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第1章 绪 论 ;1.1 GPS的发展简史及系统概述 ;　　GLONASS是俄罗斯的星基无线电导航系统，它在全世界范围内提供三维定位、测速以及时间广播服务。 GLONASS在许多方面非常类似于GPS。 这个系统由24颗卫星的星座、一个地面监视网和各种类型的用户设备组成。 星座包括3个轨道平面， 每个平面有8颗卫星。地面网由位于俄罗斯全境的许多卫星监视和数据上行加载设施组成。俄罗斯及其他国家有几家用户接收设备制造单位，有些制造单位制作组合的GPS/ GLONASS接收机。 ;　　GLONASS由俄罗斯国防部操作，该计划在20世纪70年代中期开始执行，目的是为军用。然而情况和GPS类似，许多民用用途迅速变得十分明显，这种系统现在已是真正的军民两用系统了。PVT确定也是用PRN测距信号完成的。 然而卫星的发射信号与GPS不同。GLONASS 使用频分多址（FDMA），其中每颗卫星在不同的频率上发射。这种技术允许各颗卫星使用相同的测距码。 　;　　GLONASS的民用和军用服务是分开提供的。规定的民用服务精度为：在水平面内为100 m(2drms, 95%)； 在垂直面内为150 m(95%)。民用测速精度规定为0.15 m/s(95%)。 由于在编写本书时GLONASS还未使用SA(选择可用性)措施，实际测出的民用精度为水平26 m(2drms, 95%)、垂直45 m(95%)，速度测量在0.03～0.05 m/s的量级。英国利兹大学和3S公司通过观测发现， 它的军用服务产生的精度与GPS PPS相当。 ;　　有一些应用，比如大地测量、石油勘探和露天矿藏开采， 需要比GPS或GLONASS本身高很多的精度。这些应用采用了可十分明显地改善系统本身的精度的技术，叫做差分GPS或差分GLONASS。精度是由去掉两个或更多个对同样一些卫星进行距离测量的接收机之间相关的（亦即共同的）误差而改善的。 一部接收机叫基准接收机，位置是经过测绘的，就是说它的地理位置是精确已知的。去掉共同误差的一种方法是，在离散的时间取出基准接收机的测绘位置和其电子导出位置之间的差值。 这种差值代表在测量时的误差，并记为差分校正量。这种校正量可以通过数据链广播到用户接收设备，这样用户接收机可以从其解中去掉这些误差。另一种方法是进行非实时应用，此时可以将差分校正值和用户的位置数据一起存储起来，进行后期数据处理。 这种非实时技术典型情况下用在测绘中。 　;　　如果基准台在用户的视距之内，这种技术一般称做局域差分。然而，随着用户和基准台之间距离的增加，有些距离误差变得不相关了。克服这种问题的方法是，在一个大的地理区域（亦即一个国家或大陆）内安装一个基准台网，用地球静止卫星广播差分校正量，并核对卫星信号的完好性。中央处理站将校正量和完好性数据送至卫星地球站，以用上行链路送至地球静止卫星。 这种技术叫做广域差分。 ;　　国际海事卫星(INMARSAT)网络是广域差分服务的一种实现方式。INMARSAT是一个国际财团，在全球范围内提供移动通信服务，它在1995年1月由76个签字国组成。1996年，INMARSAT计划发射4颗地球静止卫星，为整个地球±70°的纬度之间的区域提供完全的覆盖。然而卫星提供的数据广播服务只能用于拥有地面台网区域的用户。 ;　　重叠电文格式包含GPS和GLONASS差分校正量及完好性数据。 除了提供这种数据之外，卫星将发射类似于由GPS卫星广播的测距码。因此，各INMARSAT-3卫星也可〖JP2〗以用作测距源。与GPS和GLONASS卫星有自己的导航载荷不一样的是， INMARSAT-3卫星包含的是导航转发器，它们向用户重新广播由上行链路送来的信号。与重叠相关联的精度与许多因素有关， 但地面台网的结构是影响其精度的主要因素。 美国联邦航空局(FAA)的广域增强系统（WAAS）预计的精度的量级为： 在水平面内为7.6 m(2drms, 95%)； 在垂直方向为7.6 m(95%)。 ;　　2. 空间运载引导 　　从1992年起，GPS接收机便被用于TOPEX/POSEIDON卫星上， 这种卫星是用于研究海洋环境的。这是NASA(美国航空航天局)和CNES（法国空间局）的联合项目。GPS也已用于几种NASA航天机飞行。1998年，航天机预期要将GPS用于工作阶段的引导（如地面反射、在轨、再入和着陆）。国际空间站(ISS)将用GNSS以支持控制功能、数据收集活动和导航。此外，GPS将被用于NASA的“小”卫星计划， 比如Lewis和Clark。 ;　　3. 海洋应用 　　商业和娱乐海事企业都已在利用GNSS。从洋面旅行到内河航路，尤其是艰险的水域，所有船舶的导航都得到了提高。几个国家正在发展局域差分GPS网络，以在海港、海港入口和内河提高系统精度。俄