卫星应用概论(导航卫星)

《卫星应用概论(导航卫星)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《卫星应用概论(导航卫星)（87页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、卫星应用概论 卫星导航武汉大学 测绘学院 黄劲松1卫星应用概论 卫星导航1. 概述2卫星应用概论 卫星导航概述 导航 定义 安全、高效地从一点到另一点的方法或科学。 要求了解的信息 起点和终点的位置 由起点到终点需要经过的路径 当前的位置 所需工具 定位的方法或工具（系统） 地图3卫星应用概论 卫星导航概述 导航简史 导航的起源 航海 导航方法 罗盘 天文导航 雷达导航 地基无线电导航 惯性导航 卫星导航4卫星应用概论 卫星导航2.地基无线电导航系统5卫星应用概论 卫星导航地基无线电导航系统 无线电导航 无线电导航 利用无线电设备测定船舶、飞机及其它运动载体的 地理坐标，引导它们有目的地从一地

2、向另一地运动 的一门技术。 地基无线电导航 无线电导航信号发射台安设在地球表面的导航系统 ，称为地基无线电导航系统。 空基无线电导航 若将无线电导航信号发射台安置在人造地球卫星上 ，就构成导航卫星系统。6卫星应用概论 卫星导航地基无线电导航系统 常用地基无线电导航系统 无线电导航台 康索尔(CONSOL) VOR(VHF Omni-Range) 双曲无线电导航系统 罗兰C（Loran-C LOng RAnge Navigation) 奥米伽导航系统（ OMEGA Navigation System ） 塔康（TACAN Tactical Air Navigation，TACAN ）7卫星应用概

3、论 卫星导航地基无线电导航系统 无线电导航台 原理 无线电导航台向外发射信号，用户接收该信号以确 定到导航台的方向或方向及距离。 特点 纯定向型 用户设备 无线电定向仪，又被称为无线电罗盘8卫星应用概论 卫星导航地基无线电导航系统 无线电导航台 实用系统 康索尔（CONSOL）信号频率300 kHz/1 km3个间隔1公里排成一行的固定天线 天线生成复杂的信号，可用于确定到信标 方向 甚高频全向(无线电)信标，伏尔，VHF Omni-Range (VOR)信号110 MHz / 2.73 m2个天线，一个固定全向天线，一个旋转 窄波束天线 在天线北边，两个信号的相位同相，在天 线南部，两个信号

4、的相位反相，其余方向 可根据两个信号的相位差得出CONSOLVOR9卫星应用概论 卫星导航地基无线电导航系统 罗兰C（Loran-C LOng RAnge Navigation) 特点 远程导航系统 采用脉冲相位双曲面定位原理 工作频率是90KHz110KHz（该波段有地波和天波两种传播 方式） 地波定位的作用距离为2000km左右 波定位的作用距离是4000km 地波定位精度为460m（2），重复测量和相对定位精度为 1890 m（2） 缺陷 罗兰C台链覆盖地区有限（图3-2），定位精度也较低 10卫星应用概论 卫星导航地基无线电导航系统 罗兰C（Loran-C LOng RAnge Nav

5、igation) 工作原理 系统构成：罗兰C台链 一个主站，若干辅站 工作方式：按精确的时间间隔，循环轮流发送脉冲信号，主 站每次9个脉冲，辅站每次8个脉冲，通过接收主、辅脉冲， 确定到主、辅站的距离差 定位方法：双曲定位11卫星应用概论 卫星导航地基无线电导航系统 罗兰C（Loran-C LOng RAnge Navigation) 工作原理 系统要求：主、辅站间精确的时间同步 利用原子钟Loran-C接收机及天线Loran-C信号发射机（2001）12卫星应用概论 卫星导航地基无线电导航系统 罗兰C（Loran-C LOng RAnge Navigation) Loran-C台链的覆盖13

6、卫星应用概论 卫星导航地基无线电导航系统 奥米伽（OMECA） 特点 OMEGA Navigation System 甚低频超远程导航系统 采用相位双曲面定位原理 其工作频率为10.2KHz13.6KHz 作用距离可达15000km 定位精度为3.77.4km(2)，相对定位精度约为 460m(2) 美国海军和海岸警卫队联合研制，而由美国海岸警 卫队控制的； 主要用于跨洋航行的船舶和在海岸上空飞行的飞机 导航。14卫星应用概论 卫星导航地基无线电导航系统 奥米伽（OMECA） 系统组成 8个奥米伽地面发射台:NORWAY (A), LIBERIA (B), HAWAII (C), NORTH

7、DAKOTA (D), LA REUNION (E) ARGENTINA (F), AUSTRALIA (G) AND JAPAN (H) 1997年9月30日0300UT停止服务15卫星应用概论 卫星导航地基无线电导航系统 塔康（TACAN） 特点 塔康（Tactical Air Navigation/战术航空导航， TACAN）， 由美国国防部（DOD）和美国联邦航空局（FAA） 联合研制和管理的航空战术导航系统； 它用地面应答站给出飞机的方位角和距离， 其测量精度分别为l度左右和185m(2)。16卫星应用概论 卫星导航地基无线电导航系统 塔康（TACAN） 工作原理 地面旋转天线发送含

8、有方位信息的信号用于定向 机载设备与地面接收机进行应答通信确定距离17卫星应用概论 卫星导航地基无线电导航系统 地基无线电导航系统的缺陷 精度低 系统覆盖区域受限18卫星应用概论 卫星导航3.卫星导航系统的组成及其分类19卫星应用概论 卫星导航卫星导航系统的组成及其分类 卫星导航系统的组成 导航卫星(星座)/空间部分 Space Segment 空中的无线信标台 地面支持网/地面部分 Ground Segment 卫星跟踪、控制、导航电文编算 用户设备/用户部分 User Segment 接收导航定位信号20卫星应用概论 卫星导航卫星导航系统的组成及其分类 卫星导航系统的作用 定位 测速 授时

9、21卫星应用概论 卫星导航卫星导航系统的组成及其分类 卫星导航系统的类型（按工 作原理） 多普勒型（距离差） 工作原理：通过测定多普勒频 移进行导航定位，属双曲定位 特点：信号结构简单 缺点：定位精度低，无法进行 瞬时定位 距离型 工作原理：通过测定距离进行 导航定位，属距离交会定位 特点：定位精度高，可进行瞬 时定位多普勒型卫星导航系统的工作原理22卫星应用概论 卫星导航卫星导航系统的组成及其分类距离型卫星导航系统的工作原理23卫星应用概论 卫星导航卫星导航系统的组成及其分类 卫星导航系统的类型（按测 量方式） 被动式/无源 测量方式：用户接收设备只接收 导航定位信号，不发送用于导航 定位的

10、信号 特点：用户容量无限制，保密安 全性好 主动式/有源 测量方式：用户接收设备向外发 送导航定位用的信号（应答卫星 信号或主动发射信号） 缺点：用户容量有限制，保密安 全性差一种主动式卫星导航系统24卫星应用概论 卫星导航4.卫星导航定位的误差源 25卫星应用概论 卫星导航卫星导航定位的误差源 与卫星有关的误差 卫星轨道误差 卫星钟差 相对论效应 与传播途径有关的误差 电离层延迟 对流层延迟 多路径效应 与接收设备有关的误差 接收机天线相位中心的偏移和变化 接收机钟差 接收机内部噪声26卫星应用概论 卫星导航5.卫星导航系统的应用27卫星应用概论 卫星导航卫星导航系统的应用 军事 单兵作战

11、战机、舰只、车辆导航 武器制导 联合制导攻击武器（JDAM - JOINT DIRECT ATTACK MUNITION）28卫星应用概论 卫星导航卫星导航系统的应用 交通领域 在民用航空方面，可用于：在航途中、导航、进场、 着陆和地面引导飞行的不同阶段。 在水路方面，可用于：船载导航，包括海洋和沿岸导 航、进港、港口调度和内陆水路导航. 在陆路方面，可用于车载导航、出租车、货车、公共 汽车的车队管理、以及辅助驾驶等。29卫星应用概论 卫星导航卫星导航系统的应用 交通领域 在铁路方面，可用于列车控制、列车管理、编 组管理、跟踪测量和旅客信息服务等方面受益 。 在人员货物控制方面，可用于货物或人

12、员的监 视控。30卫星应用概论 卫星导航卫星导航系统的应用 能源领域 精密定时，用于优化电力在输 电线路中的传送。 对分布在电力网中的大量设备 进行连续的监视，由这些设备 所获取的信息在线路处线中断 或网络发生问题时可被用于进 行系统修复。 水、陆地震勘探。 精确确定井位及相关设施的位 置及平台的方向。 31卫星应用概论 卫星导航卫星导航系统的应用 金融、银行和保险 用于在线金融交易，如时间戳记、基于时间的 加密。 用于保险方面，如控制和追踪贵重货物的方法 。32卫星应用概论 卫星导航卫星导航系统的应用 农业与渔业 监控化肥、除草剂和杀虫剂 的施放，以对低产地块进行 补充并控制杂草和虫害（精

13、细农业）。 正常产量监控，用于维护农 业环境。 船舶导航、定位，鱼资源监 视。 确认渔船在指定水域作业， 以防止侵入他国水域。 建立或提高农业用地管理登 记的方法。33卫星应用概论 卫星导航卫星导航系统的应用 个人导航 将定位和通信集成。 基于位置的服务（LBS），对移动主叫者的 位置了解以便提供合适的信息。可以根据诸 如有关附近的旅馆、饭店和剧院信息以及天 气预报等所选服务自动定制发送到用户手机 上的数据。 判定主叫者的位置，其位置将被自动确定并 被报告给最近的紧急服务单位。 人员跟踪是另外一种应用，在该应用中能够 更有效地对外勤人员进行协调，包括访问患 者的医护人员和社会福利人员、警察、消

14、防 员、商业人员。该项服务能广泛用于控制和 协调群体活动。提高上学途中学童的安全性 。 34卫星应用概论 卫星导航卫星导航系统的应用 搜救及危机处理 提高搜救能力。 危机处理的快速反应及相应资源高效利用，例如对于 森林火葬的有效反应是尽早呼救并得到火灾发生地可 靠而精确的位置。治安和紧急服务需要了解力量部署 可靠而准确位置，以便对他们进行有效的协调。 其它危机情况，包括洪水、海难、井喷、地震和人道 救援行动。35卫星应用概论 卫星导航卫星导航系统的应用 工程应用 测量定位 放样 形变监测 水道测量 GIS数据采集36卫星应用概论 卫星导航卫星导航系统的应用 环境监测、减灾防灾、科学研究 污染范

15、围确定、肇事船只追踪 地壳运动监测 地面沉降监测37卫星应用概论 卫星导航卫星导航系统的应用 环境监测、减灾防灾、科学研究 大气监测（电离层、水汽） 地球重力场A 38卫星应用概论 卫星导航6.国外卫星导航系统39卫星应用概论 卫星导航国外卫星导航系统子午卫星导航系统 子午卫星导航系统 系统简介 全称：海军导航系统（NNSS Navy Navigation Satellite System） 由于采用极轨道，故也被称为Transit（子午卫星导 航系统） 由约翰霍普金斯大学应用物理实验室(APL)设计研 制 属多普勒型的卫星导航定位系统 有时又被称为多普勒系统 1964年1月建成 1967年7月解密供民用40卫星应用概论 卫星导航OSCARNOVA国外卫星导航系统子午卫星