导航与定位技术(李晋)遥测遥控课件.pptVIP

*******************导航与定位技术导航与定位技术是一种利用各种卫星导航系统及地面基准系统,实现精确定位和导航的综合技术。其中包括卫星导航定位、惯性导航、无线电测距定位等多种方式。这些技术广泛应用于航空、航海、车载导航、测绘等领域。as课程概述课程目标掌握导航和定位的基本原理，了解各种先进导航定位技术的工作机理及应用场景。课程内容涵盖卫星导航系统、惯性导航系统、组合导航系统、遥感技术、遥测遥控技术等。授课方式采用理论讲授、案例分析、实践操作等多种教学方式，提高学生的学习积极性。导航与定位的历史1古老的航海技术从远古时期开始,人类就利用星星、日月、地形等自然元素进行初步的导航和定位。218世纪海上航行的进步随着航海仪器的出现,如罗盘、沙漏、经纬仪等,海上导航技术得到了显著提升。320世纪卫星导航系统的兴起冷战时期,美苏两大陆军分别研发出GPS和GLONASS等卫星导航系统,彻底改变了导航定位的方式。坐标系与坐标转换直角坐标系以直角坐标的X、Y轴为基准的坐标系。广泛应用于空间分析和计算。地理坐标系以经度和纬度为基准的坐标系,描述地球表面上的位置。常用于导航和定位。地图投影坐标系将3D的地球表面投射到2D平面上的坐标系。保留了一些地理特征,但会造成一定的形状和面积失真。不同坐标系之间需要进行复杂的数学变换,以确保不同系统之间的数据能够正确匹配和处理。这是导航定位技术中的关键步骤。导航定位基本原理三角测量定位通过测量至少三个参考点的距离或角度,确定目标物的位置坐标。这是最基本的导航定位原理。时间差定位通过比较多个参考点发送信号到接收端的时间差,计算出目标物的位置。这需要系统时间同步。多普勒频移定位利用目标物相对于参考点的运动速度,通过多普勒频移检测来推算目标位置。适用于高速移动目标。惯性导航定位通过测量目标物在三维空间的位移和加速度变化,推算出当前位置。不依赖外部信号,但存在累积误差。卫星导航系统卫星导航系统是利用一组布置在地球轨道上的人工卫星提供全天候、全天时的定位、导航和授时服务的系统。它包括空间段、地面监测和控制段以及用户段三大部分。通过卫星发送的无线电信号,用户设备可以确定自身的位置及时间。卫星导航系统的主要优势包括覆盖范围广、持续性强、高精度定位和授时能力等。它广泛应用于军事、民航、交通运输、农业、测绘等各领域。GPS系统概述卫星网络GPS系统由24颗卫星组成的卫星网络,可提供全球范围内的导航定位服务。卫星以跟踪轨道绕地球旋转,确保任何时间内,地球任何位置都有4颗以上卫星可见。地面控制GPS系统需要地面控制中心对卫星进行监控和轨道控制,保证卫星工作状态并发送校正数据。这些控制中心全天候监测卫星状态,及时发布修正参数。用户接收用户通过手持或车载的GPS接收机接收卫星发送的信号,经过一系列计算后即可确定自身的位置、速度和时间信息。GPS信号接收机组成天线接收机的天线负责接收从GPS卫星发射的无线电信号。它可以是静态的杆状天线或动态的反射式天线。射频前端射频前端将微弱的无线电信号放大、滤波并下变频到可以被处理器识别的中频信号。基带处理器基带处理器解调接收的中频信号,并计算出卫星到接收机的伪距。它还执行定位计算。性能控制单元此单元负责监控和控制整个接收机系统,如天线控制、电源管理和用户界面等。GPS定位原理1卫星定位通过接收多颗GPS卫星发射的无线电信号,获取卫星的空间位置和时间信息。2距离测量测量接收机到每颗GPS卫星的距离,根据三角测量原理确定接收机的位置。3时钟同步利用四颗以上GPS卫星的测距数据,计算接收机的时钟偏差并进行修正。4位置计算通过多颗GPS卫星的距离测量值,使用最小二乘法等算法计算出接收机的三维坐标。GPS定位的基本原理是通过接收多颗GPS卫星发出的无线电信号,测量接收机到每颗卫星的距离,利用三角测量的原理计算出接收机的三维位置坐标。关键步骤包括卫星定位、距离测量、时钟同步和位置计算。DGPS定位原理1基准站使用固定位置的接收机获取校正信号2差分计算比较基准站与移动站的卫星伪距测量结果3信号发送将差分信息广播给移动站接收机DGPS(DifferentialGPS)通过使用基准站的差分校正信号来提高GPS定位的精度。基准站确定卫星伪距误差,然后将差分信息发送给移动站,移动站利用这些校正数据来消除系统误差,从而获得更精确的位置信息。GPS精度分析GPS系统的定位精度受到多方面因素的影响,包括卫星布局、电离层延迟、多路径效应等。经过差分校正后,可以大幅提高定位精度,满足各类导航应用的需求。惯性导航系