第1章 全球导航卫星定位技术发展概况《GNSS测量技术》教学课件.pptxVIP

《GNSS测量技术》?精品课件合集 1.1 早期的卫星导航定位技术发展1.2 全球四大GNSS系统的发展第1章全球导航卫星定位技术发展概况 1.1 早期的卫星导航定位技术发展— 1957年10月4日，苏联成功发射人类第一颗人造地 球卫星，标志着人类进入了空间科学技术时代。— 美国全球定位系统 GPS— 全球导航卫星系统 GNSS— GNSS技术已广泛应用于气象、遥感、通讯、导航、地球科学、天文学、测绘学、资源勘察、灾害预报、国际救援、环境监测以及军事科学等诸多领域。 1.1 早期的卫星导航定位技术发展— 1957年10月4日，苏联成功发射人类第一颗人造地 球卫星，标志着人类进入了空间科学技术时代。— 美国全球定位系统 GPS— 全球导航卫星系统 GNSS— GNSS技术已广泛应用于气象、遥感、通讯、导航、地球科学、天文学、测绘学、资源勘察、灾害预报、国际救援、环境监测以及军事科学等诸多领域。1.1.1 大地测量的发展 从古至今，大地测量的发展大致可分为地球圆球阶段、地球椭球阶段、大地水准面阶段和现代大地测量四个阶段。其中，地球椭球阶段和大地水准面阶段亦称为经典大地测量阶段。 1.1 早期的卫星导航定位技术发展第一阶段：地球圆球阶段 — “天圆地方”说； — 埃拉托色尼，在公元前3世纪，首次用子午圈弧长测量法来估算地球半径； — 高僧一行，世界上第一次子午线测量。第二阶段：地球椭球阶段 — 意大利人伽利略，第一次重力测量；— 德国人开普勒，行星运动定律（开普勒三定律）；— 荷兰人惠更斯，推导了地球扁率；— 德国人高斯，最小二乘法理论；— 清朝康熙年间在绘制“皇舆全览图”的过程中，发现弧长值随纬度不同而变化的规律。 第三阶段：大地水准面阶段 几何大地测量学在这一阶段的进展主要体现在： — 天文大地网的布设有了重大发展。印度天文大地网（1800-1900）、美国天文大地网（1911-1935）和前苏联天文大地网（1924-1935）建设完成。 — 铟瓦基线尺出现、带平行玻璃板测微器的水准仪及铟瓦水准尺的使用、将天文大地测量同重力测量相结合代替天文水准等方面也取得较大进步。第四阶段：现代大地测量阶段 20世纪下半叶，以电磁波测距、人造地球卫星定位系统及甚长基线干涉测量等为代表的测量新技术的出现。1.1 早期的卫星导航定位技术发展 使得大地测量的方法和手段都发生了深刻变革，大地测量学由此进入了以空间测量技术为代表的现代大地测量发展阶段。主要具有以下的特点：— 长距离 — 高精度 — 实时性 经典大地测量是以刚体地球为研究对象，是静态的、局部的、相对的测量；而现代大地测量则是以可变地球为对象，是动态的、全球的、绝对的测量。现代大地测量的主要任务具体有：— 建立与维护全球的、国家的地面三维大地网，并研究其变化情况；— 测量并研究地极移动、地壳运动、潮汐等地球动力现象；— 测定地球重力场及其随时间的变化，精化地球重力场模型。1.1 早期的卫星导航定位技术发展 1.1.2 卫星大地测量的发展 卫星大地测量是现代大地测量一个新的重要分支,是以测定近地人造卫星的空间位置和运动异常来解决大地测量问题的一种方法。其主要任务包括： — 精确测量地球的大小和形状、地球外部引力场、地极运动、大陆板块间的相对运动以及大地水准面的形状，为大地测量和其他科学提供技术支撑。 — 精确测定地面点的地心坐标，从而能够将全球大地网联成一个整体，建立全球统一的大地坐标系。 — 将其成果广泛地应用于空中、海上以及陆地运动载体的导航、监控与调度指挥。1.1 早期的卫星导航定位技术发展 1. 早期的卫星定位技术— 卫星三角测量：早期的卫星大地测量把卫星作为一种空间观测目标，由地面观测站对卫星的瞬间位置进行摄影观测，测定测站点至卫星的方向，通过不同测站之间对卫星的观测即可建立卫星三角网；— 使用激光测距技术测定测站至卫星的距离，建立卫星测距网，从而对地面点进行定位。2. 子午卫星导航系统 1958年，美国海军和约翰·霍普金斯大学应用物理实验室为满足北极核潜艇的高精度导航要求，开始研制一种利用多普勒卫星定位技术进行测速、定位的卫星导航系统。1.1 早期的卫星导航定位技术发展 1.1 早期的卫星导航定位技术发展由于该系统卫星在近极轨道（ 轨道倾角约为90°）上运行，因此称之为“子午仪卫星导航系统（Transit）”, 又称“美国海军导航卫星系统”简称NNSS(Navy Navigation Satellite System)。 NNSS系统存在较大缺陷：— 卫星数量少，观测时间和间隔时间长。— 运行轨道低，难以进行精密定轨。— 卫星的定位精度有限。— 无法实现实时三维导航定位。— 卫星信号频率低，不利于补偿电离层折射效应