1-1GPS卫星定位技术素材.ppt

GPS测量原理及应用 课程性质：专业必修课 课程安排：总学时4×14=56 课堂教学：36 实验教学：20 教学目标：了解GPS定位的基本原理和相关知识 掌握GPS的技术设计 掌握GPS的外业观测（静态测量、RTK） 学会GPS内业解算 初步掌握GPS高程拟合 考核方式：闭卷考试 期末考试：70% 平时成绩：30% （百分制，考勤30分，课堂提问10，实验60） 第一章 绪论（4学时） 第二章 坐标系统和时间系统（2学时） 第三章 卫星运动基础及GPS卫星星历（2学时） 第四章 GPS卫星的导航电文和卫星信号（6+2学时） 第五章 GPS卫星定位基本原理（6+6学时） 第六章 GPS卫星导航（2学时） 第七章 GPS测量的误差来源及其影响（2学时） 第八章 GPS测量的设计与实现（4+8学时） 第九章 GPS测量数据处理（4+4学时） 第十章 GPS应用（自学） 增加：Matlab 的认识（2学时） 总结、答疑 （2学时） 第一章 绪论 §1.1 GPS卫星定位技术 §1.2 其他卫星导航定位系统 §1.1 GPS卫星定位技术 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。其意为“导航卫星测时与测距全球定位系统”，或简称全球定位系统。 GPS概述 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 卫星定位技术的发展 1957年10月4日，第一颗人造地球卫星升空 20世纪60年代，卫星定位技术问世 卫星三角测量：初级阶段 卫星多普勒定位测量：高级阶段 GPS卫星定位测量：测绘行业一场深刻的技术革命 卫星三角测量 含义：由地面观测站拍摄卫星的瞬时位置而测定地面点的坐标。 原理：如右图所示 卫星三角测量 精度：5m 特点： 实现大陆与海岛间的联测定位 受卫星可见条件和天气的影响 处理过程复杂 定位精度不高 不能获得三维地心坐标 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 1958年12月，美国开始研制 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；星历） 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 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 意义：初级阶段 高级阶段 系统优点 经济 快速 不受天气、时间限制 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卫星定位测量 GPS系统的建立 方案论证 系统论证 生产实验 现代化更新 GPS系统的组成 空间卫星星座 地面控制部分 用户设备部分 GPS系统的组成 空间卫星星座 空间卫星星座 设计星座：21+3 21颗正式的工作卫星+3颗活动的备用卫星 保证在每天24小时的任何时刻，在高度角15?以上，能够同时观测到4颗以上卫星 当前星座：已超过32颗 空间卫星星座 空间卫星星座 GPS卫星的地面轨迹 空间卫星星座——GPS卫星 作用： 接收、存储导航电文 生成用于导航定位的信号（测距码、载波） 发送用于导航定位的信号（采用双相调制法调制在载波上的测距码和导航电文） 接受地面指令，进行相应操作 其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。 主要设备 太阳能电池板 原子钟（2台