GPS的兴起与特点ppt课件教学教程电子教案.ppt

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1、第一章概论第一节的兴起与特点第一节的兴起与特点一、GPS的建立 1973年由美国国防部（DOD）开始建立，称为全球定位系统 global positioning system，目的是用于美国军队的定位、导航、武器制导等。拟定由颗卫星组成。到今天为止经历了个阶段：v 1973年12月1978年2月22日为理论研究阶段；v 19781989年2月14日为建设阶段；v 19901999为建成运行阶段，1993年满24颗，1995年达预定工作能力；v 2000年5月2日2030为改进更新阶段。二、GPS测量的特点与问题 1）特点 精度高；速度快；无需通视；操作简便；全球布网；全天候作业；三维坐标；应用

2、广泛。2）问题 军民两用；无安全承诺。三维精度不一致。如图三、GPS的应用领域 1、控制测量（全球、全国、城市、工程）2、工程测量 3、地形地籍测量 4、海洋测绘 5、航测、遥感 6、卫星定轨 7、月球、火星测绘 8、飞机、轮船导航与地面交通管理 9、通信、旅游等各行各业一、GPS组成概况 GPS由空间段空间段、控制段控制段和用户段用户段三部分组成。1）空间段）空间段 24颗（目前32颗）卫星分布在6个轨道面上，轨道面与地球赤道面的夹角为55，轨道面间隔为60，在地面上任何一点，最少可见到4颗卫星，最多可见到11颗卫星。如图如图 卫星上有四台高精度原子钟，卫星的主要作用是向用户发送定位信息和提

3、供时间标准。）控制段）控制段 监测站：5个，用双频接收机接收卫星信号，高精度原子钟提供时间标准，环境数据传感器采集环境数据。如图 主控站：1个，计算星历、钟差、大气折射并控制卫星轨道与姿态。注入站：3个，向卫星发送数据与命令。三者连网，除主控站外均无人值守。3)用户段用户段 接收机和数据处理软件。第二节第二节第二节第二节 GPSGPS组成及基本原理组成及基本原理组成及基本原理组成及基本原理二、二、GPS定位的基本原理定位的基本原理 卫星发射信号的时间为t1，接收机收到信号的时间为t2,则t=t2-t1 =ct 其中为星站距离，由接收机测得。因卫星钟很精确，而接收机钟有误差t，故 =ct+c t

4、 在地面任一点最少可观测4颗卫星，得4个距离，解4个未知数x,y,z,t。（原理图）观测四颗卫星，列出四个方程式如下：第三节 GPS的加密措施 一、精密定位服务与标准定位服务 1）精密定位服务（510m）：PPS 美国军方使用，包括：L1：C/A码，P码；L2：P码；消除SA的密匙，导航电文。2）标准定位服务（100m）：SPS 出于经济考虑，83年提供民用。L1：C/A，导航电文。二、A-S措施 P码保密，只有美国军方可用，后来被解密。美国引入W码，并将P码与W码进行模二相加得Y码，难以破解。三、SA政策 84年民用结果，精度远高于100m，美国为保证自身安全，1990年3月25日起对民用信

5、号进行干扰，包括：技术：干扰卫星星历；技术：干扰定位信号。因美国国内的就业压力及国际竞争，1996年3月29日，克林顿宣布10年内终止SA，2000年5月2日终止，但可随时在区域内恢复。四、政策调整与技术更新 1、美国对GPS的政策调整与技术改进 1）政策调整 （1）1983年提供民用；（2）1990年实施SA政策；（3）2000年5月取消SA；（4）1999年决定既保证军用安全，又提高民用精度。2）技术改进GPS现代化内容改进时间发射Block R-M卫星L1加 M码，L2加C/A、M2005，5颗发射Block F卫星L1加M，L2加C/A、M，L520062012GPS增强L1加M，L2

6、加C/A、M，L5，其它未来能力20122030星数：30+220042、GPS应用的最新发展1 1）精密单点定位）精密单点定位pppppp；2 2）GPSGPS测高程；测高程；因精确的大地水准面因精确的大地水准面模型模型已建立，目前已建立，目前GPSGPS可代替三等水准。可代替三等水准。如图3 3）室内）室内GPSGPS接收机。接收机。发展趋势：高精度，快速，小型，自动，抗遮挡，抗电磁干扰。发展趋势：高精度，快速，小型，自动，抗遮挡，抗电磁干扰。第四节 其它定位系统1、GLONASS；与GPS相似，因技术、经济原因，目前只有11颗工作卫星；2、Galileo；2005年12月28日发射第一颗试验卫星，0607建成，08年使用。星数：30，轨道数：6，高度：23616km。特点：比GPS精度高，纯民用，不保密，对用户安全负责。3、北斗星二代北斗星二代：2008年发射试验卫星。4、北斗星北斗星：激光测距卫星，三颗。