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GPS原理讲座 一、GPS系统组成及特点. 1、美国控制及拥有： GPS(Global Positioning System)系统是由美国政府发射并控制的24颗卫星组成的，这些卫星分布在六个轨道平面上，轨道对赤道的倾角为55度，每个轨道面上有四颗工作卫星，另外还有几颗备份卫星，总的数量超过25颗,卫星通过天顶时，卫星的可见时间为5小时，在地球表面上任何地点任何时刻，在高度角15度以上，平均可同时观测到6颗卫星。GPS定位卫星在地球上空高约2万公里的近圆轨道上高速运行,12小时绕地球一圈。所以，该系统具有全能性（陆地、海洋、航天和航空）、全球性、全天候、连续性和适时性的导航、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。目前世界上投入运行的卫星导航定位系统还有俄罗斯的GLONASS系统，它与GPS系统一样,也是以卫星为基础的无线电导航定位系统，GLONASS系统常用的地理坐标基准是PE-90椭球。 2、地理坐标基准: ⑴WGS-84大地坐标系：这是1984年美国人根据长期大地测量、天文测量的数据，把地球认为是个椭球来拟合地球表面而定出的，是GPS常用的地理坐标基准。它的几何定义是：原点位于地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极。 ⑵BJ-80国家大地坐标系:我国自用。是拟合中国地区地球表面定出的,也称为局部椭球，它的大地原点是在陕西泾阳县。 ⑶BJ-54坐标体系：我国现在常用，是根据俄罗斯的克拉索夫斯基椭球定出的。因为是54年建立，所以叫BJ-54坐标体系。它的椭球参数和大地原点与前苏联1942年普尔科沃坐标系一致，大地点高程是以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准。 3、GPS输出的信息： B（经度）、L（纬度）、H（高度）、V（速度）、α（速度方向） ⑴经纬度（B、L）与平面坐标（X、Y） X、Y与B、L通过投影的方法可以相互转换。投影方法有两种，一种是叫高斯投影TM(中国,苏联常用)，另一种是UTM即国际通用横轴默卡托投影(英国，美国常用)。 ⑵高度:GPS既能定出椭球高,也能定出我们常用到的是海拔高,各地区椭球高和海拔高不同,如北京地区椭球高与海拔高相差8.4米。 ⑶速度：表示接收机载体的速度。“节”：海用单位，1节=1海里/小时 ⑷方向:“北”分两种，真北和磁北。GPS测出的方向是真北,而且是以真北为0°,顺时针方向旋转递增。东是90度，南是180度，西是270度。 ⑸距离:在赤道上经纬度差1分就是1海里，即1.852公里。因纬线之间是平行的所以其距离相对不变，而经线之间的距离是随纬度的增高而逐渐接近的,到了两极则交为一点。 北京地区的经纬度分别是:东经116°19’，北纬39°57’ 。 纬度1’=1海里=1.852公里,经度:1’=1.852×cos纬度(公里)。 时间基准： 有两种：GPS时是连续的；UTC时有闰秒,不连续。时区：因北京地处东八区,所以北京时间就等于UTC时间加上8个小时。 信息格式: 现在世界上各GPS厂家生产的接收机不仅可以输出各自定义的二进制语句,而且还可以输出NMEA0183格式,因为这是国际海事电子协会制定的与海上电子仪器进行接口的标准格式,同时输出这两种语句格式,也是GPS的一个标准。 卫星播发无线电信号→L波段： GPS卫星播发两种频率L1(1575.42MHZ)和L2(1227.6MHZ)，其波长分别为L1→19CM,L2→22CM，两个无线载波，向广大用户连续不断地发送导航定位信息。而播发两种频率主要是为了修正GPS信号在通过电离层和对流层时产生的传播延迟误差。 载波上,采用伪随机码进行调制. GPS卫星播发的信号包括P码、C\A码和D码。其中L1调制有P码、C\A码和D码,L2载波上只调制P码和D码。C\A码供一般用户使用,P码是供美国军方及特许用户使用的必威体育官网网址码定位精度高,由于P码方程式已公开，所以用Y码代替P码。Y码是加密的P码，它是由P码和严格必威体育官网网址的W码相加形成的,叫反电子欺骗(AS).实施AS技术的目的在于防止敌方对P码作精密导航定位的电子欺骗。 广播发送，用户无限。 A B C 二、定位原理