二、GPS介绍.ppt

GPS 一、GPS全球定位系统简介 GPS全球定位系统叫做Global?Position?System开头字母的缩写。它是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资近200亿美元，于1994年全面建成的利用导航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。它是继阿波罗登月计划、航天飞机后的美国第三大航天工程。如今，GPS已经成为当今世界上最实用，也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。 GPS ?二、GPS发展历程????GPS实施计划共分三个阶段：????第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。????第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。?? GPS ?第三阶段为实用组网阶段。1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，表明GPS系统进入工程建设阶段。1993年底实用的GPS网即（21+3）GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。 GPS 三、GPS组成 GPS系统主要包括有三大组成部分即空间星座部分、地面控制部分和用户设备部分。????GPS系统的空间部分由24颗GPS工作卫星所组成，这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座，其中21颗为可用于导航的卫星，3颗为活动的备用卫星，均匀分布在6个轨道面上，地面高度为20000余公里，轨道倾角为55度，扁心率约为0，周期约为12小时。 GPS 卫星向地面发射两个波段的载波信号，载波信号频率分别为1.57542GHz（L1波段）和1.2276GHz（L2波段），卫星上安装了精度很高的原子钟（铯钟或氢钟其稳定度可达10-12至10-14量级），以确保频率的稳定性，在载波上调制有表示卫星位置的广播星历，用于测距的C/A代码和P代码，以及其它系统信息，能在全球范围内，向任意多用户提供高精度的、全天候的、连续的、实时的三维测速、三维定位和授时。 GPS 每颗卫星在L波段的两个频率上(L1=1.57542GHz,L2=1.2276GHz)连续发射用C/A代码、P代码调制的扩频信号。为了接收来自卫星的信息，GPS接收机必须了解各个卫星的固有代码。使用在标准测位用叫做C/A代码，为了补足高精度测位所使用的P代码，也使用了C/A代码。所谓C/A是Clear?and?Acquisition或Coarce?and?Acquisition的简称，P是Precision或Protect的意思。 GPS ? C/A代码每1ms重复一次(位率1.023MHz,L2上不用)。P代码(主要为军用)每七天重复一次（位率10.23MHz），卫星发射功率约35W因此到达地面的信号强度可达-105——-125 dbm。 地面控制部分是整个系统的中枢，由美国国防部JPO管理，它由分布在全球的一个主控站、三个信息注入站和五个监测站组成。对于导航定位来说，GPS卫星是一动态已知点。 GPS 卫星的位置是依据卫星发射的星历——描述卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。 GPS 地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准——GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间，求出时钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。GPS的空间部分和地面监控部分是用户广泛应用该系统进行导航和定位的基础，均为美国所控制。 GPS 用户设备部分主要由以无线电传感和计算机技术支撑的GPS卫星接收机和GPS数据处理软件构成。GPS卫星接收机能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出观测站的三维位置，甚至三维速度和时间，最终实现利用GPS进行导航和定位的目的。 GPS 四、GPS测量原理????GPS定位是利用三点定位原理，即知道未知点距离已知点的距离，未知点必然位于以已知点为球心的，距离为半径的球上，测出未知点和三个已知点的距离，则未知点在三个球圆周的相交处（为两个点时，因有接收方向，故有一个处于接收背面的点可以舍去），从而准确的测出未知点的位置。? GPS ???GPS接收机收到来自卫星无线电波的信号，根据电波到达所需要的时间，测出距卫星的距离（s