第八章GPS技术要点分析.pptVIP

第一节：GPS 概述 8.1.1 GPS的概念 8.1.2 GPS技术的系统组成与功能 第二节：GPS工作原理 8.2.1 GPS的基本工作原理 8.2.2 GPS的常用术语 8.2.3 GPS接收机介绍 8.2.4 GPS系统的特点 第三节：GPS在物流业中的应用 第四节：网络GPS的概念和特点 第一颗GPS卫星在1978年发射，首十颗卫星称为BLOCK I试验型卫星，从1989年到1993年所发射的卫星称为BLOCK II/IIA量产型卫星，第二十四颗BLOCK II/IIA卫星在1994年发射后，GPS已达到初步操作能力，24颗GPS卫星提供全世界24小时全天候的定位与导航信息。美国空军太空司令部于1995年4月27号宣布GPS已达到完整操作能力（Full Operational Capability），将BLOCK I卫星加以淘汰换为BLOCK II卫星，之后又发射四颗BLOCK IIA及一颗BLOCK IIR卫星，成功地满足军事实务的操作。由于此技术的迅速发展，使得民间应用的需求与日剧增，对于传统导航方式更有革命性的影响。 8.1.2 GPS技术的系统组成与功能 　 GPS系统由3大部分组成：空间部分（卫星）、控制 部分（地面监控）和用户部分（接收机和相关软件系统） 1.空间部分 整个系统由24（21＋3）颗卫 星组成，分布在距地表20,200公里 的上空，分属于6条升交点为60度 的轨道面上，卫星轨道面倾斜角为 55度﹐每个轨道平面上各个卫星升 交角距相差90度。这些卫星每11 小时58分环绕地球一次，即每天绕 过您的头顶二次，其速度约每秒 1.8l里，提供全球全天候﹐每秒 一次的持续不断的定位讯号。 说明： （1）在概念上﹐GPS是代表着整个系统﹐包括天空上的卫星、地面控制站及GPS接收机。不过一般而言﹐GPS即指一个GPS接收机﹐这是因为我们在使用上多半只会接触GPS接收机的缘故。一般所使用的GPS接收机在任何时刻接收到4颗或更多的卫星的信息。 （2）每个GPS卫星都对应一组编号，它们有多种编号，一般采用PRN（卫星所采用的伪随机噪声码）编号。GPS定位精度高低关键在于高稳定度的频率标准，为此，每颗GPS卫星一般都安设两台铷原子钟和两台铯原子钟，并计划未来采用更稳定的氢原子钟。 （3）每一颗卫星会告诉使用者使用的接收机三件事，我是第几号卫星，我现在的位置，我什么时候送这信息给你。 思考问题：如何保证卫星运行在正确的轨道上？ 在GPS系统中，GPS卫星的功能如下： 用L波段的两个无线载波（19cm和24cm）向广大用户连续不断地提供导航定位信号，由导航电文可以知道该卫星当前的位置和卫星的工作情况。每个载波用导航信息 D(t) 和伪随机码（PRN）测距信号进行双相调制。伪随机码有两种表现方式，即P码和C/A码。P码为精确码，用于精确定位。美国为了自身的利益，只供美国军方、政府机关以及得到美国政府批准的民用客户使用；C/A码为粗码，用于粗略定位，其定位和时间精度均低于P码，目前，全世界的民用客户均可不受限制地免费使用。 2．控制部分 　 控制部分由分布在全球的若干个跟踪站所组成的监控系统构成，其作用是监测和控制卫星上设备的工作以及确保卫星沿预定轨道运行。同时，通过监测每颗卫星的时间，求出其时钟之差，并发给卫星，卫星再通过导航电文发给用户设备。根据作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站（控制中心）、监控站和注入站。 监控站：主要功能是接收卫星信号、监测卫星的工作状态，并将观测数据传送给主控站。 ① 每个监视站均有一个GPS双频接收机、标准原子钟、传感器及数据处理机，且其坐标均经过美国国防部制图局精密测量而得。 ②每个监视站，每天24小时不停地连续追踪观测每一颗卫星，并将每1.5秒的虚拟距离观测量及观测所得的气象资料和电离层资料联合求解得每15分钟一组的匀化数据，然后将数据再传送到主控制站。 注入站：在卫星飞越注入站上空时，注入站将卫星星历和卫星钟的改正参数等导航电文注入到卫星的存储器中去，卫星即可改正运行偏差或启用备用时钟等。 此外，注入站能自动向主控站发射信号，每分钟报告一次自己的工作状态。 3．用户部分 用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机气象仪器等所组成。它的功能是接收GPS卫星所发出的信号，利用这些信号进行导航定位等工作。 （1）GPS接收机：包括天线单元和接收单元。 天线单元：捕获按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，对这些GPS信号进行变换、放大和处理； 接收单元：记录GPS信号并对信号进行解调和滤波处理，还原出GPS卫星发送的导航电文，解得信号在站星间的传