GPS全球定位系统及GPS测量简介.pptx

第四章GPS全球定位系统

及GPS测量简介

■GPS全球定位系统

■GPS测量

GPS的英文全称是NavigationSatelliteTimingAndRangingGlobalPosition

System,简称GPS有时也被称作

NAVSTARGPS。其意为“导航星测时与测距全球定位系统”,或简称全球定位系统。

全球定位系统(GPS)是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性

(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。

4.1什么是GPS?

1958年12月开始设计NNSS(NavyNavigation

SatelliteSystem)-TRANSIT,即子午卫星系统。1964年1月该系统正式运行。1967年7月系统解密以供民用。

TRANSIT系统

·卫星：6颗

·极地轨道

·轨道高度：1100km

·信号频率：400MHz、150MHz·绝对定位精度：1m

■相对定位精度：0.1m~0.5m·定位原理：多普勒定位

·存在问题：卫星少，无法实现实时定位；轨道低，难以精密定轨；频率低，难以消除电离层影响。

GPS的发展简史子午卫星系统阶段

1973年12月，美国国防部批准研制GPS。

·1978年2月22日，第1颗GPS试验卫星发射成功。

.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。

GPS的发展简史方案论证阶段

从1979年到1987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的发展简史全面研制和试验阶段

1989年2月14日，第1颗GPS工作卫星发射成功。

·1991年，在海湾战争中，GPS首次大规模用于实战。

.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。

.1995年7月17日，GPS达到FOC-完全运行能力(FullOperationalCapability)。

GPS的发展简史实用组网阶段

全球民用导航领域中的领导地位。

GPS现代化的内涵：

·一是保护，即GPS现代化是为了更好地保护美方和友好方的使用，

要发展军码和强化军码的必威体育官网网址性能，加强抗干扰能力；

.二是阻止：即阻扰敌对方的使用，

施加干扰，施加SA,AS等；

·三是保持，即是保持在有威胁地区以外的民用用户有更精确更安全的使用。

1999年1月25日，美国副总统戈尔宣布，将斥资40亿美圆，进行GPS现代化。

GPS现代化实质是要加强GPS对美军现代化战争中的支撑和保持

GPS的发展简史GPS现代化阶段

GPS的系统组成

GPS系统由三部分组成

.空间部分

.地面控制部分.用户设备部分

4.1.1GPS的系统组成

-设计星座：21+3

·21颗正式的工作卫星+3颗活动的备用卫

星

·6个轨道面，平均轨道高度20200km,轨道倾角55°,周期1158min(顾及地球自转，地球-卫星的几何关系每天提前4min重复一次)

·保证在每天24小时的任何时刻，在高度角15°以上，能够同时观测到4颗以上卫星

-当前星座：28颗

GPS的系统组成空间部分

GPS卫星星座

·发送用于导航定位的信号

·其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。

·主要设备：原子钟(2台铯钟、2台铷钟)、

信号生成与发射装置

·类型

·试验卫星：BlockI

·工作卫星：BlockⅡ

(包括BlockⅡ、BlockⅡA、BlockⅡR、BlockⅡF(新一代的GPS卫星)

GPS的系统组成空间部分

GPS卫星

·作用：

k

GPS的地面控制部分

·组成：

·主控站(1个)

·监测站(5个)

.注入站(3个)

·作用：

.监测和控制卫星运行.编算卫星星历(导航

电文)

.保持系统时间。

GPS的系统组成地面控制部分

▲0B0NNDANFDNNA

*huewstoiayfule

注入站

■wsrencovnosTANoN主控站

●WoNFoRANON

监测站

主控站。

地点：夏威夷、主控站及三个注入站。

.注入站(3个)

.作用：将导航电文注入GPS卫星