GPS测量原理与应用-总复习-总结复习课程.docVIP

绪论 1.GPS系统的组成 空间部分（GPS卫星星座） 设计星座：(21+3)/6 当前星座：31颗 6个轨道平面，平均轨道高度20200km 地面控制部分（地面监控系统） 一个主控站: 成导航电文传送到注入站; 负责监测整个地面监测系统的工作 三个注入站: 将主控站发来的导航电文注入发送到相应卫星 五个监测站: 主要任务：为主控站提供卫星的观测数据 用户设备部分（GPS接收机、 数据处理软件） 天线单元和接收单元 2. GPS卫星的作用 ①用L波段无线载波向GPS用户连续不断地发送导航定位信号。 ②在卫星飞越注入站上空时，接收由地面注入站用S波段发送到卫星的导航电文和其他有关信息，并通过GPS信号电路，适时地发送给广大GPS用户。 ③接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时地改正运行偏差或启用备用时钟。 3. GPS系统的特点 （1）定位精度高 ? GPS相对定位精度在50km以内可达10-6, 100～500km可达10-7,1OOOkm以上可达10-9。 ?工程精密定位中，平面位置误差小于1mm （2）观测时间短 （3）测站间无需通视 （4）可提供三维坐标 （5）操作简便 （6）全天候作业 （7）功能多，应用广 4. GLONASS: （21＋3）/3 5. GALILEO （27+3）/3 6. 北斗卫星导航系统 6-1系统组成 ①空间部分：（2+1） 地球同步轨道卫星（东经80°~140°和110.5°赤道上空） ②地面控制部分 一个地面中心站:接收用户终端的应答信号/数据处理/分发给用户 若干监测站: ③用户终端：北斗导航定位接收机：基本型/通信型/授时型/指挥型 6-2 BDS系统的定位原理 利用两颗地球同步卫星进行双向测距，进行距离交会得到用户的平面位置（高程则由地面数字高程模型得到） 6-3 BDS系统的作业流程 地面中心站→卫星1→用户→卫星1→地面中心站→用户 （l）地面中心站连续向北斗卫星发射信号，经卫星接收、放大、变频后再播发给用户； （2）用户终端接收到卫星信号后注入必要的测站信息，放大变频后再将应答信号播发给两颗北斗导航卫星； （3）两颗北斗导航卫星收到用户的应答信号后，放大变频，再将信号送往地面中心站； （4）地面中心站量测出卫星信号的到达时间后，采用距离交会法求得用户的平面位置（用户的高程则是通过地面高程模型获得）； （5）地面控制中心再通过卫星将计算结果告诉用户 6-4 BDS系统的特点 ①主动式定位方式（接收卫星信号，且发射应答信号），隐蔽性差 ②定位速度慢，用户数量受到一定的限制 用户不能独立进行定位，计算工作必须在地面中心站内完成。 ③卫星少、投资小、建成快 ，用户设备简单 ④具备一定的短报文通信能力 6-5 系统组成 空间部分（混合星座） ?5颗地球静止轨道卫星 ?30颗非静止轨道卫星 ?27颗中高地球轨道卫星MEO ?3个轨道面 ?3颗倾斜地球同步轨道卫星IGSO 地面控制部分 用户设备部分 6-5 系统建立(三步走战略) 第一步：建设北斗一号系统（也称北斗卫星导航试验系统） 1994 年，启动北斗一号系统工程建设 至2003年3颗地球静止轨道卫星 第二步：建设北斗二号系统 2004年，启动北斗二号系统工程建设；2012年年底，完成14颗卫星 第三步：建设北斗全球系统 2009年，启动北斗全球系统建设，继承北斗有源服务和无源服务两种技术体制； 计划2018年，面向“一带一路”沿线及周边国家提供基本服务；2020年前后， 完成35颗卫星发射组网，为全球用户提供服务。 6-6 定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒 第二章 坐标系统和时间系统 1.坐标系统类型 地球坐标系－地固系 随同地球自转，点位坐标不会随地球自转而变化； 用于表达地面观测站的位置和处理GPS观测数据。 天球坐标系－空固系 与地球自转无关，用于描述卫星的运行位置和状态。 轨道坐标系统 用于研究卫星在其运行轨道上的运动 2. 时间系统类型 ?恒星时ST（Sidereal Time） ?平太阳时MT（Mean Solar Time） ?世界时UT（Universal Time） ?原子时AT（Atomic Time） ?谐调世界时UTC（Coordinated Universal Time） ?GPS时间系统 （GPST） 3.天球坐标系的定义：假设地球为均质的球体，且没有其它天体摄动力的影响；即假定地球的自转轴，在空间的方向是固定的，春分点在天球上的位置保持不变。 天球空间直角坐标系 坐标原点位于地球质心 Z轴指向天球北极 x轴指向春分点 y轴垂直于xMz平面，与x轴和z轴构成右手坐标系统 天球球面坐标系 系统定义 坐标原点位于地球质心 向径长度r 赤经α 赤纬δ 点的坐标表示（r，α，