GPS卫星定位测量概述解析.ppt

GPS测量原理及应用 课程性质：测绘、地信、资管专业必修课 学时数：56 学时；学分：3 考试形式：闭卷 考试成绩：平时占20%，其中占20%，期末占60% 教材及主要参考书 1．《GPS测量原理及应用》科学出版社 2．《GPS测量原理及应用》武汉大学出版社 3．《GPS定位技术与应用》科学出版社 本课程主要内容 第一章 GPS卫星定位测量基础 第二章 GPS卫星信号及其测量原理 第三章 GPS静态定位原理 第四章 GPS动态定位原理 第五章 GPS控制网的设计与外业工作 第六章 GPS定位测量数据处理 第七章 GPS定位测量技术应用 第八章 现代全球卫星导航定位系统发展 一种靠接收宇宙射电源发出的波来进行射电干涉测量的技术 产生于20世纪60年代末 宇宙中各种天体辐射着各种波长不同的电磁波，但其中能够很好地透过大气层到达地面的只有两个波段：可见光波段，无线电波段 精度、稳定性、基准 系统非常庞大，造价昂贵，仅用于固定台站 激光脉冲发射到卫星 卫星上的反射镜反射后由地面的接收设备接收 测出往返时间即可知地面至卫星的距离 星载雷达测量卫星到地面的距离 对于大地测量而言：可以直接测定大地水准面 全球地面连续覆盖，卫星数目多且分布合理，在地球上任何地方可连续同步观测至少4颗卫星。保障了全球、全天候连续实时导航与定位。 功能多、精度高，连续提供动态目标的三维位置信息、三维速度和时间信息 实时定位速度快，一秒即可完成定位 抗干扰性能好，必威体育官网网址性强 系统简介 NNSS – Navy Navigation Satellite System（海军导航卫星系统），由于其卫星轨道为极地轨道，故也称为Transit（子午卫星系统） 采用利用多普勒效应进行导航定位，也被称为多普勒定位系统 美国研制、建立 1964年1月建成 1967年7月解密供民用 系统组成 空间部分 卫星：发送导航定位信号（信号：4.9996MHz ? 30 = 149.988MHz；4.9996MHz ? 80 = 399.968MHz；） 卫星星座 – 由6颗卫星构成，6轨道面，轨道高度1075km，运行周期为107min. 地面控制部分 包括：跟踪站、计算中心、注入站、控制中心和海军天文台 用户部分 多普勒接收机 应用领域 海上船舶的定位 大地测量 精度 单点定位：15次合格卫星通过（两次通过之间的时间间隔为0.8h ~ 1.6h），精度约为10m 联测定位： 各站共同观测17次合格卫星通过，精度约为0.5m。 系统缺陷 卫星颗数少，观测时间和间隔时间长，无法提供连续实时导航定位服务 卫星轨道低，难以进行精密定轨 卫星信号频率低，难以补偿电离层折射效应的影响 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 GPS的空间部分 GPS卫星星座 设计星座：21+3 21颗正常的工作卫 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11h58min 保证在24小时，在高度角15°以上，能够同时观测到4至8颗卫星 当前星座28颗 作用： 执行地面监控站的指令，接受和储存 由地面监控站发来的导航信息。 向GPS用户播送导航电文，提供导航和定位信息。 通过高精度卫星钟向用户提供精密的时间标准。 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（ 11颗）：Block I 工作卫星（28颗）：Block II BlockII, BlockII A, BlockII R,BlockII F（新一代的GPS卫星） 组成：主控站（1个）、注入站（3个）、监测站（5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。 主控站（1个） 作用： 收集各监测站资料，编算各颗卫星星历、卫星钟差和大气修正参数等，并把这些数据以导航电文的形式传送到注入站。 调整偏离轨道的卫星，必要时启用备用卫星以取代失效的工作卫星。 监测站（5个） 作用：为主控站编算导航电文提供观测数据。 注入站（3个） 作用：将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器。 GPS系统用户设备部分 组成：硬件、数据处理软件、微处理机及其终端设备 接收机硬件组成：主机、天线和电源 接收机类型：导航型、测量型、授时型 功能：接受GPS卫星发射的信号，以获得必要的导航和定位信息及观测量，并经简单数据处理而实现实时导航和定位。 其它卫星导航定位系统——GLONASS GLONASS － Global Navigation Satellite System（全球导航卫星系统