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课程主要内容 GPS发展史 GPS基本原理 GPS的应用 章节目录 第一章 GPS的产生、发展及前景（2课时） 第二章 GPS基本原理（共10课时） GPS的坐标系统与时间系统（2课时） GPS卫星信号（2课时） GPS卫星信号接收机（2课时） GPS定位原理（2课时） GPS定位误差系统（2课时） 第三章 GPS的应用（共18课时） GPS在户外运动中的应用（8课时） GPS在车辆导航中的应用（8课时） GPS在物流管理中的应用（2课时） 第一章 全球定位系统的产生、发展及前景 什么是GPS？ GPS的英文全称是 Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System 简称GPS，有时也被称作NAVSTAR GPS。 GPS概述① 建立国家 美国 目的 在全球范围内，提供实时、连续、全天候的导航定位及授时服务 开始筹建时间 1973年 完全建成时间 1995年 GPS概述② 系统构成 空间部分、地面控制部分、用户部分 服务方式 通过由多颗卫星所组成的卫星星座提供导航定位服务 定位原理 距离交会 测距原理 被动式电磁波测距 特点 全球覆盖、全天候、不间断、精度高 常规（地面）定位方法 近、现代的常规定位方法 采用的仪器设备 尺：铟钢尺 光学仪器：经纬仪，水准仪 电磁波或激光仪器：测距仪 综合多种技术的仪器：全站仪 观测值 角度或方向 距离 常规定位方法的局限性 需要事先布设大量的地面控制点/地面站 无法同时精确确定点的三维坐标 观测受气候、环境条件限制 观测点之间需要保证通视 需要修建觇标/架设高大的天线 边长受到限制 观测难度大 效率低：无用的中间过渡点 受系统误差影响大，如地球旁折光 子午卫星系统及其局限性 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 子午卫星系统及其局限性 系统组成 空间部分 卫星： 卫星星座 – 由6颗卫星构成，6轨道面，轨道高度1075km 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 子午卫星系统及其局限性 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 子午卫星系统及其局限性 系统缺陷 卫星少，观测时间和间隔时间长，无法提供实时导航定位服务 导航定位精度低 卫星信号频率低，不利于补偿电离层折射效应的影响 卫星轨道低，难以进行精密定轨 * * GPS在户外运动中的应用 GPS在车辆导航中的应用 GPS在物流管理中的应用 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。 子午卫星 子午卫星星座 大地测量多普勒接收机 - 1 （MX1502） 大地测量多普勒接收机 - 2 （CMA751） 多普勒联测定位 多普勒单点定位 TRANSIT系统 卫星：6颗 极地轨道 轨道高度：1075km 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。