原理及应用.pptx
《原理及应用.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《原理及应用.pptx(49页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、武汉苍穹数码仪器有限公司 GPS的英文全称是Global Positioning System,简称GPS。根据Wooden 1985年所给出的定义:NAVSTAR全球定位系统(GPS)是一个空基全天侯导航系统,它由美国国防部开发,用以满足军方在地面或近地空间内获取在一个通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。1.1 1.1 定义定义武汉苍穹数码仪器有限公司1.2 GPS的发展简史的发展简史1973年年12月,美国国防部批准研制月,美国国防部批准研制GPS。1978年年2月月22日,第日,第1颗颗GPS试验卫星发射成功。试验卫星发射成功。1989年年2月月14日,第日,第1颗颗GPS工作卫星
2、发射成功。工作卫星发射成功。1991年,在海湾战争中,年,在海湾战争中,GPS首次大规模用于实战。首次大规模用于实战。1999年年1月月25日,美国副总统戈尔宣布,将斥资日,美国副总统戈尔宣布,将斥资40亿美圆,进行亿美圆,进行GPS现代化。现代化。2000年年5月月1日,美国总统克林顿宣布,日,美国总统克林顿宣布,GPS停止实施停止实施SA。武汉苍穹数码仪器有限公司1.3 GPS的系统组成的系统组成 系统组成系统组成GPS的系统组成:由的系统组成:由空间部分空间部分、地面控制部分地面控制部分和和用户设备部分用户设备部分等三部分等三部分组成组成武汉苍穹数码仪器有限公司1.3.1 GPS的系统组
3、成的系统组成 空间部分空间部分GPS的空间部分(的空间部分(GPS卫星星座)卫星星座)GPS卫星星座卫星星座设计星座:设计星座:21+3 21颗正式的工作卫星颗正式的工作卫星+3颗活动颗活动的备用卫星的备用卫星 6个轨道面,平均轨道高度个轨道面,平均轨道高度20200km,轨道倾角,轨道倾角55 ,周期,周期11h 58min(顾及地球自转,地球顾及地球自转,地球-卫星的几何关系每天提前卫星的几何关系每天提前4min重重复一次)复一次)保证在保证在24小时,在小时,在高度角高度角15 以上,能够同时观测到以上,能够同时观测到4至至8颗卫颗卫星星当前星座:当前星座:31颗颗武汉苍穹数码仪器有限公
4、司1.3.1 GPS的系统组成的系统组成 空间部分(续)空间部分(续)GPS卫星卫星 作用:作用:发送用于导航定位的信号发送用于导航定位的信号 其他特殊用途,如通讯、监测核暴等。其他特殊用途,如通讯、监测核暴等。主要设备:原子钟(主要设备:原子钟(2台铯钟、台铯钟、2台铷钟)、台铷钟)、信号生成与发射装置信号生成与发射装置 类型类型 试验卫星:试验卫星:Block 工作卫星:工作卫星:Block Block Block A Block R Block F(新一代的(新一代的GPS卫星)卫星)武汉苍穹数码仪器有限公司1.3.2 GPS的系统组成的系统组成 地面控制部分地面控制部分GPS的地面控制
5、部分(地面监测系统)的地面控制部分(地面监测系统)组成:主控站(组成:主控站(1个)、跟踪站(个)、跟踪站(5个)和注入站(个)和注入站(3个)个)作用:监测和控制卫星运行,编算卫星星历(导航电文),保持系统时间。作用:监测和控制卫星运行,编算卫星星历(导航电文),保持系统时间。武汉苍穹数码仪器有限公司1.3.2 GPS的系统组成的系统组成 地面控制部分(续)地面控制部分(续)主控站(主控站(1个)个)作用:作用:收集各检测站的数据,编制导航电文,监控卫星状态;收集各检测站的数据,编制导航电文,监控卫星状态;通过注入站将卫星星历注入卫星,向卫星发送控制指令;通过注入站将卫星星历注入卫星,向卫星
6、发送控制指令;卫星维护与异常情况的处理。卫星维护与异常情况的处理。地点:美国克罗拉多州法尔孔空军基地。地点:美国克罗拉多州法尔孔空军基地。跟踪站(跟踪站(5个)个)作用:接收卫星数据,采集气象信息,并将所收集到的数据传送给主控站。作用:接收卫星数据,采集气象信息,并将所收集到的数据传送给主控站。地点:夏威夷地点:夏威夷注入站(注入站(3个)个)作用:将导航电文注入作用:将导航电文注入GPS卫星。卫星。地点:阿松森群岛(大西洋)、迪戈加西亚(印度洋)和卡瓦加兰(太平地点:阿松森群岛(大西洋)、迪戈加西亚(印度洋)和卡瓦加兰(太平洋)。洋)。武汉苍穹数码仪器有限公司1.3.3 GPS的系统组成的系
7、统组成 用户设备部分用户设备部分用户设备部分用户设备部分-GPS信号接收机及相关设备信号接收机及相关设备接收、跟踪、变换和测量接收、跟踪、变换和测量GPS信号的设备信号的设备多数采用石英钟多数采用石英钟武汉苍穹数码仪器有限公司1.4 GPS工作的基本原理工作的基本原理GPS工作的基本原理工作的基本原理 距离后方交会距离后方交会已知点:已知点:GPS卫星卫星待定点:接收机(天线)待定点:接收机(天线)武汉苍穹数码仪器有限公司1.5 GPS的信号结构的信号结构GPS信号的基本组成部分(信号分量)信号的基本组成部分(信号分量)载波(载波(Carrier Phase)测距码(测距码(Ranging C
8、ode)导航电文(导航电文(Navigation Message/Data Message)载波载波作用:搭载其它信号,也可用于测量(测距)。作用:搭载其它信号,也可用于测量(测距)。类型类型目前目前L1:频率:频率:1575.43MHz,波长:,波长:19cmL2:频率:频率:1227.60MHz,波长:,波长:24cm现代化后现代化后增加增加L5:1176.45MHz,波长:,波长:26cm武汉苍穹数码仪器有限公司1.5 GPS的信号结构(续)的信号结构(续)测距码测距码伪随机噪声码伪随机噪声码 PRN码码目前目前C/A(C1)码速:码速:1.023MHz码元长度:码元长度:300mP(Y
9、)1、P(Y)2 (精码,没开放精码,没开放)码速:码速:10.23MHz码元长度:码元长度:30m现代化后现代化后 M1、M2(军用码(军用码)导航电文导航电文码速:码速:50bps内容:内容:广播星历(导航信息)广播星历(导航信息)卫星钟改正卫星钟改正历书(概略星历)历书(概略星历)电离层信息电离层信息卫星健康状况卫星健康状况武汉苍穹数码仪器有限公司1.6 美国政府的美国政府的GPS政策政策SPS与与PPSSPS 标准定位服务,使用标准定位服务,使用C/A码,民用码,民用PPS 精密定位服务,可使用精密定位服务,可使用P码,军用码,军用SA(已于(已于2000年年5月月1日取消)日取消)S
10、elective Availability 选择可用性:人为降低普通用户的测量精度。选择可用性:人为降低普通用户的测量精度。方法方法技术:轨道加绕(长周期,慢变化)技术:轨道加绕(长周期,慢变化)技术:星钟加绕(高频抖动,短周期,快变化)技术:星钟加绕(高频抖动,短周期,快变化)AS Anti-Spoofing反电子欺骗反电子欺骗 P码加密,码加密,P+W-YGPS现代化现代化提高信号质量提高信号质量在在L2上增加上增加C/A码码增加第三民用频率增加第三民用频率L5增加增加2个军用码:个军用码:M1,M2局部关闭局部关闭武汉苍穹数码仪器有限公司1.7 GPS接收机接收机作用作用基本单元基本单元
11、天线单元天线单元接收单元(频率维持通常采用石英钟)接收单元(频率维持通常采用石英钟)信号通道信号通道类型:(多路复用,序惯,多通道);(码相关通道,平方通道)类型:(多路复用,序惯,多通道);(码相关通道,平方通道)存储器存储器计算与显控计算与显控电源电源类型类型依用途:大地型(测地型)、导航型与授(守)时型依用途:大地型(测地型)、导航型与授(守)时型依能否接收测距码(伪距码):有码与无码依能否接收测距码(伪距码):有码与无码依接收伪距码的种类:依接收伪距码的种类:P码与码与C/A码码依接收不同频率载波的数量:单频与双频依接收不同频率载波的数量:单频与双频GPS接收机的几个重要的物理与几何特
12、性接收机的几个重要的物理与几何特性天线相位中心天线相位中心接收钟差接收钟差接收机信号通道间的延迟接收机信号通道间的延迟武汉苍穹数码仪器有限公司 GPS测量定位的类型测量定位的类型 伪距的测定原理伪距的测定原理 伪距法单点定位伪距法单点定位 载波相位测量载波相位测量第二章第二章 GPS定位基础定位基础武汉苍穹数码仪器有限公司2.1 概述概述GPS测量定位的分类测量定位的分类依定位时的状态依定位时的状态动态定位动态定位静态定位静态定位依定位模式依定位模式绝对定位(单点定位)绝对定位(单点定位)相对定位相对定位依定位采用的观测值依定位采用的观测值伪距测量(伪距法定位)伪距测量(伪距法定位)载波相位测
13、量载波相位测量依时效依时效实时定位实时定位事后定位事后定位武汉苍穹数码仪器有限公司2.1 概述(续)概述(续)相对定位相对定位武汉苍穹数码仪器有限公司2.1 概述概述(续)续)差分定位差分定位武汉苍穹数码仪器有限公司2.1 概述概述(续)续)动态定位动态定位武汉苍穹数码仪器有限公司2.2 伪距法测定原理伪距法测定原理伪距测定:伪距测定:接收机在接收到卫星的信号后,产生结构完全相同的测距码,并通过延时器使其延迟时间,直到两组测距码进行相关处理,相关系数最大方可。则伪距就是光速c与延迟时间的乘积(c*)。武汉苍穹数码仪器有限公司2.3 伪距法单点定位伪距法单点定位特点特点观测值:观测值:伪距时间系
14、统:时间系统:采用GPS时间系统(GPS周和GPS秒)。从1980年1月6日子夜零点(UTC)开始的星期数为GPS周,不满一周的为GPS秒。结果:结果:在地固坐标系(WGS-84,ITRF)一般是WGS-84下的坐标精度:精度:在取消SA后,单点定位的平面精度可达20米左右,高程精度可达40米左右。武汉苍穹数码仪器有限公司2.3 伪距法单点定位(续)伪距法单点定位(续)接收机钟改正数。卫星钟改正数;信号接收时的标准时间;信号发射时的标准时间数。信号接收时接收机钟读;信号发射时卫星钟读数真空中的光速;观测距离(伪距);其中::)(babaTtbaTbbtaabaabvvvTvtTtctTcttt
15、trr+=+=-=baabTttTabvcvcctTc*-*+-*=-*=)()(ttr对流层延迟改正。电离层延迟改正;其中::)(tropiontropionabcdrdrdrdrttr+-*=rbaTtvcvc*-*+=rtropiondrdr+观测方程:武汉苍穹数码仪器有限公司2.3 伪距法单点定位(伪距法单点定位(续)续)观测方程观测方程武汉苍穹数码仪器有限公司2.3 伪距法单点定位(续)伪距法单点定位(续)观测方程观测方程武汉苍穹数码仪器有限公司2.3 伪距法单点定位(续)伪距法单点定位(续)观测精度因子观测精度因子(DOP)ACB武汉苍穹数码仪器有限公司2.4 载波相位测量载波相位
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 原理 应用
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【w****g】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【w****g】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。