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GPS技术讲座 （武汉大学索佳测绘技术研究中心 赵新维） GPS发展概况 GPS是（GLOBAL POSITIONING SYSTEM）英文字头的缩写，其含义是—利用卫星的测时和测距进行导航，以构成全球卫星定位系统，国际公认将这一系统简称为GPS。 上世纪50年代末期，美国海军武器实验室委托霍布金斯大学研究美国军用舰艇导航服务的卫星定位系统，即海军导航卫星系统简称NNSS。在这一系统中，卫星轨道通过南北两极上空，所以又称为--子午卫星导航系统。该系统于1964年1月研制成功，在海上石油勘探、钻井定位、海底电缆铺设、海洋调查与测绘、海岛联测以及大地控制网的建立等方面都相继采用。 尽管NNSS系统已得到广泛的应用，并显示出巨大的优越性。但这一系统在实际应用方面却存在着严重的缺陷。 卫星数 5—6颗星 卫星高度 平均1000公里 NNSS系统 运行周期 107分钟 同一颗卫星每天通过次数最多为13次，两颗卫星通过的间隔时间0.8—1.6小时 15次合格的卫星通过，才能达到10米的单点定位精度 当各个测站观测了公共的17次合格的卫星通过时，精度才达到0.5米左右。NNSS系统 只能给出全天候的二维坐标（B，L），不能给出高程。另一方面由于所需观测时间长，不能给 用户提供实时定位和导航服务。而且卫星轨道较低，受大气影响严重，定位精度的提高受到限 制。所以NNSS系统的作用远远不能满足全球实时定位的要求。由于NNSS系统存在以上的缺 陷60年代末美国开始研制新的卫星导航系统。 1973年12月，美国国防部批准由陆海空三军联合研制一种新的军用卫星导航系统—— NAVSTAR GPS。我们称为GPS卫星全球定位系统，简称GPS系统。 1978年2月22日第一颗GPS试验卫星发射成功（第一代），标志着GPS研制阶段开始，试验阶段从1978—1985年共发射了11颗BLOCKⅠ GPS卫星，其中论证阶段发射4颗，全面研制和试验阶段发射7颗，同时测地型GPS接收机问世。 1989年2月14日第一颗GPS工作卫星发射成功（第二代），标志着GPS系统进入了生产作业阶段，这一阶段的卫星称为BLOCKⅡ、BLOCKⅡA卫星。1993年5月13日第二代GPS卫星最后一颗发射升空，标志着GPS星座已经建成。（21+3颗）今后将根据计划更换失效的卫星。 GPS的组成 GPS的组成包括下列三大部分 GPS卫星（空间部分） 地面支撑系统（地面监控部分） GPS接收机（用户部分） 2．1 GPS卫星及其分布 平面 A B C D E F 160 120 80 40 赤道0 320 升交点赤经 280 240 200 自1978年2月22日——1985年10月9日发射最后一颗GPS试验卫星，共有11颗试验卫星，现在只有3—4颗卫星仍在工作。 卫星轨道长半轴 26560 KM （卫星轨道近似圆形） 卫星轨道与赤道的倾角为 64度 卫星轨道高度为 20000 KM 试验卫星只分布在A、C两个轨道平面内 试验卫星称为BLOCKⅠ卫星 原定计划1986年利用航天飞机作为运载工具发射GPS工作卫星，但由于“挑战者号”航天飞机失事，使这一计划大大推迟。到1989年初才开始BLOCKⅡ卫星的发射。同时卫星轨道做了一些调整。 卫星轨道长半轴26609 KM 卫星轨道与赤道的倾角为 55度 轨道的偏心率0.01 卫星轨道高度为 20200 KM 卫星运行周期为11小时58