海洋导航定位分解学习教案.pptx

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1、会计学1海洋导航定位海洋导航定位(dngwi)分解分解第一页，共55页。2-1 2-1 概述概述(i sh)(i sh)n n一、定位与导航的概念一、定位与导航的概念n n定位定位 n n从测绘的意义上说，定位就是测量和表达某一地表特征、从测绘的意义上说，定位就是测量和表达某一地表特征、事件事件(shjin)(shjin)或目标发生在什么空间位置的理论和技术。或目标发生在什么空间位置的理论和技术。n n从广义和现代意义上来说，定位就是测量和表达信息、事从广义和现代意义上来说，定位就是测量和表达信息、事件件(shjin)(shjin)或目标发生在什么时间、什么相关的空间位或目标发生在什么时间、什

2、么相关的空间位置的理论方法与技术。置的理论方法与技术。n n导航导航 n n指运动目标，通常是指运载工具如飞船、飞机、船舶、汽指运动目标，通常是指运载工具如飞船、飞机、船舶、汽车、运载武器等的实时动态定位即三维位置、速度和包括车、运载武器等的实时动态定位即三维位置、速度和包括航向偏转、纵向摇摆、横向摇摆三个角度的姿态的确定。航向偏转、纵向摇摆、横向摇摆三个角度的姿态的确定。第1页/共54页第二页，共55页。n n二、船舶导航及通信系统二、船舶导航及通信系统n n船舶导航及通信系统是保证船舶在大海中准确和安全航船舶导航及通信系统是保证船舶在大海中准确和安全航行的重要部分。行的重要部分。n n船舶

3、导航与通讯设备主要包括：罗经、船舶导航与通讯设备主要包括：罗经、GPSGPS定位仪、计程定位仪、计程仪、测深仪、测向仪、雷达、声纳以及仪、测深仪、测向仪、雷达、声纳以及(yj)(yj)无线电通无线电通讯设备等。讯设备等。n n海洋环境与航海交通以及海洋环境与航海交通以及(yj)(yj)任何开展作业有关，要任何开展作业有关，要求全天侯进行监测。求全天侯进行监测。n n航海的导航定位经历了指南针、磁罗经与电罗经、子午航海的导航定位经历了指南针、磁罗经与电罗经、子午仪卫星系统及全球定位系统仪卫星系统及全球定位系统2-1 2-1 概述概述(i(i sh)sh)第2页/共54页第三页，共55页。n n二

4、、船舶导航及通信系统二、船舶导航及通信系统n n1 1、罗经、罗经n n罗经是船上用来指示航向的重要仪器。罗经是船上用来指示航向的重要仪器。n n它按工作原理不同分为磁罗经和电罗经两它按工作原理不同分为磁罗经和电罗经两类。类。n n（1 1）磁罗经）磁罗经 n n 其基本原理是磁棒其基本原理是磁棒(磁针磁针)受地磁场受地磁场的作用而指向地球磁极的方向。由于构造的作用而指向地球磁极的方向。由于构造(guzo)(guzo)简单、性能可靠、使用方便、又简单、性能可靠、使用方便、又不需要供电，所以尽管船上装了许多高精不需要供电，所以尽管船上装了许多高精度的导航仪器，磁罗经仍是船上不可缺少度的导航仪器，

5、磁罗经仍是船上不可缺少的仪器。的仪器。由于磁罗经的指向是受所在地由于磁罗经的指向是受所在地点的外界磁场的影响。故其指向的精确度点的外界磁场的影响。故其指向的精确度不高。不高。n n（2 2）电罗经（陀螺罗经）电罗经（陀螺罗经）n n 电罗经是陀螺仪特性在导航方面的电罗经是陀螺仪特性在导航方面的具体应用。电罗经的指向准确性比磁罗经具体应用。电罗经的指向准确性比磁罗经高，但它的结构复杂精密，制造成本高，高，但它的结构复杂精密，制造成本高，必须有电才能工作，而且启动时间长。所必须有电才能工作，而且启动时间长。所以船上往往同时装有电罗经和磁罗经，以以船上往往同时装有电罗经和磁罗经，以便配合使用。便配合

6、使用。2-1 2-1 概述概述(i(i sh)sh)第3页/共54页第四页，共55页。磁罗经磁罗经(lu jn)n n 型号型号:CPL-190:CPL-190 n n材料材料:铝质外座铝质外座,纯铜罗盆纯铜罗盆,进口磁性材料进口磁性材料,特制高级罗特制高级罗经液经液.n n 优点优点:灵敏度高灵敏度高,指向稳定指向稳定,性能可靠性能可靠,液体长期不乳化、液体长期不乳化、不变色，配备可调式校正装置，具备良好不变色，配备可调式校正装置，具备良好(lingh(lingh o)o)的防磁功能，配备照明装置，夜间作业方便。的防磁功能，配备照明装置，夜间作业方便。n n 照明电压：照明电压：12V/24

7、V 12V/24V 刻度盘直径：刻度盘直径：190MM 190MM 外形尺寸：外形尺寸：高高50CM50CM，直径，直径35CM35CM。n n 产品性能：完全符合产品性能：完全符合ISO-449AISO-449A级和级和GB3896-83AGB3896-83A级技术级技术要求。要求。n n使用环境温度：使用环境温度：-20C-20C+60C+60C 指向误差：不大于指向误差：不大于1.5 1.5 n n适用范围适用范围:适用于大中型民用船舶和军辅船作标准磁罗适用于大中型民用船舶和军辅船作标准磁罗经经,用于显示方位用于显示方位,指导航向指导航向.n1、型号CPT-75MD n2、该罗盘设置自动

8、冲液,排气泡装置,此产品成功解决了历史以来罗盘出现漏气产生汽泡和补充液困难两大缺陷。n3、获取国家实用新型专利(专利号:032259832)n4、材料:优质原木盒,纯铜罗盆,进口永久磁性材料,特制高级罗经液.n5、优点:灵敏度高,指向(zh xin)稳定,性能可靠,刻度清晰,液体长期不乳化,不变色.配备照明装置,夜间作业方便.n6、照明电压:12V/24V n7、刻度盘径:75MM n8、外形木盒尺寸：长16CM宽16CM高11CM n9、产品性能:完全符合1SO-499A级和GB3896-83A级技术要求。n10、使用环境温度：-20C+60C n11、指向(zh xin)误差：不大于1.5

9、 n12、适用范围：适用于中小型民用船舶游艇作标准磁罗经，用于显示方位指导航向。第4页/共54页第五页，共55页。电罗经电罗经(lu jn)n n 第5页/共54页第六页，共55页。n n二、船舶导航及通信系统二、船舶导航及通信系统n n2 2、计程仪、计程仪n n计程仪用于指示计程仪用于指示(zhsh)(zhsh)船舶的航速和航船舶的航速和航程。它和电罗经配合使用可以确定船位。程。它和电罗经配合使用可以确定船位。n n按其测量参考坐标系的不同可以分为相对按其测量参考坐标系的不同可以分为相对计程仪和绝对计程仪两类。计程仪和绝对计程仪两类。n n相对计程仪只能测量船舶相对于水的速度相对计程仪只能

10、测量船舶相对于水的速度并累计其航程，如水压式、电磁式等计程并累计其航程，如水压式、电磁式等计程仪。仪。n n绝对计程仪可以测量船舶对地的速度并累绝对计程仪可以测量船舶对地的速度并累计其航程，如多普勒计程仪和声相关计程计其航程，如多普勒计程仪和声相关计程仪。仪。n n但是当测量水深超过其跟踪深度范围时，但是当测量水深超过其跟踪深度范围时，绝对计程仪便转换成为跟踪水层的相对计绝对计程仪便转换成为跟踪水层的相对计程仪。程仪。2-1 2-1 概述概述(i sh)(i sh)第6页/共54页第七页，共55页。n n二、船舶导航及通信系统二、船舶导航及通信系统n n2 2、计程仪、计程仪n n水压式计程仪

11、水压式计程仪n n这种计程仪是利用船舶航行时水对船体的这种计程仪是利用船舶航行时水对船体的动压力会随船速的增加而增加这一原理制动压力会随船速的增加而增加这一原理制成的。成的。n n由实践由实践(shjin)(shjin)得出动压力是与船速的得出动压力是与船速的平方成正比的。水压式计程仪就是利用压平方成正比的。水压式计程仪就是利用压力传感器测出动压力，并指示出瞬时航速，力传感器测出动压力，并指示出瞬时航速，再由计算机计算出航程。再由计算机计算出航程。2-1 2-1 概述概述(i sh)(i sh)第7页/共54页第八页，共55页。n n二、船舶导航及通信系统二、船舶导航及通信系统n n2 2、计

12、程仪、计程仪n n电磁式计程仪电磁式计程仪 n n 电磁式计程仪根据电磁感应原电磁式计程仪根据电磁感应原理制成，与水压式相比理制成，与水压式相比(xin b)(xin b)航速灵航速灵敏度较高，能测低航速。敏度较高，能测低航速。2-1 2-1 概述概述(i(i sh)sh)第8页/共54页第九页，共55页。n n二、船舶导航及通信系统二、船舶导航及通信系统n n2 2、计程仪、计程仪n n多普勒声纳计程仪多普勒声纳计程仪n n多普勒声纳计程仪是利用在水中声波传播多普勒声纳计程仪是利用在水中声波传播的多普勒效应来测量船舶相对于岸壁或海的多普勒效应来测量船舶相对于岸壁或海底底(hi d)(hi d

13、)运动速度，并累计航程的仪器。运动速度，并累计航程的仪器。n n多普勒效应：声源和接受者之间有相对运多普勒效应：声源和接受者之间有相对运动时，接受者收到的频率与声源发射频率动时，接受者收到的频率与声源发射频率不同的现象不同的现象2-1 2-1 概述概述(i sh)(i sh)第9页/共54页第十页，共55页。2-1 2-1 概述概述(i sh)(i sh)n n二、船舶导航及通信系统二、船舶导航及通信系统n n2 2、计程仪、计程仪n n声相关计程仪声相关计程仪n n声相关计程仪是一种采用相关技术处理水声相关计程仪是一种采用相关技术处理水声信息、测量船速并累计航程的计程仪。声信息、测量船速并累

14、计航程的计程仪。n n特点：特点：n n其一，采用垂向发射和接收超声波信号，其一，采用垂向发射和接收超声波信号，并对被接收的回波信号的幅值包络进行相并对被接收的回波信号的幅值包络进行相关处理来测速；关处理来测速；n n其二，可工作于海底跟踪和水层跟踪两种其二，可工作于海底跟踪和水层跟踪两种方式，即可测对地的速度方式，即可测对地的速度(sd)(sd)，又可测，又可测对水的速度对水的速度(sd)(sd)；n n其三，测量精度不受声速变化的影响；其三，测量精度不受声速变化的影响；n n其四，它同时可测量水深，兼作测深仪使其四，它同时可测量水深，兼作测深仪使用。用。第10页/共54页第十一页，共55页

15、。n n二、船舶导航二、船舶导航(dohng)(dohng)及通信系统及通信系统n n2 2、计程仪、计程仪n n声相关计程仪声相关计程仪n n测速原理测速原理 ：2-1 2-1 概述概述(i(i sh)sh)沿船底纵向等间距安装有前向接收换能器Rf、发射换能器Bt、及后向接收换能器Ra，前后两接收换能器的间距为S。发射换能器Bt以一定的时间间隔向海底发射超声波脉冲，假设(jish)在t=t1时刻，经海底反射回来的回波被前向换能器Rf所接收，如图（a）；经过时间间隔，即t=t2时刻，回波被后向换能器Ra所接收，船航行的位移为S/2，如图（b）。第11页/共54页第十二页，共55页。2-1 2-

16、1 概述概述(i sh)(i sh)n n二、船舶导航及通信系统二、船舶导航及通信系统n n2 2、计程仪、计程仪n n声相关计程仪声相关计程仪n n测速原理测速原理 ：n n 由于两换能器接收的超声波所走由于两换能器接收的超声波所走过的路径完全一致，因此过的路径完全一致，因此(ync)(ync)可认为可认为这两个回波信号的包络幅值这两个回波信号的包络幅值f1f1（t t）和）和f2f2（t t）形状完全相同，只是在时间上相）形状完全相同，只是在时间上相差了一时间间隔差了一时间间隔。S为两接收换能器之间距，为定值；延时可以(ky)用相关接收技术进行测量，所以船速V便可求得。第12页/共54页第

17、十三页，共55页。2-1 2-1 概述概述(i sh)(i sh)n n二、船舶导航及通信二、船舶导航及通信(tng xn)(tng xn)系统系统n n3 3、测深仪、测深仪n n 船舶航行时，需要知道船舶所在位船舶航行时，需要知道船舶所在位置海水深度，以保证船的安全航行。一般置海水深度，以保证船的安全航行。一般采用回声测深仪来解决。采用回声测深仪来解决。第13页/共54页第十四页，共55页。2-1 2-1 概述概述(i sh)(i sh)n n二、船舶导航及通信系统二、船舶导航及通信系统n n4 4、无线电导航仪器、无线电导航仪器 n n无线电测向仪，双曲线定位仪无线电测向仪，双曲线定位仪

18、n n 用无线电测向仪定位时，船上必须用无线电测向仪定位时，船上必须备有各导航台的资料，资料上必须注明导备有各导航台的资料，资料上必须注明导航台的地理位置座标及各自发射信号航台的地理位置座标及各自发射信号(xnho)(xnho)的特征等。的特征等。第14页/共54页第十五页，共55页。2-1 2-1 概述概述(i sh)(i sh)n n二、船舶导航及通信系统二、船舶导航及通信系统n n4 4、无线电导航仪器、无线电导航仪器 n n 双曲线定位仪具有定位精度高，作双曲线定位仪具有定位精度高，作用距离远等优点，所以应用更广。这类定用距离远等优点，所以应用更广。这类定位仪有劳兰、台卡和奥米加系统，

19、它们只位仪有劳兰、台卡和奥米加系统，它们只是在导航台发射电波的方式、频率及接收是在导航台发射电波的方式、频率及接收(jishu)(jishu)方式上各不相同而已。方式上各不相同而已。第15页/共54页第十六页，共55页。2-1 2-1 概述概述(i sh)(i sh)n n二、船舶导航二、船舶导航(dohng)(dohng)及通信系及通信系统统n n5 5、惯性导航、惯性导航(dohng)(dohng)系统系统n n 惯性导航惯性导航(dohng)(dohng)系统是利系统是利用物体的惯性，制成用物体的惯性，制成加速度计，测出船舶加速度计，测出船舶的运动加速度值，并的运动加速度值，并用电子计算

20、机对加速用电子计算机对加速度和时间进行运算，度和时间进行运算，由此可得到船舶的运由此可得到船舶的运动速度、航向以及航动速度、航向以及航程。程。惯性导航系统在船舶启航前应根据惯性导航系统在船舶启航前应根据船舶所在港口的地理位置座标对船舶所在港口的地理位置座标对系统进行校准。启航后则根据求系统进行校准。启航后则根据求得的航速得的航速(hn s)、航向和航、航向和航程，可以随时求得船舶的地理位程，可以随时求得船舶的地理位置座标。置座标。第16页/共54页第十七页，共55页。2-1 2-1 概述概述(i sh)(i sh)n n二、船舶导航及通二、船舶导航及通信系统信系统(xtng)(xtng)n n

21、6 6、雷达、雷达 n n 雷达是利用无线电雷达是利用无线电波来测量目标的距波来测量目标的距离和方位，并可进离和方位，并可进一步识别目标的性一步识别目标的性质和形状的仪器。质和形状的仪器。n n 不受任何天气的影不受任何天气的影响，可以在雷达作响，可以在雷达作用的范围内识别来用的范围内识别来往和停泊的船只、往和停泊的船只、海岸及岸上建筑物、海岸及岸上建筑物、水道内的浮筒和露水道内的浮筒和露出水面的礁石等。出水面的礁石等。这在大雾、暴风、这在大雾、暴风、黑夜里航行时更显黑夜里航行时更显得重要，它是船舶得重要，它是船舶的眼睛。的眼睛。第17页/共54页第十八页，共55页。n n一、工作原理及系统组

22、成一、工作原理及系统组成一、工作原理及系统组成一、工作原理及系统组成n n工作原理工作原理工作原理工作原理 n n卫星定位系统是利用在空卫星定位系统是利用在空卫星定位系统是利用在空卫星定位系统是利用在空间飞行的卫星不断向地面间飞行的卫星不断向地面间飞行的卫星不断向地面间飞行的卫星不断向地面广播发送某种频率并加载广播发送某种频率并加载广播发送某种频率并加载广播发送某种频率并加载了某些特殊定位信息的无了某些特殊定位信息的无了某些特殊定位信息的无了某些特殊定位信息的无线电信号来实现定位测量线电信号来实现定位测量线电信号来实现定位测量线电信号来实现定位测量的定位系统。的定位系统。的定位系统。的定位系统

23、。n n系统组成系统组成系统组成系统组成 n n空间运行的卫星：发送某空间运行的卫星：发送某空间运行的卫星：发送某空间运行的卫星：发送某种时间信号、测距信号和种时间信号、测距信号和种时间信号、测距信号和种时间信号、测距信号和卫星的瞬时坐标位置信号。卫星的瞬时坐标位置信号。卫星的瞬时坐标位置信号。卫星的瞬时坐标位置信号。n n地面控制部分：精确测定地面控制部分：精确测定地面控制部分：精确测定地面控制部分：精确测定卫星的轨道坐标、时钟差卫星的轨道坐标、时钟差卫星的轨道坐标、时钟差卫星的轨道坐标、时钟差异，确定系统运行状态，异，确定系统运行状态，异，确定系统运行状态，异，确定系统运行状态，并向卫星注

24、入新的卫星轨并向卫星注入新的卫星轨并向卫星注入新的卫星轨并向卫星注入新的卫星轨道坐标，进行必要的卫星道坐标，进行必要的卫星道坐标，进行必要的卫星道坐标，进行必要的卫星轨道纠正等。轨道纠正等。轨道纠正等。轨道纠正等。n n用户部分：接收卫星广播用户部分：接收卫星广播用户部分：接收卫星广播用户部分：接收卫星广播发送的多种信号并进行处发送的多种信号并进行处发送的多种信号并进行处发送的多种信号并进行处理计算理计算理计算理计算(j sun)(j sun)(j sun)(j sun)确定用户确定用户确定用户确定用户的最终位置。的最终位置。的最终位置。的最终位置。2-2 2-2 卫星卫星(wixng)(wi

25、xng)导航定位系统导航定位系统第18页/共54页第十九页，共55页。n n二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统n n定义定义定义定义 n n具有具有具有具有(jy(jy u)u)全球导航定位能全球导航定位能全球导航定位能全球导航定位能力的卫星定位导航系统称为力的卫星定位导航系统称为力的卫星定位导航系统称为力的卫星定位导航系统称为全球卫星导航系统，英文全全球卫星导航系统，英文全全球卫星导航系统，英文全全球卫星导航系统，英文全称为称为称为称为Global Navigation Global Navigation Satellite SystemSate

26、llite System，简称为，简称为，简称为，简称为GNSSGNSS。n n实际系统实际系统实际系统实际系统 n n美国的全球卫星定位系统美国的全球卫星定位系统美国的全球卫星定位系统美国的全球卫星定位系统（GPSGPS）n n俄罗斯的全球卫星导航系统俄罗斯的全球卫星导航系统俄罗斯的全球卫星导航系统俄罗斯的全球卫星导航系统GLONASS GLONASS n n因经济问题，星座中卫星缺因经济问题，星座中卫星缺因经济问题，星座中卫星缺因经济问题，星座中卫星缺失太多，暂时不能连续实时失太多，暂时不能连续实时失太多，暂时不能连续实时失太多，暂时不能连续实时定位。定位。定位。定位。n n正在发展研究的

27、有欧盟的正在发展研究的有欧盟的正在发展研究的有欧盟的正在发展研究的有欧盟的GALILEOGALILEO系统系统系统系统 n n中国北斗卫星导航广域增强中国北斗卫星导航广域增强中国北斗卫星导航广域增强中国北斗卫星导航广域增强系统系统系统系统 n n实现中国及其周边海域的区实现中国及其周边海域的区实现中国及其周边海域的区实现中国及其周边海域的区域定位导航系统。域定位导航系统。域定位导航系统。域定位导航系统。2-2 2-2 卫星卫星(wixng)(wixng)导航定位系统导航定位系统第19页/共54页第二十页，共55页。n n二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定

28、位系统n n1 1、GPS GPS全球定位系统全球定位系统全球定位系统全球定位系统n n拥有者拥有者拥有者拥有者 n n美国美国美国美国(mi(mi u)u)n n发展简史发展简史发展简史发展简史 n n全球卫星定位系统（全球卫星定位系统（全球卫星定位系统（全球卫星定位系统（GPSGPS）计划自计划自计划自计划自19731973年起步，年起步，年起步，年起步，19781978年年年年首次发射卫星，首次发射卫星，首次发射卫星，首次发射卫星，19941994年完成年完成年完成年完成2424颗中高度圆轨道颗中高度圆轨道颗中高度圆轨道颗中高度圆轨道（MEOMEO）卫星组网，共历）卫星组网，共历）卫星组

29、网，共历）卫星组网，共历时时时时1616年、耗资年、耗资年、耗资年、耗资120120亿美元。至亿美元。至亿美元。至亿美元。至今，已先后发展了三代卫星。今，已先后发展了三代卫星。今，已先后发展了三代卫星。今，已先后发展了三代卫星。n n系统组成系统组成系统组成系统组成 n n空间部分空间部分空间部分空间部分 n n控制部分控制部分控制部分控制部分 n n用户部分用户部分用户部分用户部分 2-2 2-2 卫星卫星(wixng)(wixng)导航定位系统导航定位系统第20页/共54页第二十一页，共55页。n n二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统n n1

30、1、GPS GPS全球定位系统全球定位系统全球定位系统全球定位系统n n 工作原理工作原理工作原理工作原理n n由于卫星的位置精确可知，在由于卫星的位置精确可知，在由于卫星的位置精确可知，在由于卫星的位置精确可知，在GPSGPS观测中，我们可得到观测中，我们可得到观测中，我们可得到观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式(gngsh)(gngsh)，利用，利用，利用，利用3 3颗卫星，就可以组成颗卫星，就可以组成颗卫星，就可以组成颗卫星，就可

31、以组成3 3个方程式，解出个方程式，解出个方程式，解出个方程式，解出观测点的位置观测点的位置观测点的位置观测点的位置(X,Y,Z)(X,Y,Z)。n n考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4 4个未知数，个未知数，个未知数，个未知数，X X、Y Y、Z Z和钟差，因而需要引入第和钟差，因而需要引入第和钟差，因而需要引入第和钟差，因而需要引入第4 4颗卫星，颗卫星，颗卫星，颗卫星，形成形成形成形成4 4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度

32、和高个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。程。程。程。n n事实上，接收机往往可以锁住事实上，接收机往往可以锁住事实上，接收机往往可以锁住事实上，接收机往往可以锁住4 4颗以上的卫星，这时，接颗以上的卫星，这时，接颗以上的卫星，这时，接颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4 4颗，然后通颗，然后通颗，然后通颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精

33、度。过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。2-2 2-2 卫星卫星(wixng)(wixng)导航定位系统导航定位系统第21页/共54页第二十二页，共55页。n n二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统n n1 1、GPS GPS全球定位系统全球定位系统全球定位系统全球定位系统n n 应用应用应用应用(yngyng)(yngyng)2-2 2-2 卫星卫星(wixng)(wixng)导航定位系统导航定位系统1991年海湾战争期间年海湾战争期间

34、(qjin)开始显露出的开始显露出的巨大战术价值也令其他国家感到吃惊巨大战术价值也令其他国家感到吃惊美军在伊拉克战场上所使用的GPS12第22页/共54页第二十三页，共55页。n n二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统n n1 1、GPS GPS全球定位系统全球定位系统全球定位系统全球定位系统n n 应用应用应用应用(yngyng)(yngyng)2-2 2-2 卫星卫星(wixng)(wixng)导航定位系统导航定位系统第23页/共54页第二十四页，共55页。n n二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统n

35、n2 2、GLONASS GLONASS全球定位系全球定位系全球定位系全球定位系统统统统n n拥有者拥有者拥有者拥有者 n n俄罗斯俄罗斯俄罗斯俄罗斯 n n发展简史发展简史发展简史发展简史 n n由前苏联从由前苏联从由前苏联从由前苏联从8080年代初开始建年代初开始建年代初开始建年代初开始建设的与美国设的与美国设的与美国设的与美国GPSGPS系统相类似系统相类似系统相类似系统相类似的卫星定位系统，现在由俄的卫星定位系统，现在由俄的卫星定位系统，现在由俄的卫星定位系统，现在由俄罗斯空间局管理。罗斯空间局管理。罗斯空间局管理。罗斯空间局管理。GLONASSGLONASS的整体结构类似的整体结构类

36、似的整体结构类似的整体结构类似于于于于GPSGPS系统，其主要不同之系统，其主要不同之系统，其主要不同之系统，其主要不同之处在于星座处在于星座处在于星座处在于星座(xngzu)(xngzu)设计设计设计设计和信号载波频率和卫星识别和信号载波频率和卫星识别和信号载波频率和卫星识别和信号载波频率和卫星识别方法的设计不同。方法的设计不同。方法的设计不同。方法的设计不同。n n系统组成系统组成系统组成系统组成 n n卫星星座卫星星座卫星星座卫星星座(xngzu)(xngzu)n n地面监测控制站地面监测控制站地面监测控制站地面监测控制站 n n用户设备用户设备用户设备用户设备2-2 2-2 卫星卫星(

37、wixng)(wixng)导航定位系统导航定位系统用于发射(fsh)“格洛纳斯”系统卫星的俄“质子”火箭被运往发射(fsh)点第24页/共54页第二十五页，共55页。n n二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统n n2、GLONASS全球定位系全球定位系统统n n 已经于已经于2011年年1月月1日日在全球正式在全球正式(zhngsh)运运行。根据俄罗斯联邦太空行。根据俄罗斯联邦太空署信息中心提供的数据署信息中心提供的数据（2012年年10月月10日），目日），目前有前有24颗卫星正常工作、颗卫星正常工作、3颗维修中、颗维修中、3颗备用、颗备用、1颗颗测试中。测试中。n n2-2 2-2 卫

38、星卫星(wixng)(wixng)导航定位系统导航定位系统第25页/共54页第二十六页，共55页。n n二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统n n2 2、GLONASS GLONASS全球定位系全球定位系全球定位系全球定位系统统统统n n 该系统由该系统由该系统由该系统由2424颗卫星组颗卫星组颗卫星组颗卫星组成，首颗卫星于成，首颗卫星于成，首颗卫星于成，首颗卫星于19841984年发年发年发年发射，苏联解体后曾一度处射，苏联解体后曾一度处射，苏联解体后曾一度处射，苏联解体后曾一度处于停顿状态。直至于停顿状态。直至于停顿状态。直至于停顿状态。直至19

39、981998年，年，年，年，俄再度开始对俄再度开始对俄再度开始对俄再度开始对“格洛纳斯格洛纳斯格洛纳斯格洛纳斯”进行更新升级。定位精进行更新升级。定位精进行更新升级。定位精进行更新升级。定位精度最高将可以达到度最高将可以达到度最高将可以达到度最高将可以达到1 1米，能米，能米，能米，能让现役武器在不用花大价让现役武器在不用花大价让现役武器在不用花大价让现役武器在不用花大价钱的情况下把威力提高一钱的情况下把威力提高一钱的情况下把威力提高一钱的情况下把威力提高一个等级。个等级。个等级。个等级。n n 最让美方担心的是，最让美方担心的是，最让美方担心的是，最让美方担心的是，“格洛纳斯格洛纳斯格洛纳斯

40、格洛纳斯”能提高战略能提高战略能提高战略能提高战略导弹的打击精度。在导弹导弹的打击精度。在导弹导弹的打击精度。在导弹导弹的打击精度。在导弹飞行过程中，飞行过程中，飞行过程中，飞行过程中，“格洛纳斯格洛纳斯格洛纳斯格洛纳斯”系统可不间断地进行路系统可不间断地进行路系统可不间断地进行路系统可不间断地进行路线精确测算和数据修正，线精确测算和数据修正，线精确测算和数据修正，线精确测算和数据修正，将导弹的命中误差大大缩将导弹的命中误差大大缩将导弹的命中误差大大缩将导弹的命中误差大大缩小。俄罗斯军事小。俄罗斯军事小。俄罗斯军事小。俄罗斯军事(jnsh)(jnsh)专家亚历山大专家亚历山大专家亚历山大专家亚

41、历山大 戈尔茨因戈尔茨因戈尔茨因戈尔茨因此把此把此把此把“格洛纳斯格洛纳斯格洛纳斯格洛纳斯”系统称系统称系统称系统称为为为为“除核武器之外，前苏除核武器之外，前苏除核武器之外，前苏除核武器之外，前苏联留给俄罗斯最珍贵的遗联留给俄罗斯最珍贵的遗联留给俄罗斯最珍贵的遗联留给俄罗斯最珍贵的遗产产产产”。2-2 2-2 卫星卫星(wixng)(wixng)导航定位系统导航定位系统第26页/共54页第二十七页，共55页。n n二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统n n2 2、GLONASSGLONASS全球定位系统全球定位系统全球定位系统全球定位系统2-2 2-2 卫星卫星(wixng)(wixng

42、)导航定位系导航定位系统统在俄罗斯首都莫斯科，俄总理普京的爱犬“科尼”被佩戴上装有全球卫星导航(dohng)装置的项圈。第27页/共54页第二十八页，共55页。n n二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统n n2 2、GLONASSGLONASS全球定位系统全球定位系统全球定位系统全球定位系统2-2 2-2 卫星卫星(wixng)(wixng)导航定位系统导航定位系统GLONASS 既可以提供独立的导航服务，又可与既可以提供独立的导航服务，又可与 GPS 结合。将结合。将 GLONASS 组合到组合到 GPS 中中构成构成 GNSS，主要有三方面的优势

43、：，主要有三方面的优势：有效性有效性 GPS 需要捕获至少需要捕获至少 4 颗卫星才能提供纬度、经度和高度定位数据。但如果在靠颗卫星才能提供纬度、经度和高度定位数据。但如果在靠近近(kojn)高山、建筑物、树木和其它遮挡物时，高山、建筑物、树木和其它遮挡物时，GPS 可见星的数目可能低于可见星的数目可能低于 4颗或者颗或者 3 颗颗甚至更少，导致甚至更少，导致 GPS 接收机不能给出用户位置。将接收机不能给出用户位置。将 GLONASS 与与 GPS 组合，则有组合，则有48 颗卫颗卫星提供给用户，从而大大提高导航系统的有效性。星提供给用户，从而大大提高导航系统的有效性。完整性完整性 完整性即

44、导航系统在定位数据出错时给用户提供报警信息。更高的要求是能够隔完整性即导航系统在定位数据出错时给用户提供报警信息。更高的要求是能够隔离故障，提供修正后的定位结果。普通的完整性算法要求可见性数目至少为离故障，提供修正后的定位结果。普通的完整性算法要求可见性数目至少为 5 颗，如若需要颗，如若需要隔离故障则需要隔离故障则需要 6 颗以上的可见星。在颗以上的可见星。在 GNSS 中，用户能得到比单独中，用户能得到比单独 GPS 高出一倍的概率高出一倍的概率来实现完整性算法。来实现完整性算法。精度精度 GNSS 的定位精度比单独的的定位精度比单独的 GPS 高出高出 510倍。倍。第28页/共54页第

45、二十九页，共55页。n n二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统n n3 3、伽利略（伽利略（伽利略（伽利略（GALILEOGALILEO）全球定位）全球定位）全球定位）全球定位系统系统系统系统n n拥有者拥有者拥有者拥有者 n n欧盟欧盟欧盟欧盟 n n发展简史发展简史发展简史发展简史 n nGALILEOGALILEO系统是欧洲自主的、独立系统是欧洲自主的、独立系统是欧洲自主的、独立系统是欧洲自主的、独立的全球多模式卫星定位导航系统，的全球多模式卫星定位导航系统，的全球多模式卫星定位导航系统，的全球多模式卫星定位导航系统，提供高精度、高可靠性的定位

46、服务，提供高精度、高可靠性的定位服务，提供高精度、高可靠性的定位服务，提供高精度、高可靠性的定位服务，同时它实现完全非军方控制、管理，同时它实现完全非军方控制、管理，同时它实现完全非军方控制、管理，同时它实现完全非军方控制、管理，计划将于计划将于计划将于计划将于20082008年完成。可与美国的年完成。可与美国的年完成。可与美国的年完成。可与美国的GPSGPS和俄罗斯的和俄罗斯的和俄罗斯的和俄罗斯的GLONASSGLONASS兼容，但兼容，但兼容，但兼容，但比后两者更安全比后两者更安全比后两者更安全比后两者更安全(nqun)(nqun)、更准确。、更准确。、更准确。、更准确。n n201220

47、12年年年年1010月，伽利略全球卫星导航月，伽利略全球卫星导航月，伽利略全球卫星导航月，伽利略全球卫星导航系统第二批两颗卫星成功发射升空，系统第二批两颗卫星成功发射升空，系统第二批两颗卫星成功发射升空，系统第二批两颗卫星成功发射升空，太空中已有的太空中已有的太空中已有的太空中已有的4 4颗正式的伽利略系统颗正式的伽利略系统颗正式的伽利略系统颗正式的伽利略系统工作卫星。工作卫星。工作卫星。工作卫星。n n系统组成系统组成系统组成系统组成 n nGALILEOGALILEO系统由系统由系统由系统由3030颗卫星组成，其颗卫星组成，其颗卫星组成，其颗卫星组成，其中中中中2727颗工作星，颗工作星，

48、颗工作星，颗工作星，3 3颗备份星。卫星分颗备份星。卫星分颗备份星。卫星分颗备份星。卫星分布在布在布在布在3 3个中地球轨道（个中地球轨道（个中地球轨道（个中地球轨道（MEOMEO）上，）上，）上，）上，轨道高度为轨道高度为轨道高度为轨道高度为2361623616千米，轨道倾角千米，轨道倾角千米，轨道倾角千米，轨道倾角5656度。每个轨道上部署度。每个轨道上部署度。每个轨道上部署度。每个轨道上部署9 9颗工作星和颗工作星和颗工作星和颗工作星和1 1颗备份星。颗备份星。颗备份星。颗备份星。2-2 2-2 卫星卫星(wixng)(wixng)导航定位系统导航定位系统第29页/共54页第三十页，共5

49、5页。n n二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统n n3 3、伽利略（伽利略（伽利略（伽利略（GALILEOGALILEO）全球定位系统）全球定位系统）全球定位系统）全球定位系统2-2 2-2 卫星卫星(wixng)(wixng)导航定位系统导航定位系统从设计目标来看，从设计目标来看，“伽利略伽利略”的定位精度的定位精度优于优于GPS。如果说。如果说GPS只能找到街道，只能找到街道，“伽伽利略利略”则可找到车库门。则可找到车库门。“伽利略伽利略”为地面用户提供为地面用户提供3种信号种信号(xnho)：免费使用的信号：免费使用的信号(xnho)、加密、

50、加密且需交费使用的信号且需交费使用的信号(xnho)、加密且需满、加密且需满足更高要求的信号足更高要求的信号(xnho)。其精度依次提。其精度依次提高，最高精度比高，最高精度比GPS高高10倍，即使是免费使倍，即使是免费使用的信号用的信号(xnho)精度也达到精度也达到6米。米。第30页/共54页第三十一页，共55页。n n二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统n n3 3、伽利略（伽利略（伽利略（伽利略（GALILEOGALILEO）全球定位系统）全球定位系统）全球定位系统）全球定位系统2-2 2-2 卫星卫星(wixng)(wixng)导航定位系统导航定位系统国家遥感中心主任张国成与伽利