GPS发展及其应用解析.pptx

GPS GPS技术的发展及其应用技术的发展及其应用党国锋党国锋党国锋党国锋西北师范大学地理与环境科学学院西北师范大学地理与环境科学学院西北师范大学地理与环境科学学院西北师范大学地理与环境科学学院2009.6.32009.6.32009.6.32009.6.3n n报告内容：报告内容：n n一、一、GPSGPS简介简介n n二、二、GPSGPS的发展的发展n n三、三、GPSGPS在全球的应用在全球的应用一、一、GPSGPS简介简介n n1.GPS1.GPS1.GPS1.GPS及其组成及其组成及其组成及其组成n n1.1 1.1 1.1 1.1 什么是什么是什么是什么是GPSGPSGPSGPSn nGPSGPSGPSGPS即全球定位系统即全球定位系统即全球定位系统即全球定位系统（Global Positioning SystemGlobal Positioning SystemGlobal Positioning SystemGlobal Positioning System）是美）是美）是美）是美国从国从国从国从20202020世纪世纪世纪世纪70707070年代开始研制，历时年代开始研制，历时年代开始研制，历时年代开始研制，历时20202020年，耗资年，耗资年，耗资年，耗资200200200200亿美元，亿美元，亿美元，亿美元，于于于于1994199419941994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。n nGPSGPSGPSGPS是美国是美国是美国是美国第二代第二代第二代第二代卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。一、一、GPSGPS简介简介n n1.2 GPS1.2 GPS1.2 GPS1.2 GPS的组成的组成的组成的组成n nGPSGPSGPSGPS系统包括系统包括系统包括系统包括三三三三大部分：大部分：大部分：大部分：n n 1.1.1.1.空间部分空间部分空间部分空间部分GPSGPSGPSGPS卫星星座；卫星星座；卫星星座；卫星星座；n n 2.2.2.2.地面控制部分地面控制部分地面控制部分地面控制部分地面监控系统；地面监控系统；地面监控系统；地面监控系统；n n 3.3.3.3.用户设备部分用户设备部分用户设备部分用户设备部分GPSGPSGPSGPS信号接收机。信号接收机。信号接收机。信号接收机。一、一、GPSGPS简介简介一、一、GPSGPS简介简介n n 一、一、一、一、GPSGPSGPSGPS卫星星座卫星星座卫星星座卫星星座n n 1.1.1.1.工作卫星工作卫星工作卫星工作卫星n n GPSGPSGPSGPS工作卫星及其星座由工作卫星及其星座由工作卫星及其星座由工作卫星及其星座由21212121颗工作卫星和颗工作卫星和颗工作卫星和颗工作卫星和3 3 3 3颗在轨备用卫星组成颗在轨备用卫星组成颗在轨备用卫星组成颗在轨备用卫星组成GPSGPSGPSGPS卫星星座，记作（卫星星座，记作（卫星星座，记作（卫星星座，记作（21+321+321+321+3）GPSGPSGPSGPS星座。星座。星座。星座。24242424颗卫星均匀分布在颗卫星均匀分布在颗卫星均匀分布在颗卫星均匀分布在6 6 6 6个轨道个轨道个轨道个轨道平面内，轨道倾角为平面内，轨道倾角为平面内，轨道倾角为平面内，轨道倾角为55555555度，各个轨道平面之间相距度，各个轨道平面之间相距度，各个轨道平面之间相距度，各个轨道平面之间相距60606060度，度，度，度，即轨道的即轨道的即轨道的即轨道的升交点赤经各相差升交点赤经各相差升交点赤经各相差升交点赤经各相差60606060度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差差差差90909090度，度，度，度，一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前前前前30303030度。度。度。度。卫星星座一、一、GPSGPS简介简介GPSBLOCKIIR卫星卫星n n 2.2.2.2.定位星座与间隙段定位星座与间隙段定位星座与间隙段定位星座与间隙段n n 定位星座：在用定位星座：在用定位星座：在用定位星座：在用GPSGPSGPSGPS信号导航定位时，为了解算测站信号导航定位时，为了解算测站信号导航定位时，为了解算测站信号导航定位时，为了解算测站的三维坐标，必须观测的三维坐标，必须观测的三维坐标，必须观测的三维坐标，必须观测4 4 4 4颗颗颗颗 GPSGPSGPSGPS卫星，称为定位星座。卫星，称为定位星座。卫星，称为定位星座。卫星，称为定位星座。n n 间隙段：这间隙段：这间隙段：这间隙段：这4 4 4 4颗卫星在观测过程中的几何位置分布对颗卫星在观测过程中的几何位置分布对颗卫星在观测过程中的几何位置分布对颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。对于某地某时，甚至不能测得精定位精度有一定的影响。对于某地某时，甚至不能测得精定位精度有一定的影响。对于某地某时，甚至不能测得精定位精度有一定的影响。对于某地某时，甚至不能测得精确的点位坐标，这种时间段叫做确的点位坐标，这种时间段叫做确的点位坐标，这种时间段叫做确的点位坐标，这种时间段叫做“间隙段间隙段间隙段间隙段”。一、一、GPSGPS简介简介一、一、GPSGPS简介简介n n 3.GPS3.GPS3.GPS3.GPS卫星的作用卫星的作用卫星的作用卫星的作用n n （1 1 1 1）用）用）用）用L L L L波段的两个无线载波（波段的两个无线载波（波段的两个无线载波（波段的两个无线载波（19cm19cm19cm19cm和和和和24cm24cm24cm24cm）向用户连续不断地提）向用户连续不断地提）向用户连续不断地提）向用户连续不断地提供导航定位信号；供导航定位信号；供导航定位信号；供导航定位信号；n n （2 2 2 2）在卫星飞越注入站上空时，接收由地面注入站用）在卫星飞越注入站上空时，接收由地面注入站用）在卫星飞越注入站上空时，接收由地面注入站用）在卫星飞越注入站上空时，接收由地面注入站用S S S S波段波段波段波段（10cm10cm10cm10cm）发送到卫星的导航电文和其他有关信息，并通过）发送到卫星的导航电文和其他有关信息，并通过）发送到卫星的导航电文和其他有关信息，并通过）发送到卫星的导航电文和其他有关信息，并通过GPSGPSGPSGPS信号电信号电信号电信号电路，适时地发送给广大用户；路，适时地发送给广大用户；路，适时地发送给广大用户；路，适时地发送给广大用户；n n （3 3 3 3）接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时地）接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时地）接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时地）接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时地改正运行偏差或起用备用时钟等。改正运行偏差或起用备用时钟等。改正运行偏差或起用备用时钟等。改正运行偏差或起用备用时钟等。一、一、GPSGPS简介简介n n 二、地面监控系统二、地面监控系统二、地面监控系统二、地面监控系统n n 对于导航定位来说，对于导航定位来说，对于导航定位来说，对于导航定位来说，GPSGPSGPSGPS卫星是一动态已知点。星的卫星是一动态已知点。星的卫星是一动态已知点。星的卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历位置是依据卫星发射的星历位置是依据卫星发射的星历位置是依据卫星发射的星历描述卫星运动及其轨道的参描述卫星运动及其轨道的参描述卫星运动及其轨道的参描述卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗数算得的。每颗数算得的。每颗数算得的。每颗GPSGPSGPSGPS卫星所播发的星历，是由地面监控系卫星所播发的星历，是由地面监控系卫星所播发的星历，是由地面监控系卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。统提供的。统提供的。统提供的。一、一、GPSGPS简介简介n n 地面监控系统的作用地面监控系统的作用地面监控系统的作用地面监控系统的作用n n （1 1 1 1）监控卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿）监控卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿）监控卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿）监控卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行；着预定轨道运行；着预定轨道运行；着预定轨道运行；n n （2 2 2 2）保持各颗卫星处于同一时间标准（）保持各颗卫星处于同一时间标准（）保持各颗卫星处于同一时间标准（）保持各颗卫星处于同一时间标准（GPSGPSGPSGPS时间系统）。这就需时间系统）。这就需时间系统）。这就需时间系统）。这就需要地面站监测各颗卫星的时间，求出钟差。然后由地面注入站发给卫要地面站监测各颗卫星的时间，求出钟差。然后由地面注入站发给卫要地面站监测各颗卫星的时间，求出钟差。然后由地面注入站发给卫要地面站监测各颗卫星的时间，求出钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。星，卫星再由导航电文发给用户设备。星，卫星再由导航电文发给用户设备。星，卫星再由导航电文发给用户设备。一、一、GPSGPS简介简介n n GPS GPS GPS GPS地面监控系统组成：地面监控系统组成：地面监控系统组成：地面监控系统组成：n n GPSGPSGPSGPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。个监测站。个监测站。个监测站。n n 1.1.1.1.主控站：设在科罗拉多的法尔孔（主控站：设在科罗拉多的法尔孔（主控站：设在科罗拉多的法尔孔（主控站：设在科罗拉多的法尔孔（FalconFalconFalconFalcon）空军基地。主控）空军基地。主控）空军基地。主控）空军基地。主控站除协调和管理地面监控系统外，其主要任务是：站除协调和管理地面监控系统外，其主要任务是：站除协调和管理地面监控系统外，其主要任务是：站除协调和管理地面监控系统外，其主要任务是：n n （1 1 1 1）根据本站和其他监测站的所有资料，推算编制各卫星的星）根据本站和其他监测站的所有资料，推算编制各卫星的星）根据本站和其他监测站的所有资料，推算编制各卫星的星）根据本站和其他监测站的所有资料，推算编制各卫星的星历、卫星钟差和大气层的修正参数等，并把这些数据送到注入站；历、卫星钟差和大气层的修正参数等，并把这些数据送到注入站；历、卫星钟差和大气层的修正参数等，并把这些数据送到注入站；历、卫星钟差和大气层的修正参数等，并把这些数据送到注入站；第二节第二节第二节第二节 GPSGPS系统组成系统组成系统组成系统组成n n （2 2 2 2）提供全球定位系统的时间基准。各测站和）提供全球定位系统的时间基准。各测站和）提供全球定位系统的时间基准。各测站和）提供全球定位系统的时间基准。各测站和GPSGPSGPSGPS卫星的原子钟，卫星的原子钟，卫星的原子钟，卫星的原子钟，均应与主控站的原子钟同步，或测出其间的钟差，并把这些钟差信息均应与主控站的原子钟同步，或测出其间的钟差，并把这些钟差信息均应与主控站的原子钟同步，或测出其间的钟差，并把这些钟差信息均应与主控站的原子钟同步，或测出其间的钟差，并把这些钟差信息编入导航电文，送到注入站；编入导航电文，送到注入站；编入导航电文，送到注入站；编入导航电文，送到注入站；n n （3 3 3 3）调整偏离轨道的卫星，使之沿预定的轨道运行；）调整偏离轨道的卫星，使之沿预定的轨道运行；）调整偏离轨道的卫星，使之沿预定的轨道运行；）调整偏离轨道的卫星，使之沿预定的轨道运行；n n （4 4 4 4）启用备用卫星，以代替失效的工作卫星。）启用备用卫星，以代替失效的工作卫星。）启用备用卫星，以代替失效的工作卫星。）启用备用卫星，以代替失效的工作卫星。n n 2.2.2.2.监测站监测站监测站监测站n n 监测站是在主控站直接控制下的数据自动采集中心。站内设有双监测站是在主控站直接控制下的数据自动采集中心。站内设有双监测站是在主控站直接控制下的数据自动采集中心。站内设有双监测站是在主控站直接控制下的数据自动采集中心。站内设有双频频频频GPSGPSGPSGPS接收机、高精度原子钟、计算机各一台和若干台环境数据传感接收机、高精度原子钟、计算机各一台和若干台环境数据传感接收机、高精度原子钟、计算机各一台和若干台环境数据传感接收机、高精度原子钟、计算机各一台和若干台环境数据传感器。接收机对器。接收机对器。接收机对器。接收机对GPSGPSGPSGPS卫星进行连续观测，以采集数据和监测卫星的工作卫星进行连续观测，以采集数据和监测卫星的工作卫星进行连续观测，以采集数据和监测卫星的工作卫星进行连续观测，以采集数据和监测卫星的工作状况。原子钟提供时间标准，而环境传感器收集有关当地的气象数据。状况。原子钟提供时间标准，而环境传感器收集有关当地的气象数据。状况。原子钟提供时间标准，而环境传感器收集有关当地的气象数据。状况。原子钟提供时间标准，而环境传感器收集有关当地的气象数据。所有观测资料有计算机进行初步处理，并存储和传送到主控站，用以所有观测资料有计算机进行初步处理，并存储和传送到主控站，用以所有观测资料有计算机进行初步处理，并存储和传送到主控站，用以所有观测资料有计算机进行初步处理，并存储和传送到主控站，用以确定卫星的轨道。确定卫星的轨道。确定卫星的轨道。确定卫星的轨道。GPSGPS监测站分布图监测站分布图监测站分布图监测站分布图第一章第一章绪论绪论GPS地面监控系统的分布监控站主控站注入站夏威夷科罗拉多科罗拉多科罗拉多科罗拉多阿松森迭哥加西亚卡瓦加兰一、一、GPSGPS简介简介n n 3.3.3.3.注入站注入站注入站注入站n n 共有三个，分别设在印度洋的迭哥加西亚（共有三个，分别设在印度洋的迭哥加西亚（共有三个，分别设在印度洋的迭哥加西亚（共有三个，分别设在印度洋的迭哥加西亚（Diego GarciaDiego GarciaDiego GarciaDiego Garcia）、南大西洋）、南大西洋）、南大西洋）、南大西洋的阿松森岛（的阿松森岛（的阿松森岛（的阿松森岛（AscensionAscensionAscensionAscension）和南太平洋的卡瓦加兰（）和南太平洋的卡瓦加兰（）和南太平洋的卡瓦加兰（）和南太平洋的卡瓦加兰（KwajaleinKwajaleinKwajaleinKwajalein）。）。）。）。n n 设备：包括一台直径设备：包括一台直径设备：包括一台直径设备：包括一台直径3.6m3.6m3.6m3.6m的天线，一台的天线，一台的天线，一台的天线，一台C C C C波段发射机和一台计算机。波段发射机和一台计算机。波段发射机和一台计算机。波段发射机和一台计算机。n n 任务：在主控站控制下将主控站推算的编制的卫星星历、钟差、导航电任务：在主控站控制下将主控站推算的编制的卫星星历、钟差、导航电任务：在主控站控制下将主控站推算的编制的卫星星历、钟差、导航电任务：在主控站控制下将主控站推算的编制的卫星星历、钟差、导航电文和其他控制指令等，注入到相应卫星的存储系统，并检测注入星系的正确文和其他控制指令等，注入到相应卫星的存储系统，并检测注入星系的正确文和其他控制指令等，注入到相应卫星的存储系统，并检测注入星系的正确文和其他控制指令等，注入到相应卫星的存储系统，并检测注入星系的正确性。性。性。性。n n 地面监控系统只用主控站有人值守。地面监控系统只用主控站有人值守。地面监控系统只用主控站有人值守。地面监控系统只用主控站有人值守。一、一、GPSGPS简介简介n n 三、用户部分三、用户部分三、用户部分三、用户部分GPSGPSGPSGPS的用户部分由的用户部分由的用户部分由的用户部分由GPSGPSGPSGPS接收机、数据处理软件接收机、数据处理软件接收机、数据处理软件接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机气象仪器等所组成。及相应的用户设备如计算机气象仪器等所组成。及相应的用户设备如计算机气象仪器等所组成。及相应的用户设备如计算机气象仪器等所组成。n n 它的作用是接收它的作用是接收它的作用是接收它的作用是接收GPSGPSGPSGPS卫星所发出的信号，利用卫星所发出的信号，利用卫星所发出的信号，利用卫星所发出的信号，利用这些信号进行导航定位等工作。这些信号进行导航定位等工作。这些信号进行导航定位等工作。这些信号进行导航定位等工作。n n 以上这三个部分共同组成了一个完整的以上这三个部分共同组成了一个完整的以上这三个部分共同组成了一个完整的以上这三个部分共同组成了一个完整的GPSGPSGPSGPS系系系系统。统。统。统。一、一、GPSGPS简介简介uuGPSGPSGPSGPS接收机的基本类型分导航型和大地型。接收机的基本类型分导航型和大地型。接收机的基本类型分导航型和大地型。接收机的基本类型分导航型和大地型。uu大地型接收机又分单频型和双频型。大地型接收机又分单频型和双频型。大地型接收机又分单频型和双频型。大地型接收机又分单频型和双频型。手持型手持型手持型手持型GPSGPSGPSGPS接收机接收机接收机接收机桂冠桂冠桂冠桂冠展望展望展望展望车载接收机车载接收机车载接收机车载接收机导航型导航型导航型导航型GPSGPS机机机机手持型手持型GPS机机车载型车载型GPS机机航空型航空型航空型航空型GPSGPSGPSGPS接收机接收机接收机接收机航海型型航海型型航海型型航海型型GPSGPSGPSGPS接收机接收机接收机接收机测量型测量型测量型测量型GPSGPSGPSGPS接收机接收机接收机接收机单频机单频机双频机双频机测量型测量型GPSGPS接收机接收机测量型测量型测量型测量型GPSGPSGPSGPS接收机接收机接收机接收机测量型测量型测量型测量型GPSGPSGPSGPS接收机接收机接收机接收机测量型测量型测量型测量型GPSGPSGPSGPS接收机接收机接收机接收机测量型测量型测量型测量型GPSGPSGPSGPS接收机接收机接收机接收机RTKRTKRTKRTK测量模式测量模式测量模式测量模式二、二、GPSGPS的发展的发展n1.GPS1.GPS技术发展过程技术发展过程n1.1 1.1 人类最初的导航，只能通过石头、树、山脉等作为参人类最初的导航，只能通过石头、树、山脉等作为参照物，渐渐发展到天文观测法，即通过天上的太阳，月亮照物，渐渐发展到天文观测法，即通过天上的太阳，月亮和星星来判断位置。而中国四大发明之一的指南针是人类和星星来判断位置。而中国四大发明之一的指南针是人类导航领域的一个里程碑。导航领域的一个里程碑。n1.2 201.2 20世纪世纪2020年代，第一个无线电导航系统年代，第一个无线电导航系统-无线电信标无线电信标的问世，开创了海洋船舶和航空飞行器导航的新篇章；的问世，开创了海洋船舶和航空飞行器导航的新篇章；n1.3 19571.3 1957年年1010月月4 4日，原苏联成功发射了世界上第一颗人日，原苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星，开创了空间技术造福人类的新时代。造地球卫星，开创了空间技术造福人类的新时代。第一颗人造卫星斯普特尼克第一颗人造卫星斯普特尼克1957年年10月月4日由日由P-7捆绑式洲际捆绑式洲际导弹送入轨道，正常工作了导弹送入轨道，正常工作了3个月个月二、二、GPSGPS的发展的发展n n1.4 1.4 1.4 1.4 子午卫星导航系统子午卫星导航系统子午卫星导航系统子午卫星导航系统的应用及其缺陷的应用及其缺陷的应用及其缺陷的应用及其缺陷n n 第一代卫星电子导航系统的代表是美国海军武器实验室委托霍第一代卫星电子导航系统的代表是美国海军武器实验室委托霍第一代卫星电子导航系统的代表是美国海军武器实验室委托霍第一代卫星电子导航系统的代表是美国海军武器实验室委托霍普金斯大学应用物理实验室研制的海军导航卫星系统（普金斯大学应用物理实验室研制的海军导航卫星系统（普金斯大学应用物理实验室研制的海军导航卫星系统（普金斯大学应用物理实验室研制的海军导航卫星系统（Navy Navy Navy Navy Navigation Satellite System Navigation Satellite System Navigation Satellite System Navigation Satellite System NNSS NNSS NNSS NNSS）。在该系统中卫星的轨道）。在该系统中卫星的轨道）。在该系统中卫星的轨道）。在该系统中卫星的轨道都通过地极，故也称都通过地极，故也称都通过地极，故也称都通过地极，故也称“子午仪（子午仪（子午仪（子午仪（TransitTransitTransitTransit）卫星系统）卫星系统）卫星系统）卫星系统”。n n 1964196419641964年该系统建成后即被美国军方使用，年该系统建成后即被美国军方使用，年该系统建成后即被美国军方使用，年该系统建成后即被美国军方使用，1967196719671967年将星历解密而年将星历解密而年将星历解密而年将星历解密而提供民用服务。实践表明，子午仪卫星系统具有精度均匀、不受时提供民用服务。实践表明，子午仪卫星系统具有精度均匀、不受时提供民用服务。实践表明，子午仪卫星系统具有精度均匀、不受时提供民用服务。实践表明，子午仪卫星系统具有精度均匀、不受时间和天气限制等优点，只要系统的卫星在视界内，就可在地球表面间和天气限制等优点，只要系统的卫星在视界内，就可在地球表面间和天气限制等优点，只要系统的卫星在视界内，就可在地球表面间和天气限制等优点，只要系统的卫星在视界内，就可在地球表面任何地方进行单点定位或联测定位，从而获得观测点的三维地心坐任何地方进行单点定位或联测定位，从而获得观测点的三维地心坐任何地方进行单点定位或联测定位，从而获得观测点的三维地心坐任何地方进行单点定位或联测定位，从而获得观测点的三维地心坐标。标。标。标。二、二、GPSGPS的发展的发展子午卫星导航系统的子午卫星导航系统的子午卫星导航系统的子午卫星导航系统的缺陷缺陷缺陷缺陷：尽管子午仪卫星系统具有以往导航系统所无法比拟的优越尽管子午仪卫星系统具有以往导航系统所无法比拟的优越尽管子午仪卫星系统具有以往导航系统所无法比拟的优越尽管子午仪卫星系统具有以往导航系统所无法比拟的优越性，但也存在一些严重的缺陷，这主要是由于该系统卫星性，但也存在一些严重的缺陷，这主要是由于该系统卫星性，但也存在一些严重的缺陷，这主要是由于该系统卫星性，但也存在一些严重的缺陷，这主要是由于该系统卫星数目较少（数目较少（数目较少（数目较少（5 5 5 56 6 6 6颗），运行高度较低（平均约为颗），运行高度较低（平均约为颗），运行高度较低（平均约为颗），运行高度较低（平均约为1000Km1000Km1000Km1000Km），），），），从地面观测到卫星的时间间隔较长（平均从地面观测到卫星的时间间隔较长（平均从地面观测到卫星的时间间隔较长（平均从地面观测到卫星的时间间隔较长（平均1.51.51.51.5小时），因小时），因小时），因小时），因而无法连续地提供实时三维定位信息，难以充分满足军事而无法连续地提供实时三维定位信息，难以充分满足军事而无法连续地提供实时三维定位信息，难以充分满足军事而无法连续地提供实时三维定位信息，难以充分满足军事用户和某些民事用户的定位要求。用户和某些民事用户的定位要求。用户和某些民事用户的定位要求。用户和某些民事用户的定位要求。二、二、GPSGPS的发展的发展n n2.GPS2.GPS2.GPS2.GPS全球定位系统的建立全球定位系统的建立全球定位系统的建立全球定位系统的建立n nGPSGPSGPSGPS实施计划共分三个阶段：实施计划共分三个阶段：实施计划共分三个阶段：实施计划共分三个阶段：第一阶段为方案论证和初步设计阶段第一阶段为方案论证和初步设计阶段第一阶段为方案论证和初步设计阶段第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从。从。从。从1973197319731973年到年到年到年到1979197919791979年，共发射了年，共发射了年，共发射了年，共发射了4 4 4 4颗试验卫星。研制了地面接收机及建颗试验卫星。研制了地面接收机及建颗试验卫星。研制了地面接收机及建颗试验卫星。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。立地面跟踪网。立地面跟踪网。立地面跟踪网。第二阶段为全面研制和试验阶段第二阶段为全面研制和试验阶段第二阶段为全面研制和试验阶段第二阶段为全面研制和试验阶段。从。从。从。从1979197919791979年到年到年到年到1984198419841984年，年，年，年，又陆续发射了又陆续发射了又陆续发射了又陆续发射了7 7 7 7颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实验表明，验表明，验表明，验表明，GPSGPSGPSGPS定位精度远远超过设计标准。定位精度远远超过设计标准。定位精度远远超过设计标准。定位精度远远超过设计标准。二、二、GPSGPS的发展的发展n n第三阶段为实用组网阶段第三阶段为实用组网阶段第三阶段为实用组网阶段第三阶段为实用组网阶段。1989198919891989年年年年2 2 2 2月月月月4 4 4 4日，第一颗日，第一颗日，第一颗日，第一颗GPSGPSGPSGPS工工工工作卫星发射成功，宣告了作卫星发射成功，宣告了作卫星发射成功，宣告了作卫星发射成功，宣告了GPSGPSGPSGPS系统进入了工程建设阶段，系统进入了工程建设阶段，系统进入了工程建设阶段，系统进入了工程建设阶段，这种工作卫星称为这种工作卫星称为这种工作卫星称为这种工作卫星称为Block Block Block Block 和和和和BlockABlockABlockABlockA型卫星。这两组卫型卫星。这两组卫型卫星。这两组卫型卫星。这两组卫星差别是：星差别是：星差别是：星差别是：Block Block Block Block 只能存储只能存储只能存储只能存储14141414天用的导航电文（每天更天用的导航电文（每天更天用的导航电文（每天更天用的导航电文（每天更新三次）；而新三次）；而新三次）；而新三次）；而BlockABlockABlockABlockA卫星能存储卫星能存储卫星能存储卫星能存储180180180180天用的导航电文，天用的导航电文，天用的导航电文，天用的导航电文，确保在特殊情况下使用确保在特殊情况下使用确保在特殊情况下使用确保在特殊情况下使用GPSGPSGPSGPS卫星。实用的卫星。实用的卫星。实用的卫星。实用的GPSGPSGPSGPS网即网即网即网即(21+3)GPS(21+3)GPS(21+3)GPS(21+3)GPS星座已建立，今后将根据计划更换失效的卫星。星座已建立，今后将根据计划更换失效的卫星。星座已建立，今后将根据计划更换失效的卫星。星座已建立，今后将根据计划更换失效的卫星。二、二、GPSGPS的发展的发展n n3.3.3.3.其他导航定位系统的建立其他导航定位系统的建立其他导航定位系统的建立其他导航定位系统的建立n n3.1 GLONASS3.1 GLONASS3.1 GLONASS3.1 GLONASS（the Global Navigation Satellite the Global Navigation Satellite the Global Navigation Satellite the Global Navigation Satellite System System System System）全球导航卫星系统）全球导航卫星系统）全球导航卫星系统）全球导航卫星系统n n本世纪本世纪本世纪本世纪70707070年代，作为对美国宣布建立和发展年代，作为对美国宣布建立和发展年代，作为对美国宣布建立和发展年代，作为对美国宣布建立和发展GPSGPSGPSGPS的反应，的反应，的反应，的反应，前苏联国防部构想了前苏联国防部构想了前苏联国防部构想了前苏联国防部构想了GLONASSGLONASSGLONASSGLONASS。该系统是。该系统是。该系统是。该系统是82828282年底由前苏联年底由前苏联年底由前苏联年底由前苏联开始承建，期间因苏联解体，几经周折最后由俄罗斯于开始承建，期间因苏联解体，几经周折最后由俄罗斯于开始承建，期间因苏联解体，几经周折最后由俄罗斯于开始承建，期间因苏联解体，几经周折最后由俄罗斯于96969696年建成全球导航定位系统。年建成全球导航定位系统。年建成全球导航定位系统。年建成全球导航定位系统。在在在在1993199319931993年，俄罗斯政府正式年，俄罗斯政府正式年，俄罗斯政府正式年，俄罗斯政府正式将将将将GLONASSGLONASSGLONASSGLONASS交由俄空军（交由俄空军（交由俄空军（交由俄空军（VKSVKSVKSVKS）负责。）负责。）负责。）负责。VKSVKSVKSVKS负责负责负责负责GLONASSGLONASSGLONASSGLONASS的航的航的航的航天器部署及在轨维护，并通过科学信息中心将天器部署及在轨维护，并通过科学信息中心将天器部署及在轨维护，并通过科学信息中心将天器部署及在轨维护，并通过科学信息中心将GLONASSGLONASSGLONASSGLONASS的的的的信息传播给公众。信息传播给公众。信息传播给公众。信息传播给公众。二、二、GPSGPS的发展的发展GLONASSGLONASSGLONASSGLONASS卫星系统的组成：卫星系统的组成：卫星系统的组成：卫星系统的组成：与与与与GPSGPSGPSGPS一样，一样，一样，一样，GLONASSGLONASSGLONASSGLONASS也由三部分组成：也由三部分组成：也由三部分组成：也由三部分组成：空间部分空间部分空间部分空间部分 ；控制部分；控制部分；控制部分；控制部分；用户部分。用户部分。用户部分。用户部分。二、二、GPSGPS的发展的发展GLONASS卫星星座卫星星座GPSGPS星座星座星座星座GLONASSGLONASS星座星座星座星座二、二、GPSGPS的发展的发展n n3.2 3.2 GPS+GLONASSGPS+GLONASSGPS+GLONASSGPS+GLONASS系统：系统：系统：系统：n n 1.1.1.1.可见卫星数增加一倍：可见卫星数增加一倍：可见卫星数增加一倍：可见卫星数增加一倍：GLONASSGLONASSGLONASSGLONASS卫星星座组网完成卫星星座组网完成卫星星座组网完成卫星星座组网完成后，可用于导航定位的卫星总数将增加一倍。在地平线以后，可用于导航定位的卫星总数将增加一倍。在地平线以后，可用于导航定位的卫星总数将增加一倍。在地平线以后，可用于导航定位的卫星总数将增加一倍。在地平线以上的可见卫星数纯上的可见卫星数纯上的可见卫星数纯上的可见卫星数纯GPSGPSGPSGPS系统时，一般为系统时，一般为系统时，一般为系统时，一般为7-117-117-117-11颗；颗；颗；颗；GPS+GLONASSGPS+GLONASSGPS+GLONASSGPS+GLONASS系统则可达到系统则可达到系统则可达到系统则可达到14-2014-2014-2014-20颗。颗。颗。颗。n n 2.2.2.2.提高观测结果的可靠性：用卫星系统进行测量定位提高观测结果的可靠性：用卫星系统进行测量定位提高观测结果的可靠性：用卫星系统进行测量定位提高观测结果的可靠性：用卫星系统进行测量定位的观测结果的可靠性主要决定于用于定位计算的卫星颗数。的观测结果的可靠性主要决定于用于定位计算的卫星颗数。的观测结果的可靠性主要决定于用于定位计算的卫星颗数。的观测结果的可靠性主要决定于用于定位计算的卫星颗数。二、二、GPSGPS的发展的发展n n3.3.3.3.提高生产效率：观测时间越长或可观测到的卫星数越多，提高生产效率：观测时间越长或可观测到的卫星数越多，提高生产效率：观测时间越长或可观测到的卫星数越多，提高生产效率：观测时间越长或可观测到的卫星数越多，则用于求解载波相位整周模糊度的数据也就越多，求解结则用于求解载波相位整周模糊度的数据也就越多，求解结则用于求解载波相位整周模糊度的数据也就越多，求解结则用于求解载波相位整周模糊度的数据也就越多，求解结果的可靠性越好。果的可靠性越好。果的可靠性越好。果的可靠性越好。n n4.4.4.4.提高观测结果的精度：观测卫星相对于测站的几何分布提高观测结果的精度：观测卫星相对于测站的几何分布提高观测结果的精度：观测卫星相对于测站的几何分布提高观测结果的精度：观测卫星相对于测站的几何分布(DOP(DOP(DOP(DOP值值值值)直接影响观测结果的精度。直接影响观测结果的精度。直接影响观测结果的精度。直接影响观测结果的精度。二、二、GPSGPS的发展的发展n n3.3 3.3 3.3 3.3 伽利略（伽利略（伽利略（伽利略（GalileoGalileoGalileoGalileo）GNSSGNSSGNSSGNSS系统系统系统系统n欧盟在欧盟在19991999年年2 2月首次提出月首次提出“伽利略伽利略”计划。计划。n计划分成四个阶段：计划分成四个阶段：n 论证阶段，论证阶段，时间为时间为20002000年；年；n 系统研制和在轨确认阶段系统研制和在轨确认阶段，包括研制卫星及地面设施，包括研制卫星及地面设施，系统在轨确认，时间为系统在轨确认，时间为20012001年至年至20052005年；年；n 星座布设阶段星座布设阶段，包括制造和发射卫星，地面设施建设，包括制造和发射卫星，地面设施建设并投入使用，时间为并投入使用，时间为20062006年至年至20072007年；年；二、二、GPSGPS的发展的发展n 运营阶段，运营阶段，从从20082008年开始。年开始。20002000年度的论证工作为年度的论证工作为“伽利略伽利略”计划勾画出一个轮计划勾画出一个轮廓。论证报告指出，计划投入廓。论证报告指出，计划投入3636亿欧元的资金（亿欧元的资金（中国拟投中国拟投资资2 2亿欧元亿欧元），服务范围覆盖全球，可以提供导航、定位、），服务范围覆盖全球，可以提供导航、定位、时间、通信等项服务。时间、通信等项服务。其服务方式包括开放服务、商业服务与官方服务三个其服务方式包括开放服务、商业服务与官方服务三个方面。方面。二、二、GPSGPS的发展的发展系统组成：系统组成：系统组成：系统组成：卫星星座：由卫星星座：由卫星星座：由卫星星座：由3 3 3 3个独立的圆形轨道，个独立的圆形轨道，个独立的圆形轨道，个独立的圆形轨道，30303030颗颗颗颗GNSSGNSSGNSSGNSS卫星组卫星组卫星组卫星组成（成（成（成（27272727颗工作卫星，颗工作卫星，颗工作卫星，颗工作卫星，3 3 3 3颗备用卫星）颗备用