GNSS原理及应用ppt课件.ppt
《GNSS原理及应用ppt课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《GNSS原理及应用ppt课件.ppt(97页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、武汉大学 GNSS发展与应用武汉大学 定义定义 发展简史发展简史 系统组成系统组成 信号结构信号结构 美国政府的美国政府的GPSGPS政策政策 GPSGPS接收机接收机第一章 GPS概况和基本原理武汉大学 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 定义定义武汉大学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
2、月,美国国防部批准研制GPS。1994年,年,GPS卫星部署完毕,系统正式运行。卫星部署完毕,系统正式运行。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,将增加第三频率以及更多民用码。现代化,将增加第三频率以及更多民用码。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。2009年年4月月23日,含有第三频率的日,含有第三频率的Block II F卫星发射升空。卫星发射升空。武汉大学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
3、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等三部分组成分组成武汉大学1.3.1 GPS的系统组成的系统组成 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
4、度角高度角15 以以上,能够同时观测到上,能够同时观测到4至至8颗卫星颗卫星当前星座:当前星座:31颗颗武汉大学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
5、卫星)卫星)武汉大学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。武汉大学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
6、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)
7、和卡瓦加兰(太平洋)。洋)。武汉大学1.3.3 GPS的系统组成的系统组成 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大学1.4 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 Code)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
8、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武汉大学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)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
9、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大学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)Selective 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
10、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大学1.7 GPS接收机接收机作用作用基本单元基本单元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)
11、;(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大学基本原则基本原则系统基本描述系统基本描述系统部署系统部署 应用应
12、用第二章第二章 北斗北斗发展概述发展概述武汉大学开放性开放性自主性自主性兼容性兼容性渐进性渐进性 2.1基本原则基本原则16武汉大学2.12.1基本原则基本原则17u自主性自主性 中国将独立自主地发展和运行北斗卫星导航系统。 北斗系统能够独立为全球用户提供服务,尤其是将为亚太地区提供更高质量的服务。 武汉大学2.12.1基本原则基本原则18u兼容性兼容性 北斗系统将致力于实现与其他卫星导航系统的兼容和互操作。 武汉大学 2.1基本原则基本原则19u渐进性渐进性 北斗卫星导航系统将依据中国的技术和经济发展实际,遵循循序渐进的模式建设。 北斗系统将通过改进系统性能,确保系统建设阶段平稳过渡,为用户
13、提供长期连续的服务。武汉大学2.22.2系统描述系统描述20系统组成系统组成信号特征信号特征时间系统时间系统坐标系统坐标系统服务和性能服务和性能武汉大学系统组成系统组成星座星座GEO 卫星卫星MEO 卫星卫星u空间段空间段5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星21武汉大学地面段由主控站、上行注入站和监测站组成。系统组成系统组成u地面段地面段22武汉大学用户段由北斗用户终端以及与其他GNSS兼容的终端组成。 北斗系统的用户终端北斗系统的用户终端u用户段用户段系统组成系统组成23武汉大学u用户段用户段系统组成系统组成24 用户终端研制进展顺利,相关的政策和标准也在研究和制定当中。 北斗系统民用信
14、号ICD文件(1.0版本)的技术准备已完成,北斗系统民用信号ICD文件及其更新将逐步在北斗系统政府网站上发布。武汉大学信号特征信号特征u频段频段 B1: 1559.0521591.788MHz B2: 1166.221217.37MHz B3: 1250.6181286.423MHz25截至截至星座星座信号(实际发射)信号(实际发射)2012年年5GEO+5IGSO+4MEO(区域服务区域服务)主要是北斗系统第二阶段信号主要是北斗系统第二阶段信号2020年年5GEO+3IGSO+27MEO(全球服务全球服务)主要是北斗系统第三阶段信号主要是北斗系统第三阶段信号武汉大学u北斗系统第二阶段信号北斗
15、系统第二阶段信号信号特征信号特征26信号信号中心频点中心频点(MHz)码速率码速率(cps)带宽带宽(MHz)调制方式调制方式服务类型服务类型B1(I)1561.0982.0464.092QPSK开放开放B1(Q)2.046授权授权B2(I)1207.142.04624QPSK开放开放B2(Q)10.23授权授权B31268.5210.2324QPSK授权授权武汉大学27u北斗系统第三阶段信号北斗系统第三阶段信号信号信号中心频点中心频点(MHz)码速率码速率(cps)数据数据/符号速符号速率率 (bps/sps) 调制方式调制方式服务类型服务类型B1-CD1575.421.02350/100M
16、BOC(6,1,1/11) 开放开放B1-CPNoB1-A2.04650/100BOC(14,2)授权授权NoB2aD1191.79510.2325/50AltBOC(15,10 )开放开放B2aPNoB2bD50/100B2bPNoB31268.5210.23500bpsQPSK(10) 授权授权B3-AD2.557550/100BOC(15,2.5) 授权授权B3-APNo信号特征信号特征武汉大学部署步骤部署步骤u第一步第一步北斗卫星导航试验系统北斗卫星导航试验系统 北斗第一阶段北斗第一阶段 2000年以来,成功发射3颗GEO卫星,建成北斗卫星导航试验系统。系统能够提供基本的定位、授时和短
17、报文通信服务。2000年年10月月31日日140E2000年年12月月21日日80E2003年年5月月25日日110.5E武汉大学 作为全球系统,北斗卫星导航系统首先在2012年左右覆盖亚太地区,并将在2020年前覆盖全球。 北斗系统第二阶段北斗系统第二阶段 北斗系统第三阶段北斗系统第三阶段2012年左右年左右 2020年前年前部署步骤部署步骤u第二步第二步全球系统全球系统29武汉大学 2007年4月,北斗卫星导航系统的首颗MEO(COMPASS-M1)卫星成功发射,确保了ITU频率资料,并完成了大量技术试验。COMPASS-M1COMPASS-M1发射发射30武汉大学COMPASS-G2CO
- 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:
- GNSS 原理 应用 ppt 课件
限制150内