GPS原理与应用--绪论.ppt

GPS原理与应用 周爱华 引言 1、什么是GPS？ GPS（Global Positioning System-全球定位系统）是美国国防部主要为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位而建立的.从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，是一具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。 2、GPS的应用 （1）GPS在公安、交通系统中的应用 如：车辆导航与监测系统 对行驶中的车辆进行定位 提供导航功能 车辆导航与车辆监控系统示意图 （2）在测量中的应用 控制测量（与传统方法比较） 地形测量（RTK） 地籍测量 工程放样 在精密工程测量和工程变形监测方面 GPS在海洋测绘中的应用 （3）GPS在农业领域中的应用 土壤养分分布调查 监测作物产量 合理施肥，精确农业管理 （4）GPS在林业领域中的应用 测定森林分布区域 GPS技术用于森林防火 （5）手持GPS的应用? GPS设备：测量型和导航型 手持GPS多为导航使用，特点如下： 体积小，重量轻，携带方便，耗电量小 ???? 导航画面清晰，功能键齐全 ??? 导航无须地面设备辅助，型式多样 应用领域： 在军队领域的应用 在旅游及野外考察中的应用 （6）GPS在航海航空导航中的应用 矿区的眼晴——巨型卡车的避碰 　 设想一下，在一个露天矿场上，驾驶一辆有三层楼高的大卡车——它有普通车的25倍大，而你只有几个小小的驾驶窗，视野中有很多盲区。而你的周围有很多固定障碍物，还有其它运行的车辆和脚下的工人。对于当今的露天矿场的巨型卡车驾驶员来说这是一个挑战，每年在露天矿场平均发生20起左右的事故和3起致命的事故。 第一章 绪论 §1.1 GPS卫星定位技术的发展 1.1.1早期的卫星定位技术 卫星定位技术——利用人造地球卫星进行点位测量的技术 卫星作为空间观测目标： 测站至卫星的方向——三角网 测站至卫星的距离——卫星测距网 可解决远距离海岛联测定位的问题 缺点： 受卫星可见条件和天气的影响 费时费力 定位精度低 不能测得点位的地心坐标 卫星三角测量被卫星多普勒定位取代： 卫星由 空间观测目标——动态已知点 （低级阶段） （高级阶段） 1.1.2 子午卫星导航系统的应用及其缺陷 20世纪50年代，美国开始研制用多普勒卫星定位技术进行测速、定位的卫星导航系统，叫做子午卫星导航系统（NNSS） 优点：经济快速、精度均匀 不受天气和时间限制 缺陷： 观测时间长 不能连续、实时定位 不能达到厘米级的定位精度 1.1.3 GPS全球定位系统的建立 1973年12月，美国国防部批准它的海陆空三军联合研制新的卫星导航系统：NAVSTAR/GPS。英文“Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System”，其意为“卫星测时测距导航/全球定位系统”，简称GPS系统。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。 GPS计划经历三个阶段： 方案论证（1974-1978） 系统论证（1979-1987）11颗BLOCK I 实验卫星 生产实验（1988-1993） BLOCK I I R型第三代GPS卫星（GPS系统以此为基础改建而成） 美国推出GPS现代化计划—实施广域增强系统和局域增强系统，进一步提高民用精度。总的目标是进一步改善GPS的可用性、安全性和完善性。 1.1.4 GLONASS全球导航卫星系统 （Global Orbiting Navigation Satellite System） 1982/10/12开始，1996/1/18系统正常运行 （24＋1）颗卫星 系统组成： 空间卫星星座 地面控制系统 用户设备 GPS与GLONASS联合型接收机的优点： 可明显改善观测卫星的几何分布，提高定位精度； 对多遮挡目标的测量定位和监控管理比较容易开展； 可有效削弱美俄两国对各自定位系统的可能控制，提高定位的可靠性和安全性。 1.1.5 伽利略GNSS系统 （27+3）颗卫星，3个中高度圆轨道面上，对地覆盖良好，在欧洲建立两个控制中心。计划2003年发射两颗实验卫星，2008年投入使用。 主要设计思想： 完全从民用出发，建立一个最高精度的全开放