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1、 第五章 GPS定位技术5.1 概述5.2 GPS系统的组成5.3 GPS定位的基本原理5.4 GPS定向方法5.5 GPS的应用 5.1 概述全球卫星导航定位系统全球卫星导航定位系统(Global Navigation Satellite SystemGlobal Navigation Satellite System，简称，简称GNSSGNSS)定位：测量和表达信息、事件或目标发生在什 么时间、什么相关的空间位置的理论方 法和技术。导航：指对运动的目标（通常指运载工具如飞 船、飞机、船舶、汽车等）的实时、动态 定位。 定位是导航的基础，导航是目标或物体在动态环境下的位置与姿态的确定。 全球
2、四大定位系统 美国GPS 俄罗斯“格洛纳斯” GLONASS 欧洲“伽利略”GALILEO 中国“北斗-双星”导航定位系统 其中，GPS导航卫星定位系统最实用，也是应用最为广泛的全球精密导航与定位、指挥、调度系统。 美国的全球定位系统（GPS）计划自1973年起步，1978年首次发射卫星，1994年完成24颗中等高度圆轨道卫星组网，历时16年、耗资120亿美元。至今已先后发展了三代卫星。 整个系统由空间部分、控制三部分和用户部分组成。5.2 GPS系统的组成一、空间部分 GPS卫星星座：21颗卫星加3颗轨道备用卫星，实际已有2728在轨运行卫星。卫星高度：20 200km卫星轨道周期：11h
3、58min卫星轨道面：6个，每个轨 道至少4颗卫星轨道倾角：55，为轨道 面与地球赤道面的夹角GPS系统星座系统星座GPS卫星GPS卫星可见性：地球上或近地空间任何时间至少可见4颗，一般可见68颗。GPS卫星信号： 载波频率：L波段双频L1为1575.42MHz，L2为 1227.60MHz； 卫星识别：码分多址（CDMA），即根据 调制码来区分卫星； 测距码：C/A码伪距（民用），P1、P2码伪 距（军用）； 导航数据：卫星轨道坐标、卫星钟差方 程式参数、电离层延迟修 正，以上数据成为广播星历。 它相当于向用户提供了定位 的已知参考点的（卫星）起 算坐标和系统参考时间以及 相关信号传播误差修
4、正。二、控制部分监控站（5个）：接收卫星下行信号数据并 送至主控站，监控卫星导 航运行和服务状态。主控站（1个）：卫星轨道估计，卫星控 制，定位系统的运行管理。注入站（3个）：将卫星轨道纠正信息、卫 星钟差纠正信息和调整卫 星运行状态的控制命令注 入卫星。三、用户部分 GPS接收机由接收天线和信号处理运算显示两大部件组成。其主要作用是从GPS卫星收到信号并利用传来的信息计算用户的三维位置及时间。 北京博飞北京博飞GPSGPS接收机接收机轻巧的主机轻巧的主机 5.3 GPS定位的基本原理 GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的
5、位置。 如图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式： 由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z 和接收机的钟差Vto 。 上述四个方程式中待测点坐标x、 y、 z 和Vto为未知参数，其中di=cti (i=1、2、3、4)。 di (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4到接收机之间的距离。 ti (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的信号到达接收机所经历的时间。 c为GPS信号的传播速度（即光速）。四个方程式中各个参数意义如下：x、
6、y、z 为待测点坐标的空间直角坐标。xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4在t时刻的空间直角坐标，可由卫星导航电文求得。Vt i (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。Vto为接收机的钟差。 5.4 5.4 GPSGPS定位方法定位方法 根据定位时接收机的运动状态分：动态定位、静态定位； 根据定位的模式分：绝对定位（单点定位）、相对定位（差分定位）； 根据获取定位结果的时间分：实时定位、非实时定位（后处理定位).5.5 5.5 GPSGPS的应用的应用 GPS是一种全天候、高精度的连续定位系统，它
7、被广泛的应用于各个领域。 GPS定位技术在科学研究中的应用 GPS定位技术在工程技术中的应用 GPS定位技术在军事中的应用 GPS定位技术在其他领域的应用 2012年（科技日报），精工(Seiko)通过开发低耗能GPS接收器，成功创造出一款可以通过全球GPS卫星网络接收GPS信号并能够识别时区、时间和日期数据的手表Seiko Astron。它可以识别全球39个标准时区。 Seiko Astron手表每天通过自动接收时间信号，并在需要时连接至少四个绕地球运行的GPS卫星获取用户的所在地并确定时区和准确的时间。首款GPS太阳能手表 钟表计时入智能时代小偷骑走电动车 厦门失主通过GPS定位找回 20
8、12年3月，人民网 小偷不“长眼”，偷走一部正在测试GPS定位的电动车，失主通过笔记本电脑用GPS追踪，报警将车子找回。 广东东莞用GPS定位监管 确保供港禽肉安全 2012年3月，中国新闻网 中新社东莞3月27日电(李映民 李纯)记者今天从广东东莞市检验检疫局获悉，为了确保供港禽肉食品安全，东莞检验检疫局采用GPS定位和面积测量等新技术手段，对供港禽肉原料基地和禽肉加工厂进行全过程无缝监管。 的哥抱病驾驶 GPS“请”他休息龙虎网讯 金陵晚报记者报道 单班出租车驾驶员一个班的工作时间最多不能超过10个小时。为了挣钱，部分的哥的姐铤而走险选择疲劳驾驶。时间久了，一不留神就有可能酿出“横祸”。那么，如何确保的哥的姐不疲劳驾驶呢？记者昨日从东方出租车公司获悉，为了解决这个问题，他们通过GPS系统对公司的988辆出租车进行定位。一旦有出租车驾驶员超负荷工作，GPS系统就会立刻报警，工作人员则会“请”驾驶员休息。 iPhone成小偷“新宠” 设置GPS定位找回失窃手机
