无线定位系统原理与应用幻灯片.ppt

09 November 1999 Geodesy Workshop 09 November 1999 Geodesy Workshop NIMA/PSOMAS 无线定位系统原理与应用 GPS概述 GPS概述 三个阶段： 1974～1978年，方案论证 1979～1987年，系统论证 1988～1993年，试验生产 总投资200亿美元。 BlockⅠ型实验卫星 BlockⅡ型和BlockⅡA型工作卫星 BlockⅡR和BlockⅢ型改善型工作卫星 GPS定位系统的组成 C/A码的生成 GLONASS Galileo GPS、GLONASS和Galileo系统参数比较 欧盟为何重视伽利略计划 Galileo系统的结构和组成 Galileo系统的结构和组成 1、全球设施部分 控制中心GCC：坐落在欧洲的两个Galileo控制中心是系统地面监控的核心，其主要功能是控制星座、保证卫星原子钟的同步、完好性信号的处理、监控卫星及由他们提供的服务、数据处理； 上行链路站GVS：分布于全球的上行链路站主要是用来传输往返于卫星的数据，每个上行链路站GVS包含一个进行卫星管理的TTC站和一个任务上行站MVS。TTC上行链路通过S波段发射，MVS通过C波段发射； 监测站GSS网络：分布在全球范围的GSS网络接收卫星导航信息SIS，并且检测卫星导航信号的质量，以及气象和其他所要求的环境信息。这些站将收到的信息通过通信网GCN中继传输给控制中心GCC； 全球通信网络GCN：利用地面和VSAT卫星链路，把所有地面站和地面设施连接起来。 Galileo系统的结构和组成 2、区域设施部分 区域部分是Galileo系统有机的组成部分，主要由对系统完好性实施监测的监测站IMS网络和数个进行完好性数据可以直接由该区的地面站上传至对应的Galileo卫星；另外，该部分还可以通过地球同步卫星为GPS和GLONASS系统提供相应的差分信息。 Galileo系统的结构和组成 3、当地设施部分 根据当地的特殊需要提供特别的精确性和完好性信息，以及当地差分信息。当地设施部分主要包括： 1）提供本地差分修正信号的本地精确导航设备，用户可用这些信号修正星历和种差，以及补偿对流层、电离层延迟误差； 2）提供本地差分信号的本地高精度导航设备，使用户可利用载波模糊度解修正每颗卫星的有效距离，用于修正星历和种差、补偿对流层、电离层延迟误差； 3）使用单项或双向通讯方式来协助用户确定在复杂环境下位置的本地辅助设备； 4）提供本地辅助的“伪卫星”的本地增强可用性导航设备。 Galileo系统的结构和组成 4、用户接收及终端 Galileo用户接收机及终端，其基本功能是在用户段实现Galileo系统所提供的各种卫星无线导航服务，包括直接接收Galileo的SIS信号；拥有与区域和当地设施部分提供服务的接口；与其他定位导航系统（如GPS）及通讯系统互操作等功能。 Galileo系统的信号 2002年9月， STF （Galileo信号特别工作组）公布了新的频率结构和信号设计方案。 低L波段：1164-1215MHz上的E5a、E5b信号，该频段的信号包含了与公共免费以及生命安全服务有关的导航信号； 中L波段：1260-1300MHz上的E6信号，包含的是公共授权和商业加密导航信号； 高L波段：1559-1591MHz的E2-L1-E1的信号，主要包含公共授权、有关生命安全的导航服务信号； L6频段：1544-1544.2MHz是搜寻救援服务信号的下行频段。 Galileo导航系统的优越性 从系统概念设计开始就非常注意系统的完备性、最大限度地保证系统的可用性，并及时地制定用户提供系统的完备性信息，使用户在使用过程中能够及时了解系统的状态和性能； Galileo系统实现了全球完好性监控，当系统信号出现问题时，系统将向用户提供及时的警告，有效地保证了整个系统的导航性能； Galileo在信号无线电频谱的选取上采取一定的技术手段，并进行了特殊处理，以提高信号的抗干扰性。 Galileo导航系统的优越性 Galileo系统的数据率更高、波段更宽、具有更出色的电离层建模技术；Galileo将提供更加完善的导航定位服务以及更高的定位精度，可为地面用户提供误差不超过1m的定位服务，定位精度按免费信号、加密且需交费信号、极密切需特许润可的信号依次提高，最高精度比GPS高10倍，即使使用免费信号定位精度也达6m。 Galileo的另外一个特点是在系统设计和整个建设过程中充分考虑系统与GPS系统的兼容性以及信息的共享性，能够与各卫星导航系统协同