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GPS原理及其应用;第一章 GPS卫星定位原理;一、卫星定位技术发展的回顾; 进入八十年代，GPS得到了全面的发展。俄罗斯、法国和德国也相继研制了GLONASS、DORIS和PRARE系统。 进入九十年代,空间定位技术群更是得到了空前发展,GLONASS系统正式投入运行，西欧欧洲空间局(ESA)开始筹NAVSAT。日本也在积极筹划建立日本的多功能卫星增强系统(MSAS)。 欧盟在1998年提出GALILEO计划,决定建立一个独立于GPS的、专门为全球民用用户设计的卫星导航 系统,并于2002年正式启动了GALILEO计划。 目前,GALILEO系统完成系统的设计,并于2005年和2007年各发射了一颗试验卫星。欧盟在1999年2月首次提出“伽利略”计划.卫星星座将由30颗卫星组成，卫星采用中等地球轨道，卫星均匀地分布在高度约为2.3万公里的三个轨道面上; GLONASS系统 本世纪70年代，作为对美国宣布建立和发展 GPS的反应，前苏联国防部构想了GLONASS。1993 年，俄罗斯政府正式将GLONASS由俄空军（VKS） 负责. GLONASS的空间部分也是由24颗卫星组成， 轨道排列在3个平面上，升交点赤经彼此相隔120 度，轨道平面倾角为64.8度。每个轨道平面上有 8颗卫星，同一平面上卫星分布均匀，卫星轨道 长半轴25510km，卫星运行周期为11小时15分， 目前，GLONASS系统中有13 至15颗卫星处于正常 工作状态。到24颗GLONASS卫星全部投入运行时， 在全球的任何时间任何地点都可以看到5至10颗 GLONASS卫星。 ; 中国北斗卫星导航定位系统 中国到1983年初才开始酝酿利用静止轨道卫星进行导航定位的 技术方案。陈芳允院士提出了利用两颗北斗一号卫星发射地球静 止轨道卫星测定用户位置的卫星无线电定位系统的概念,并称之 为双星定位通信系统。1989年,双星定位的设想通过使用两颗“东 方红二号”对地静止通信卫星得以证实。2000年10月和12月成功 发射了两颗“北斗”导航卫星,建成了中国第一代卫星导航定位系 统——“北斗一代”,2003年5月发射了第三颗“北斗”导航卫星,使 系统进入稳定运行。中国成为世界上第三个拥有独立导航系统的 国家。目前,中国正在进行类似于GPS的“北斗二代”的建设。2007 年4月,中国发射了“北斗二代”的试验卫星,2009年4月,又发射了 ??于“北斗二代”的第一颗正式导航卫星。;　　 ;二、GPS定位系统的组成;测量学第六章GPSnew; 目前覆盖全球的“GPS全星座”，使得在地球上任何地方可以同时观测到4-12颗高度角15?以上的卫星。GPS卫星分布在6个近圆形轨道面，高度在地面以上约20200km，轨道面相对于地球赤道面倾斜55?角，卫星运转周期约11小时58分（半个恒星日）。;GPS卫星分布图;（二）地面监控系统; 监测站的主要任务是为主控站编算导航电文提供原始观测数据。每个监测站上都有GPS信号接收机对所见卫星作伪距测量和积分多普勒观测，采集环境要素等数据，经初步处理后发往主控站。 以上地面监控系统实际上都是由美国军方所控制。由于军方为了限制民间用户通过GPS所达到的实时定位精度，而对GPS卫星轨道精度和时钟稳定性作了有意降低（SA政策），这不利于广大民间用户。为了克服SA政策的影响，一些国际性科研机构建立了广泛分布的全球性跟踪网络，用来精确测定GPS卫星的轨道元素供后处理之用，或计算预报星历。但是这两种星历都不是由GPS卫星播发给用户，而是要通过一定的信息渠道获得，有别于GPS卫星的广播星历。;(三) 用户设备部分;按用途分类：导航型接收机、测地型接收机 按载波频率分类：单频接收机、双频接收机 ， 单频接收机只能接收L1载波信号，测定载波相位观测值进行定位。由于不能有效消除 电离层延迟影响，单频接收机只适用于短基线（15km）的精密定位。 　双频接收机可以同时接收L1，L2载波信号。利用双频对电离层延迟的不一样，可以消除电离层 对电磁波信号的延迟的影响，因此双频接收机可用于长达几千公里的精密定位 　　 按接收机通道数分类：多通道接收机 序贯通道接收机 多路多用通道接收机 ;（四）、相对于经典的测量技术来说，这一新技术的主要特点如下： ;●观测站之间无需通视。既要保持良好的通视条件，又要保障测量控制网的良好结构，这一直是经典测量技术在实践方面的困难问题之一。GPS测量不要求观测站之间相互通视，因而不再需要建造觇标，这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间，同时也使点位的选择变得甚为灵活。;●定位精度高。现已完成的大量实验表明，目前在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1~2×10