包含有GPS衛星的軌 道參數、衛星時鐘改正數和其他一些系統參 數。用戶一般需要利用此導航資訊來計算某 一時刻GPS衛星在地球軌道上的位置，導航 訊息也被稱爲廣播星曆。 GPS的訊號 GPS觀測量 虛擬距離觀測量：使用PRN電碼來進行距離的量測；C/A code、P code 優點：處理簡單，定位要求低