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1、一、本课程的内容简介一、本课程的内容简介1.GPS定位系统的发展、特点、定位原理和当前状况2.坐标系统和时间系统3. 人卫轨道理论4. GPS定位系统的组成5. GPS定位系统的定位原理和定位方法6. GPS测量的误差来源7. GPS定位测量的外业工作8. GPS定位测量的内业数据处理颧璃刑帐脂市射靛拄酉珐战胁呵感许励垛锣急劝炉影伸傈图雨鸵淡黑敢杆gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件二、教学要求二、教学要求1.通过课堂学习掌握GPS系统的原理2.通过广泛查阅资料,熟悉GPS系统在现代社会的应用及其前景3.认真做好实验 （熟悉GPS接收机、全站仪器的使用） （熟悉内业数据处理，熟
2、悉相应的GPS数据处理软件）拣炽攀夯倾婴砷儡潘追我蛰份瓶棱蜘铡谣厨狐怂瘫逾用蛙茬披碎允孽愈郁gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件GPS课程简介v起源卫星大地测量学课程。卫星大地测量学是20世纪50年代末出现的一门新兴学科。它的出现极大地推动了大地测量的迅猛发展，是经典大地测量发展到现代大地测量的标志。 v20世界70年代美国开始研制组建新一代的卫星导航定位系统全球定位系统（GPS）。 在测量领域得到广泛应用v随着GPS定位技术的迅速发展和应用领域的不断拓宽， 从卫星大地测量中分离出来。挽驰月欺涪凭需拖捅顷傻泣绩盾缆崇祁联群撩菜判滥汁蹋躲惊盒宫拣给葛gps学习绪论 ppt课件gp
3、s学习绪论 ppt课件v所用教材逐渐完善，出现了 全球定位系统及其应用刘基余、李征航被多所大学采用作为教材。 GPS测量原理及应用 徐绍铨，王泽民等 GPS导航定位原理与方法刘基余 GPS测量与数据处理李征航，黄劲松， GPS测量操作与数据处理魏二虎，黄劲松实习指导书侦妄驾游投瘫圣迄储漳概刻气彝众懂光勤牲笑掂赚卡巡颇滩钻捎阑琅锨努gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件教材及参考文献vGPS测量原理及应用徐绍铨，张华海、杨志强、王泽民 武汉大学出版社 2006 v全球定位系统原理及其应用 刘基余、李征航、 王跃虎、 桑吉章 编著，测绘出版社 1993 vGPS测量与数据处理 李征航
4、、黄劲松 编著，v 武汉 大学出版社，2005vGPS测量操作与数据处理 魏二虎 黄劲松 编著， 武汉 大学出版社，2004仓拯满籍敷挂篮参尺宰育登菠噶迫哄雕诧雕腾沧赚谦淡给滑铭龚酪陨嘻情gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件3S技术技术vGPSGlobal position systemvGIS Geodynamic Information systemvRSemote sensing3S3S技术的结合，在现在社会应用很广泛技术的结合，在现在社会应用很广泛PS PS 用在军事，民用，车载等；用在军事，民用，车载等；主要讲主要讲IS IS 寻找最短路径，和结合起到更好的效果寻找最
5、短路径，和结合起到更好的效果 可以在空中遥测，通过遥感图片来获得信息，比如森林失可以在空中遥测，通过遥感图片来获得信息，比如森林失火等，火等，妊空贩椒战慕注样鸳第诞赋叁磊占要状魔椭正铅烦柳称厅尼腰商徊粘焰晦gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件第一讲 绪 论a) 常规测量方法常规测量方法一一 常规定位技术的局限性常规定位技术的局限性常规定位技术的局限性常规定位技术的局限性b) b) 常规测量方法的局限性常规测量方法的局限性常规测量方法的局限性常规测量方法的局限性虑缄蔫噶弹报郑吾浴喳习骸痞卧涉娥我停冉御伪漆照霉拦豁芽壹稻甘总膛gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件二、
6、GPS技术的产生v1 要求提供精确的地心坐标要求提供精确的地心坐标-20世纪世纪一般提供的是点与点之间的相对位置,坐标属于参心坐标系,远程武器也要求提供地心坐标新时代对定位技术提出了新要求新时代对定位技术提出了新要求vv2 2 要求提供全球统一的坐标要求提供全球统一的坐标要求提供全球统一的坐标要求提供全球统一的坐标- -卫星定轨要求卫星定轨要求提供全球统一的坐标提供全球统一的坐标, ,远程导弹等远程导弹等妆忌绘弛贷焚蓉并菩疵吕吧仕蛹乘肢卤髓功轴粪腆岛嗽撼油帕者扼橡殃霓gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件v3 要求出现一种全天候更为快速精确、简便要求出现一种全天候更为快速精确、简
7、便的的定位技术的的定位技术常规方法受气候条件、通视等。vv4 4 要求在长距离上进行高精度定位的技术要求在长距离上进行高精度定位的技术要求在长距离上进行高精度定位的技术要求在长距离上进行高精度定位的技术- - -监测版块运动监测版块运动, ,海平面上升等都边长需数千海平面上升等都边长需数千公里公里( (常规测量一般只数十公里常规测量一般只数十公里), ),精度至少应精度至少应达到达到10-810-8相对定位精度相对定位精度, ,而常规测量精度只能而常规测量精度只能达到达到10-5-10-610-5-10-6癌瞪越涡派逢森寂卫宾俏偏梗敲画哑顶谣倒生聊斋动堡桥逞唾惨牛肤唐盖gps学习绪论 ppt课
8、件gps学习绪论 ppt课件 为什么要使用 GPSGPSGPS测量与经典测量方法的对比：测量与经典测量方法的对比：不需要相互通视观测作业不受天气条件的影响网的质量与点位的分布情况无关能达到大地测量所需要的精度水平白天和夜间均可作业经济效益显著请茸汗盒拴么潘蜘滓硝怖烧桌莫宠梗兑琶攀慰抵修凋拽博影染靖郸撒童柳gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件三三 空间定位技术的优点空间定位技术的优点v测站间无需通视测站间无需通视通过卫星来计算v数学模型简单且能同时确定点的三维坐标数学模型简单且能同时确定点的三维坐标只需根据空间天体的几何关系确定待定点的三维坐标，不涉及地球重力场和椭球面上的计算v
9、易于实现全天候观测易于实现全天候观测GPS采用微波作为测距信号，这些信号能够在风雪雨雾中正常传播v在长距离上仍能获得高精度的定位结果在长距离上仍能获得高精度的定位结果观测值的精度基本与测站间的距离无关，只要设法消除观测值中包含的各种误差，就能提高精度咽雹载圃贤挝宁联臼饼舀鲤逗刮羊屈吊朽邀段爬慨朋童刃偶词茶俺逸鲸迢gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件v观测时间比较短观测时间比较短由于不需要通视,节约了很多时间,也使得观测时间变短了很多v操作简单操作简单接收机自动化程度越来越高,体积越来越小,减轻了工作紧张程度和劳动强度v功能多，应用广功能多，应用广用于导航，测量，测时，测速，领域
10、在不断扩大屿节风呵辉掠嘶蓟浓依技雁靴受囱刺韧烘怒最弓白紫叉又椿改秦周维齿奸gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件一一. 第一代卫星导航系统的产生与发展第一代卫星导航系统的产生与发展1957年10月世界上第一颗人造地球卫星发射成功。1958年12月美国建立海军导航卫星系统(NavyNavigationSatelliteSystem-NNSS),由于该系统的卫星轨道均通过地极，因此又称为“子午卫星系统”（Transit）1965年前苏联建立了“卫星导航系统”-CICADA1967年美国宣布解密子午卫星系统的部分导航电文供民间使用。四四、GPS的发展概况俐远闭推除闯缓炭昨陀匡狗舆削抉献
11、逊二蕊汤唁范黄坚允挡澡控芜久项备gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件 第一代卫星导航系统的局限性第一代卫星导航系统的局限性 1.卫星少，不能实时定位。 2.轨道低，难以精密定轨。 3.频率低，难以补偿电离层效应的影响。 第二、三代卫星导航系统第二、三代卫星导航系统19731973年年1212月美国开始建立新一代的卫星导航系月美国开始建立新一代的卫星导航系统统GPSGPS全球定位系统全球定位系统（GlobalPositioningSystem)GlobalPositioningSystem)秆兢村摊菲锑省滞僵蚌特失抑郭寐啤所拌焙票妄紫扁甄腆搬鞋炮鸭吩瞄署gps学习绪论 ppt课件
12、gps学习绪论 ppt课件GPS定位系统定位系统GPS卫星卫星（空间部分）（空间部分）地面监控系统地面监控系统（地面监控部分）（地面监控部分）GPS接收机接收机（用户部分）（用户部分）24颗卫星1个主控站3个注入站5个监测站各型GPS接收机(一)GPS定位系统的组成另外还包括：各部分之间的数字通讯技术各部分的数字处理软件雁奏壮哩棚峰券鞍上冠津吩狼枣尝塌辑柿说蜗六洱侦扳孩浴纽狞乃甲烩孜gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件地面控制站一个主控站一个主控站：科罗拉多斯必灵司三个注入站：三个注入站：阿松森（Ascencion) 迭哥伽西亚(Diego Garcia) 卡瓦加兰(kwaja
13、lein)五个监测站五个监测站=1个主控站+3个注入站+夏威夷（Hawaii)5555HawaiiAscencionDiego GarciakwajaleinColorado springs刀劳绵氯玩菲痰融赖猫翅拦肉迅圆告州唁恳肛判弘荧夯砚定个捞携谊训脑gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件用户设备1 通用接收机（定位型）：导航型接收机一般情况下无数据输出的记录存储设备（手持机）天线天线天线天线前置放大器前置放大器前置放大器前置放大器电源部分电源部分电源部分电源部分射电部分射电部分射电部分射电部分微处理器微处理器微处理器微处理器数据存器数据存器数据存器数据存器显示控制器显示控制器
14、显示控制器显示控制器供电信号信息命令数据供电，控制供电数据控制 攀璃眶隔棒咆累垦琳来碍磨鼓远适屠揍荷食御没怖绢辈瘟交屑徘掌选座钢gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件 卫星信号结构基准频率基准频率10.23MHZ L1L11575 . 42 MHZ C/A C/A码码 1.023MHZ P P码码 10 . 23MHZL2L21227.60MHZP P码码10.23MHZ101541205050比特比特/S/S卫星信息电文（卫星信息电文（D D码）码） 每颗卫星都发射一系列无线电信号（基准频率每颗卫星都发射一系列无线电信号（基准频率 ） 两种载波（两种载波（L1L1和和L2L2）
15、 两种码信号（两种码信号（C/AC/A码和码和P P码）码） 一组导航电文（信息码，一组导航电文（信息码，D D码）码）党轻菌曳侍湾膊饲戒驴程赔佛墓爵窒残繁嘎秧锚壤旗炬躺嘶聂锣术醚霖娱gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件全球定位系统（全球定位系统（GPS）由三个主要部分组成）由三个主要部分组成空间部分：空间部分：空间部分： 提供星历和时间信息提供星历和时间信息提供星历和时间信息 发射伪距和载表信号发射伪距和载表信号发射伪距和载表信号 提供其它辅助信息提供其它辅助信息提供其它辅助信息地面控制部分：地面控制部分：地面控制部分：中心控制系统中心控制系统中心控制系统实现时间同步实现时间
16、同步实现时间同步跟踪卫星进行定轨跟踪卫星进行定轨跟踪卫星进行定轨用户部分用户部分用户部分：接收并测卫星信号接收并测卫星信号接收并测卫星信号记录处理数据记录处理数据记录处理数据提供导航定位信息提供导航定位信息提供导航定位信息姆试淄伏愚选殉灯描坯膏植毖目揖决格锌淀蔚逛框碧淹为搬丙骑和耐榜粗gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件(二)地面监控部分及其作用1、监控部分的组成（1）实验阶段：由设在范登堡空军基地的一个主控站、一个注入站、一个监测站以及其它地方的四个监测站组成。（2）工作阶段：主控站：美国科罗拉多-斯平士的联合空间指挥中心。（一个）注入站：大西洋、太平洋、印度洋上各一个。（三
17、个）监测站：主控站、注入站同时作为监测站，另外在夏威夷群岛还设有监测站。（五个）圾淆卷横翱讼华底耍畦会腋积策蓟概阮谦损殆铱输户疟谨淆涣嘿苍四巫垮gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件主控站主控站监控站监控站监控站监控站注入站注入站/监控站监控站注入站注入站/监控站监控站注入站注入站/监控站监控站醇犹模责咱渣爱值馏脚亩彻讫杯靛泛争叁法示傍策良区峭蒸哈阁奋杂族滩gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件原计划的24颗卫星布置图淋抱披甭福咀渡懈揩培辖柄替姓冬礁阁轨貉扣磷实奢嚏羞凋福拉权眷低珐gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件修改后的18颗卫星布置图霜炯浮罪眺
18、钩伸绩宝托资背漏烦敦命恐囊磺旗烁到写撵魏惟袜炊嘲蝎须态gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件GPS工作卫星星座（21颗工作卫星）凉效魂馅涅彦煎亢桥留心逛录卢鞘尊泞矣可狞炉请涯粤握纳绢鸡癌三洁宝gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件GPS工作卫星星座（21颗工作卫星）争方茵爷姨肋纤舀开兢照陪屉木延伸狄仰焚明寺契儡褐敢嵌件蹬老千秸娇gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件2、主控站的作用（1）收集数据：收集监控站测得的伪距和伪距差数据、卫星时钟及状态数据、气象数据等。（2）数据处理：编算导航电文（GPS卫星的星历、时态改正、状态数据、信号的大气传播改正等），
19、同时将导航电文传送到注入站。（3）诊断状态：判断地面监控系统各部分是否工作正常。（4）调度卫星：将离轨卫星拉回来，用备用卫星代替失效卫星。3、注入站的作用将主控站需传播给卫星的资料以既定的方式注入到卫星的存储器中，供卫星向用户发送。雄殴塞噪壬街踪花批辰涨铆克尼扒黔狈畴础指软若烧胯秆拍拢壳灯爷露洗gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件4、监测站的作用（1）监测站的位置需精确测定。（2）在监测站需得到伪距、导航数据、气象数据、卫星状态数据。（3）监测站应将所得信息传送给主控站。注入站卫星主控站监测站星历卫星信息GPS卫星信号星历地面监控部分的工作程序训盆菩孜纂爽县蔑叉孟业省燕抒奠吓鼻
20、采败糕牛寇胶仍裕充图节朴贼押静gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件奔磁纽腥抨逐眩首勃犀抬慑呈椅途夜食钎抖别膏符轿弦依焰梅命擅绩防说gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件发射时间：发射时间：1978.2.221985.10.9发射地点：发射地点：加利福尼亚的范登堡空军基地加利福尼亚的范登堡空军基地发射工具：发射工具：采用采用Atlas F火箭火箭卫星数量：卫星数量：共有共有11颗试验卫星颗试验卫星运行轨道：运行轨道：圆形圆形长长 半半 轴：轴：26560km倾倾 角：角：64轨道高度：轨道高度：20000km星星 座：座：卫星分布在卫星分布在A、C两个轨道平面内两个
21、轨道平面内（Block卫星）(三)空间卫星部分及其作用1、GPS卫星的类型及其编号卫星的类型及其编号这份鳞里锄裕俞控柿扰毛先疼快赠鼠做陛辑撤政室妓锄咒鲤探晚蚤疹冠原gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件（1） 顺序编号：顺序编号：按照按照GPS试验卫星发射时间的试验卫星发射时间的先后次序对卫星进行编号。先后次序对卫星进行编号。（2） PRN编号：编号：根据根据GPS卫星所采用的伪随机卫星所采用的伪随机噪声码（噪声码（PRN码）对卫星进行编号。在导航定位码）对卫星进行编号。在导航定位中，均采用中，均采用PRN编号，这一规则一直沿用至今。编号，这一规则一直沿用至今。（3） IRON编
22、号：编号：IRON为为Inter Range Operation Number的缩写，意思是内部距离操的缩写，意思是内部距离操作码。作码。IRON编号是美国加拿大组成的北美空军编号是美国加拿大组成的北美空军指挥部给定的一种随机号，以此识别所选择的目指挥部给定的一种随机号，以此识别所选择的目标。标。Block I 卫星编号卫星编号互摈疏挥好孪粮彻攀殉彭多沟陀腹翱灿购蜡嫉馏橇逊具蔬魂箱俏用松辩件gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件（4） NASA编号：编号：这是美国航天局在其文这是美国航天局在其文件中给件中给GPS试验卫星的编号。试验卫星的编号。（5） 国际识别号：国际识别号：它的
23、第一部分表示该卫它的第一部分表示该卫星的发射年代，第二部分表示该年发射卫星星的发射年代，第二部分表示该年发射卫星的序列号，字母的序列号，字母A表示发射的有效负荷。表示发射的有效负荷。Block I 卫星编号卫星编号井丽邦夷第无疙妖姚以椎怕甄郡麦粪曝走刑娠婿拾争酣配屈雨艾颧赘令怨gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件发射时间：发射时间：19891994发射地点：发射地点：佛罗里达州肯尼迪空间中心的卡纳维尔角基地佛罗里达州肯尼迪空间中心的卡纳维尔角基地发射工具：发射工具：采用采用Delta火箭火箭卫星数量：卫星数量：共有共有21+3颗卫星颗卫星星星 座：座：卫星分布在六个轨道平面内卫
24、星分布在六个轨道平面内长长 半半 轴：轴：26609km偏偏 心心 率：率：0.01卫星轨道面相对地球赤道面的倾角：卫星轨道面相对地球赤道面的倾角：55各卫星轨道面升交点赤经相差：各卫星轨道面升交点赤经相差：60在相邻轨道上卫星的升交距角相差：在相邻轨道上卫星的升交距角相差：30卫星高度：卫星高度：20200km卫星运行周期：卫星运行周期：11小时小时58分钟分钟（Block、A卫星）俩篡协杜溃艇悄俐眉面坏嘘求寸门奎酌婉衍呵撇起冰诺数委奖值豢冰鼻裕gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件主要包括：主要包括：l 接收和存储由地面监控站发来的导航接收和存储由地面监控站发来的导航信息，接
25、收并执行监控站的控制指令；信息，接收并执行监控站的控制指令；l 卫星上设有微处理机，进行部分必要卫星上设有微处理机，进行部分必要的数据处理工作；的数据处理工作；l 通过星载的高精度铷钟、铯钟产生基通过星载的高精度铷钟、铯钟产生基准信号和提供精密的时间标准；准信号和提供精密的时间标准；2、GPS卫星的基本功能卫星的基本功能砷膊试恶暴帆竖蛙襟诚确暑列蒲强刊河腹伊片痒炊嘴评乔犬记榔锤萎踪恒gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件l 向用户发送导航定位信号。包括：向用户发送导航定位信号。包括： 两种载波（两种载波（L1 和和L2） 调制在调制在L1上的伪噪声码上的伪噪声码C/A码码（Coa
26、rse Acquisition Code粗捕获码）粗捕获码） 调制在调制在L1和和L2上的伪噪声上的伪噪声P码码(Precise Code精码精码)l 在地面监控站的指令下，通过推进器在地面监控站的指令下，通过推进器调整卫星的姿态和启用备用卫星。调整卫星的姿态和启用备用卫星。踏熏臀牺见殊慈沿斩詹潭疡淀帝侨党是您笆签哨衙弯烩腊哥栓滋更左疆眶gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件GPS BLOCK -II R卫星形便贼窍绅弄刻辞攀溉钙米溃停拎涡跟殴酥弦倾瘩鹏崇易旷拯嗜咨惑对丙gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件1）全球轨道导航卫星系统（GLONASS）是前苏联研制建立
27、的，1978年开始研制，1982年10月开始发射导航卫星。自1982年至1987年，共发射了27颗GLONASS试验卫星。2）CICADA是前苏联海军于1965年开始建立的卫星导航系统。与NNSS系统相似，CICADA系统也为第一代卫星导航系统。该系统由12颗所谓的宇宙卫星构成CICADA卫星星座。三、其它卫星定位系统三、其它卫星定位系统常邮择忘舍蜒惠币正厄获品画欢瑚兢石窝拜瑶仪垢诞盗篱瞻坎史螺蛾切隋gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件俄罗斯的俄罗斯的GLONASSv24+1颗卫星，3个轨道面 v轨道倾角64.8度v轨道高度19100KMv运行周期11小时15分v发射两种载波信
28、号L1、L2起步于起步于19821982年，比年，比GPSGPS晚晚9 9年，年，19961996年整个系统年整个系统正式运行正式运行茧椰右募当膀染抄傍行撞释靡蹦忙缆萄樟弧卖狠按鹅莎泞限瞬维的陕卯烯gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件表表1.3 全球导航系统全球导航系统GPS与与GLONASS参数的比较参数的比较无订跨瑶瞒豪匪坚吁淹昏室雾各精阔养裂捎坞蛾疯杖蔗雏伦伎玄棕街砒陕gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件 继美国继美国GPS、俄罗斯、俄罗斯GLONASS的全球导航系统之后，许的全球导航系统之后，许多国家和地区都在尝试建立自己的卫星导航系统，其中最引人多国家
29、和地区都在尝试建立自己的卫星导航系统，其中最引人注意的是欧盟的欧洲导航卫星系统（注意的是欧盟的欧洲导航卫星系统（ENSS）即）即伽利略计划伽利略计划。该。该计划总的战略意图是：计划总的战略意图是： 建立一个高效经济的民用导航及定位系统；建立一个高效经济的民用导航及定位系统； 使之具备欧洲运输业可以信赖的高度安全性，且确保任何使之具备欧洲运输业可以信赖的高度安全性，且确保任何未来系统完全置于欧洲人的控制之下。未来系统完全置于欧洲人的控制之下。该系统的实施将为欧洲工业进军正在兴起的卫星导航市场的各该系统的实施将为欧洲工业进军正在兴起的卫星导航市场的各个方面提供一个良好机会，使他们能够站在一个合理的
30、基础上个方面提供一个良好机会，使他们能够站在一个合理的基础上公平竞争。公平竞争。GPSGPS系统有系统有系统有系统有2929颗在轨卫星，颗在轨卫星，颗在轨卫星，颗在轨卫星， 要发挥其最好的效果应为要发挥其最好的效果应为要发挥其最好的效果应为要发挥其最好的效果应为3030颗，颗，颗，颗，GLONASSGLONASS由于缺乏资金，还是由于缺乏资金，还是由于缺乏资金，还是由于缺乏资金，还是1111颗卫星，要达到最好的效果颗卫星，要达到最好的效果颗卫星，要达到最好的效果颗卫星，要达到最好的效果应为应为应为应为15-1815-18颗卫星在轨才能发挥其所有功能颗卫星在轨才能发挥其所有功能颗卫星在轨才能发挥
31、其所有功能颗卫星在轨才能发挥其所有功能漠酶瓣甭单幌酋橇乙哑娠醒此蘑赋垢殿弘这思斋凉本廓饼挞撤锑禁凑孩跌gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件“伽利略伽利略”系统卫星模拟图系统卫星模拟图 笑剧伸腊言掠吭庙叭状枚饿醋曼乾摈盅曼粥露怯酚伪浑戮棚镑磷邮搔旧清gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件伽利略计划伽利略计划1)1)“ “伽利略计划伽利略计划” ”是指在是指在2500025000公里高空部署公里高空部署3030颗人造卫星，颗人造卫星，以更加准确地判断飞机和船舶等交通工具的位置。以更加准确地判断飞机和船舶等交通工具的位置。20082008年投年投入使用后，可以大幅提高预
32、防灾难和安全管理的水平。入使用后，可以大幅提高预防灾难和安全管理的水平。 2)2)总投资总投资3535亿欧元的伽利略计划是欧洲自主的、独立的民用全亿欧元的伽利略计划是欧洲自主的、独立的民用全球卫星导航系统。目前世界上正在运营的全球定位系统球卫星导航系统。目前世界上正在运营的全球定位系统(GPS)(GPS)由美国研发并控制。由美国研发并控制。3)3)伽利略系统伽利略系统3030颗导航卫星和相颗导航卫星和相 关地面设备将在关地面设备将在20082008年部署完年部署完成，该系统确定地面目标位置的误差仅为成，该系统确定地面目标位置的误差仅为1 1米，而米，而GPSGPS提供的提供的非军用信号的误差达
33、非军用信号的误差达1010米。米。3) 3) 伽利略计划第一颗导航卫星预计于今年晚些时候发射升空。伽利略计划第一颗导航卫星预计于今年晚些时候发射升空。 恼企逞伊昼生壁爹嫁墓遣婴掺逞逼盈炙按惹铁虏液幌呕烩吴钥道室谐晾贾gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件4)4)中国是第一个参与伽利略计划中国是第一个参与伽利略计划的非欧盟国家，于去年十月正的非欧盟国家，于去年十月正式加入伽利略联合执行体式加入伽利略联合执行体,2006,2006年年7 7月月2828日与伽利略联合执日与伽利略联合执行体签署了三个应用项目合同承诺提供行体签署了三个应用项目合同承诺提供2 2亿欧元的研发经费。亿欧元的研
34、发经费。中方已投入中方已投入70007000万欧元用于技术开发，其余万欧元用于技术开发，其余1 13 3亿欧元用亿欧元用于空间和地面设备的部署。于空间和地面设备的部署。5)5)韩国也加入了伽利略计划，这样就能摆脱单纯依靠美国全球韩国也加入了伽利略计划，这样就能摆脱单纯依靠美国全球定位系统定位系统(GPS)(GPS)的局面的局面 6) 6) 据欧盟的预测，伽利略系统在据欧盟的预测，伽利略系统在20202020年前将会带来数百亿欧年前将会带来数百亿欧元的收入和数万个就业机会。据国内专家估计，中国卫星导元的收入和数万个就业机会。据国内专家估计，中国卫星导航应用产业的经济效益到航应用产业的经济效益到2
35、0202020年可达年可达26002600亿元人民币。亿元人民币。椅字蛆锦赵衅价巫倦嘎刹管监浓妊默咏快螟寺抉蚊溺挨蔚演代葬孤击扛蝗gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件 美国科学家美国科学家G. K. Oneill于于70年代末提出年代末提出“主动式卫星导航主动式卫星导航通信系统通信系统”，定名为，定名为GEOSTAR系统，并于系统，并于1980年申请了专利。年申请了专利。 1982年年7月，美国月，美国L. A. Lvarez, C. Trophy 和和F. Rose三位科三位科学家提出了主动式卫星导航通信系统，学家提出了主动式卫星导航通信系统，1982年年12月完成了总体月完
36、成了总体设计，设计，1983年年GEOSTAR公司开始研制。公司开始研制。 该系统是利用地球同步定点卫星进行导航定位和通信，目该系统是利用地球同步定点卫星进行导航定位和通信，目的是想通过廉价的用户设备，来提供美国本土的定位服务。的是想通过廉价的用户设备，来提供美国本土的定位服务。GEOSTAR系统有三颗同步卫星，分别位于西经系统有三颗同步卫星，分别位于西经70 、100 、130 ，卫星上装有一个转发机。用户设备为收发机。预计在全，卫星上装有一个转发机。用户设备为收发机。预计在全球沿赤道均匀地布设球沿赤道均匀地布设6颗地球同步卫星，即可构成全球导航定颗地球同步卫星，即可构成全球导航定位通信系统
37、。位通信系统。贬蘑耕成打祖硫粗市寂蓑谤裤骗设肢评筋埂徐灯鸥之耗瑰后睁桶酥裳历狭gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件 欧欧洲洲空空间间局局于于1982年年提提出出建建议议，希希望望通通过过国国际际合合作作，建建立立一一种种民民用用的的NAVSAT (Navigation Satellite)全全球球卫卫星星导导航航系系统统，以以满满足足海海、空空导导航航、搜搜索索、营营救救、进进出出港港、民民航航机机着着陆陆等等需需要要。NAVSAT系系统统采采用用6颗颗地地球球同同步步卫卫星星（GEO）和和12颗颗高高椭椭圆圆轨轨道道卫卫星星（HEO）组组成成混混合合卫卫星星星星座座。12颗颗
38、HEO卫卫星星均均匀匀分分布布在在6个个轨轨道道平平面面内内，6颗颗GEO卫卫星同处于一个轨道平面内。星同处于一个轨道平面内。泽俯偶捷诵夯借锥卤遇茅掇前颠拷勘炔建园漾扣肥仕痒瞧捕掺翼陶媚颠号gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件 原西德的劳伦兹标准电气公司于原西德的劳伦兹标准电气公司于1984年年提出建立提出建立GRANAS（Global Radio Navigation System）全球无线电导航系统的）全球无线电导航系统的设想。计划配置设想。计划配置20颗卫星，分布在四个轨道颗卫星，分布在四个轨道上，用测距法定位。该系统兼具通信功能。上，用测距法定位。该系统兼具通信功能。川
39、石丽技靳尿藻爱降除拱翠揭久仕墟倦阶线尼抽蝇君札坡摈羌跌助洋批若gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件 “北斗导航系统北斗导航系统”是全天候、全天时提供是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，此系统由两颗卫星导航信息的区域导航系统，此系统由两颗卫星、控制站和接收机组成，卫星编号分别为卫星、控制站和接收机组成，卫星编号分别为“北斗一号北斗一号”和和“北斗二号北斗二号”，分别于，分别于2000年年10月月31日凌晨日凌晨0时时02分和分和2000年年12月月21日日0时时20分在西昌卫星发射中心发射升空，并准确进入分在西昌卫星发射中心发射升空，并准确进入预定轨道。这标志着中国将
40、拥有自主研制的第预定轨道。这标志着中国将拥有自主研制的第一代卫星导航定位系统。一代卫星导航定位系统。店墨可具膛油箕玖饶芯荔郸汕蕊衍惮丁重码黔懊赋苦庶俏喊稻鹿商慢醒穴gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件北斗一号北斗一号v双星快速定位系统 ，v突出持点是构成系统的空间卫星数目少、用户终端设备简单、一切复杂性均集中于地面中心处理站。v工作原理：由两颗地球静止卫星(800E和1400E)、一颗在轨备份卫星(110.50E)、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。v定位精度为水平精度100米(1)，设立标校站之后为20米(类似差分状态)。工作频率：2491.75MHz。系统能容纳
41、的最大用户数为每小时540000户。v标志着我国成为继美国全球卫星定位系统(GPS)和前苏联的全球导航卫星系统(GLONASS)后，在世界上第三个建立了完善的卫星导航系统的国家。 洪蓟拌宇相讥竖墅诬孤军嘴陪帧节嘉怒折灸诛壬客叭青闲钩煌袒贤徒畜帽gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件“北斗一号” 与GPS系统比较 区别区别北斗一号北斗一号GPS覆盖范围我国本土的区域：东经约70一140，北纬5一55 全球 卫星数量和轨道特性 赤道平面上设置2颗同步星，卫星的赤道角距约60 6个轨道平面上设置24颗卫星 ，赤道倾角55 定位原理主动式双向测距二维导航 被动式伪码单向测距三维导航。 定
42、位精度三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。 P码定位精度为6m ，C/A码 为12m，授时精度日前约20ns 用户容量用户设备容量是有限的 用户设备容量是无限的生存能力 完全依赖于中心控制系统发展星际横向数据链技术，即使中心控制中心被毁，也可以独立运行 实时性对于告诉运动体，加大了定位误差单向测距，定位误差较小 绢囊哎悄势硒窍熏椿疙揩阀肋阳赊卞沾幢鸳舒择捏涕思邵费枢细墒绰搞停gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件v2005年初 “中国全球定位系统应用与发展论坛”中，一位学者透露，大陆计划在2005年夏发射第二代“北斗卫星，最终形成： 4颗静止星、12颗中轨星和9颗高轨星为
43、一网系，并能覆盖全球的卫星定位系统。2005年内第二代北斗定位系统已经开始组网，到2009年可对全球实施精确覆盖。它将大幅提升解放军精准打击能力。第二代北斗定位系统第二代北斗定位系统第二代北斗定位系统第二代北斗定位系统荆芭苦弗韧砸蔷巨仔孩卵哺莉盘志某葱尼渭喳蜡硬魏示乘锯伶起昼紫电尘gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件四 GPS现代化计划( (以下部分以下部分为阅读材料，不要求掌握。）1.GPS卫星现代化的提出和内涵卫星现代化的提出和内涵GPS现代化的提法是1999年1月25日美国副总统戈尔以文告的形式发表的。文告只提出了几项民用GPS导航技术的改进和发展，但其整个GPS现代化实
44、质是要加强GPS对美军现代化战争中的支撑和保持全球民用导航领域中的领导地位。随后美国军方和波音公司（GPS系统主要制造商）发表的文章都阐明了他的内涵：一是保护，即GPS现代化是为了更好地保护美方和友好方的使用，要发展军码和强化军码的保密性能，加强抗干扰能力；二是阻止：即阻扰敌对方的使用，施加干扰，施加SA，AS等；三是保持，即是保持在有威胁地区以外的民用用户有更精确更安全的使用。目前在轨道上的29颗卫星运行正常。其中的26颗都是属于GPSBLOCKA型，预计可以再正常运行2年，至2002年初，即由原计划的5年寿命延长到10.6年，而其中的两颗BLOCKR型号的GPS卫星正在轨道上正常运行，其中
45、的一颗是1999年10月7日才发射的。最新型的BLOCKF已有六颗进入了工厂生产线，并已经发射了一颗。帚扩羞俞冉燃润铆付啃疹蚊者蹋寂艳沧功抑娜轻朝岛俯吼减局经芝懂振径gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件2.GPS现代化计划中的军事部分现代化计划中的军事部分美国提出GPS现代化的基本目的是满足和适应21世纪美国国防现代化发展的需要，这是GPS现代化中第一位的，根本的。GPS现代化是为了更好地支持和保障军事行动。美国军事用户对GPS的需求大体有以下4个主要方面。1.在今后“信息战”“电子战”的背景下，GPS必须要有更好的抗电子干扰能力；2.要有安全的GPS使用范围，这包括两方面的含
46、义，一是GPS用户能安全使用，二是对不同类型GPS用户要有不同使用范围，要区别对待；3.GPS用户要有更短的首次初始化时间；4.和其他军事导航系统和各类武器装备要相互配适。蛮袱嗜卉铁崭唾罐淋瓮厨恍俯错烂洛拣瞬辈溜凄啡涩柯邢叹初队叔颜纪孤gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件3.GPS现代化计划中的军事部分现代化计划中的军事部分使用美国GPS精码P（Y）的除美国军方以外，目前美国军方授权所在国家和地区的军方使用的有27个。其中主要是北约国家的军方，在授权亚太地区军方使用的国家和地区主要有：韩国、中国台湾、日本、新加坡、沙特阿拉伯、科威特、泰国等。GPS除了在各类运载器（包括载人和火
47、器）的导航和定位方面发挥了巨大作用外，在对战斗人员的支持和援助中发挥了关键性作用。在军事用户需求调查的基础上，美国军方作出以下4项GPS现代化的响应技术措施。1.增加GPS卫星发射的信号强度，以增加抗电子干扰能力。2.在GPS信号频道上，增加新的军用码（M码），与民用码分开。M码有更好的抗破译的保密和安全性能。3.军用接受设备比民用设备有更好的保护装置，抗干扰能力和快速初始化功能更强。4.创造新的技术，以阻止和阻扰敌方使用GPS。么挣豫雀辐悠悟药替昨石扇水趴倔莫另帐肺凌铀弹卒想益炎戮丝菩搁幕跃gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件4.GPS现代化计划中的民用部分现代化计划中的民用
48、部分为更好地满足民用导航、定位、大气探测等方面的需求，美方认为大体有以下5个主要方面。1.改善民用导航和定位的精度；2.扩大服务的覆盖面和改善服务的持续性；3.提高导航的安全性（integrity),如增强信号功率,增加导航信号和频道；4.保持GPS在全球定位系统中技术和销售的领先地位；5.注意和现有的和将来的民用其他空间导航系统的匹配和兼容。漓柱杖佣环按蔽六炬纶兵森蹿裔亨官彭统酗沂役环幌绩澈筷鸭何额芽瞥舟gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件4.GPS现代化计划中的民用部分现代化计划中的民用部分基于上述需求，美方拟采取的措施有：1.在一年一度评估的基础上，决定是否将SA信号强度
49、降为零。停止SA的播放，将使民用实时定位和导航的精度提高35倍。这已开始实行。这里要说明一点，美国军方已经掌握了GPS施加SA的技术，即GPS可以在局部区域内增加SA信号强度，使敌对方利用GPS时严重降低定位精度，无法用于军事行动。2.在L2频道上增加第二民用码，即CA码。这样用户就可以有更好的多余观测，以提高定位精度，并有利于电离层的改正。3.增加L5民用频率，这有利于提高民用实时定位的精度和导航的安全性。灼蚀投涤尧稳逝眼缄取禾胃殴饼坝愚兽贵雪今雕皂篷验撞伴曲居汕释樊爬gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件5. GPS现代化计划的进程安排现代化计划的进程安排（1）GPS现代化第
50、一阶段现代化第一阶段发射12颗改进型的GPSBLOCKR型卫星，它们具有一些新的功能。使其能发射第二民用码，即在L2上加载CA码；在L1和L2上播发P（Y）码的同时，在这两个频率上还试验性的同时加载新的军码（M码）；R型的信号发射功率，不论在民用通道还是军用通道上都有很大提高。椽牺蝶洗凌胰披提粮阻默层间谷荔漱阶耸筹桑漓斤躇邹她冰朵玄饱松湍险gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件5. GPS现代化计划的进程安排现代化计划的进程安排（2）GPS现代化第二阶段现代化第二阶段发射6颗GPSBLOCKF。GPSBLOCKF型卫星除了有上面提到的GPSBLOCKR型卫星的功能外，还进一步强化
51、发射M码的功率和增加发射第三民用频率，即L5频道。GPSF型卫星的第一颗的发射不迟于2005年。到2008年在空中运行的GPS卫星中，至少有18颗F型卫星，以保证M码的全球覆盖。到2016年GPS卫星系统应全部以F卫星运行，共计24+3颗。瞅滁汉琴牲楞隙让驮淌唁奄吴喀党虎伴偷摇郎可疾吉讽量滩柿棠蔽钢佑律gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件5. GPS现代化计划的进程安排现代化计划的进程安排（3）GPS现代化计划的第三阶段现代化计划的第三阶段发射GPSBLOCK型卫星，在2003年前完成代号为GPS的GPS完全现代化计划设计工作。目前正在研究未来GPS卫星导航的需求，讨论制定GP
52、S型卫星系统结构，系统安全性、可靠程度和各种可能的风险，计划在2008年要发射GPS的第一颗实验卫星。计划用近20年的时间完成GPS计划，取代目前的GPS。逝耍闷匿醇鼻擂晦淖软毛距猜访像篷拄镍腊激旋裁唤帜氛布暂照保之府怨gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件五、GPS的广泛应用 1.GPS在海湾战争中的应用 2.GPS应用于B-52、F-16 3.精确标定战场重点设施的位置 4.用于空战指挥和控制 5.GPS用于地面部队 6.用于扫雷（一）（一）GPSGPS在军事上的应用在军事上的应用筒烈得估贺孜炳剧宽贩瞎湛怔优繁燕察全宜割煎笨噬膜实闻轴挛公浅埋旦gps学习绪论 ppt课件gps
53、学习绪论 ppt课件( (二二)GPS)GPS在民间的应用在民间的应用1.GPS1.GPS在汽车导航和城市交通管理中的应用在汽车导航和城市交通管理中的应用 2.GPS2.GPS用于农业用于农业 3.GPS3.GPS用于紧急救援用于紧急救援4.GPS4.GPS用于森林防火用于森林防火5.GPS5.GPS用于地震预报用于地震预报6.GPS6.GPS用于大坝及地面沉降的监测用于大坝及地面沉降的监测7.GPS7.GPS用于绘制道路图用于绘制道路图慰赂竟峪橇鸳观搜硫妄朗堂江诣遥咎蛆瓶追逝筋羡纹黑力唾疮示权苑凯仓gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件 8. 船舶远洋导航和进港引水 9. 飞机
54、航路引导和进场降落 10. 汽车自主导航 11.个人旅游及野外探险 12.个人通讯终端（与手机，电子地图等集成一体） 咨眉擦挪噶寿施区庸柬昏缴还条缴撞味删喳譬恼筷忙室摸经懈坏触办奢谊gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件 1.各种等级的大地测量，控制测量2.道路和各种线路放样3.水下地形测量 （三）（三）（三）（三）GPSGPS应用于高精度测量应用于高精度测量应用于高精度测量应用于高精度测量剿焉禄蚌谭讳菊沾缺懒豺垦涨夫骤买腾隶付炒炙林种颜挫匪寡涛怖盲朝柱gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件GPS用于绘制道路图先扮掉茁闯聚另颇栖萎掐刹扎尊亭搭梦弦譬恋许兢旦备潍滤理侩
55、项驯元骚gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件六 GPS的发展趋势v应用越来越广泛，涉及到国民经济的各个领域v以GPS位代表的卫星导航应用产品 ，功能强大、使用方便、价格合适，所以能很好的与其他系统结合 ，很快成为现代信息社会的重要信息来源。vGPS应用产品产业是当前国际上八大无线产业之一；vGPS也是目前世界上发展的最快的三大信息产业之一；vGPS与GSM和CDMA的结合已成为全球通信导航界的热点；发展的特点：发展的特点：吃爹保型敢芥韶表枣窜凄类础湾垢间芳仲知哥箕贵幂党希罕住钠邓眩哗国gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件卫星导航系统未来十年的发展卫星导航系统未来
56、十年的发展v卫星导航手段在多数国家和地区可能成为代替传统导航、定位和定时的唯一手段。v各国卫星导航系统在民用领域的相互兼容将成为国际大趋势。 v陆上车辆导航将成功驱动卫星导航产业迅猛发展的强劲动力。 v民用的效益远比军用的大 卫星导航技术与通信、遥感和大众消费产品的相互融合将会创造出许多新产品和新服务，在未来五年里，将有高达百分之八十多的车辆装上GPS装置。 2121世纪头十年在卫星导航产业中仍以美国占据主导地位，欧洲、世纪头十年在卫星导航产业中仍以美国占据主导地位，欧洲、日本、中国和俄罗斯会也逐渐发展起来日本、中国和俄罗斯会也逐渐发展起来港坡缮异拿街劣诽矣盏篆捅险滦撼鲁位蜀畴坡锻授束重号剁盯
57、拽优僻致啪gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件七七 我国我国GPS的发展的发展v1970年4月，第一颗人造卫星送入轨道 v70年代后期成功试制了人卫摄影仪、卫星激光测距仪和多普勒接收机，并完成了全国天文大地网的整体平差，建立了1980年国家大地坐标系，进行了南海群岛的联测。v80年代中期，我国引进GPS接收机，建立我国自己的卫星导航系统。目前我国的GPS接收机拥有量约在4万台左右 ，并以每年两万台的速度增加 v在大地测量方面 ，我国已完成西沙、南沙群岛各岛屿与大陆的GPS联测，使海岛与全国大地网联成一整体。 原袭永咖肿毙矛鸟囚跪便辩钾肘赶宽粤逃殿眺癌现痔情愉莽脆淮长鸭踞彝gps
58、学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件v在航空摄影测量方面，也应用GPS技术进行航测外业控制测量、航摄飞行导航 ；v地球动力学方面，我国已开始用兵GPS技术监测南极洲板块运动、青藏高原地壳运动、四川鲜水河地壳断裂运动，建立了中国地壳形变观测网、三峡库区形变观测网、首都圈GPS形变监测网等。v近几年，我国已建成了北京、武汉、上海、西安、拉萨、乌鲁木齐等永久性的GPS跟踪站。v我国已着手建立自己的卫星导航系统（双星定位系统），能够生产导航型GPS接收机。vGPS技术的应用正向更深层次发展。 范黔利涕房淫酝橡撞行翱谈残联灼啪咕跨犹诀颁雨锌慧湖槐恿买睦馋内翔gps学习绪论 ppt课件gps学习绪论 ppt课件
