全球卫星定位系统第三次.pptx

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1、全球卫星定位系统第三次全球卫星定位系统第三次2第1页/共62页3二十四节气起源于黄河流域。远在春秋时代，就定出仲春、仲夏、仲秋和仲冬等四个节气。以后不断地改进与完善，到秦汉年间，二十四节气已完全确立。公元前104年，由邓平等制定的太初历，正式把二十四节气订于历法，明确了二十四节气的天文位置。第2页/共62页4太阳从黄经零度起，沿黄经每运行15度所经历的时日称为“一个节气”。每年运行360度，共经历24个节气，每月2个。其中，每月第一个节气为“节气”，即：立春、惊蛰、清明、立夏、芒种、小暑、立秋、白露、寒露、立冬、大雪和小寒等12个节气；第3页/共62页5每月的第二个节气为“中气”，即：雨水、春

2、分、谷雨、小满、夏至、大暑、处暑、秋分、霜降、小雪、冬至和大寒等12个中气。“节气”和“中气”交替出现，各历时15天，现在人们已经把“节气”和“中气”统称为“节气”。第4页/共62页6二十四节气反映了太阳的周年视运动，所以节气在现行的公历中日期基本固定，上半年在6日、21日，下半年在8日、23日，前后不差12天。第5页/共62页为什么同一个节气总是在每年的一个比较固定的时间段里？第6页/共62页8第二章第二章 全球定位系统及信全球定位系统及信号号2.1 全球定位系统的组成全球定位系统的组成2.2 GPS卫星的信号结构卫星的信号结构第7页/共62页92.1全球定位系统的组成第8页/共62页10G

3、PS的系统组成的系统组成GPS系统由三部分组成系统由三部分组成l l空间部分空间部分空间部分空间部分l l地面控制部分地面控制部分地面控制部分地面控制部分l l用户设备部分用户设备部分用户设备部分用户设备部分第9页/共62页11GPS的空间部分的空间部分GPS的空间部分的组成的空间部分的组成l lGPSGPS卫星星座卫星星座卫星星座卫星星座6个轨道面平均轨道高度20200km轨道倾角55 周期11h 58min（顾及地球自转，地球-卫星的几何关系每天提前4min重复一次）第10页/共62页12GPS的空间部分的空间部分GPS卫星星座卫星星座l l设计星座：设计星座：设计星座：设计星座：21+3

4、21+3l l2121颗正式的工作卫星颗正式的工作卫星颗正式的工作卫星颗正式的工作卫星+3+3颗活动的备用卫星颗活动的备用卫星颗活动的备用卫星颗活动的备用卫星l l保证在每天保证在每天保证在每天保证在每天2424小时的任何时刻，在小时的任何时刻，在小时的任何时刻，在小时的任何时刻，在高度角高度角高度角高度角1515 以上，能够同时观测到以上，能够同时观测到以上，能够同时观测到以上，能够同时观测到4 4颗以上卫星颗以上卫星颗以上卫星颗以上卫星l l当前星座：当前星座：当前星座：当前星座：2828颗颗颗颗第11页/共62页地球围绕太阳公转1圈，需要时间为365天5时58分56秒（太阳年）,或365

5、天6时9分10秒（恒星年），即大约的一年。地球公转,就是地球按一定轨道围绕太阳转动（TheEarthrevolutionaroundsun）。像地球的自转具有其独特规律性一样，由于太阳引力场以及自转的作用，而导致地球的公转。地球的公转也有其自身的规律。地球的公转这些规律从地球轨道、地球轨道面、黄赤交角、地球公转的周期和地球公转速度和地球公转的效应等。地球自转一周是23小时56分4.09秒第12页/共62页14GPS的空间部分的空间部分第13页/共62页15GPS的空间部分的空间部分GPS卫星的地面轨迹卫星的地面轨迹第14页/共62页16GPS的空间部分的空间部分GPSGPS卫星卫星卫星卫星l

6、l 作用：作用：作用：作用：接收、存储导航电文接收、存储导航电文接收、存储导航电文接收、存储导航电文生成用于导航定位的信号（测距码、载波）生成用于导航定位的信号（测距码、载波）生成用于导航定位的信号（测距码、载波）生成用于导航定位的信号（测距码、载波）发送用于导航定位的信号（采用双相调制法调制在载波发送用于导航定位的信号（采用双相调制法调制在载波发送用于导航定位的信号（采用双相调制法调制在载波发送用于导航定位的信号（采用双相调制法调制在载波上的测距码和导航电文）上的测距码和导航电文）上的测距码和导航电文）上的测距码和导航电文）接受地面指令，进行相应操作接受地面指令，进行相应操作接受地面指令，进

7、行相应操作接受地面指令，进行相应操作其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。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。l l 主要设备主要设备主要设备主要设备太阳能电池板太阳能电池板太阳能电池板太阳能电池板原子钟（原子钟（原子钟（原子钟（2 2台铯钟、台铯钟、台铯钟、台铯钟、2 2台铷钟）台铷钟）台铷钟）台铷钟）信号生成与发射装置信号生成与发射装置信号生成与发射装置信号生成与发射装置 第15页/共62页17GPS卫星（续）卫星（续）l l类型类型类型类型试验卫星：试验卫星：试验卫星：试验卫星：Block Block 工作卫星：工作卫星：工作

8、卫星：工作卫星：Block Block l lBlock Block：存储星历能力为：存储星历能力为：存储星历能力为：存储星历能力为1414天，具有天，具有天，具有天，具有SASA和和和和ASAS的能力的能力的能力的能力l lBlock Block A A（AdvancedAdvanced）：卫星间可相互通讯，存储星）：卫星间可相互通讯，存储星）：卫星间可相互通讯，存储星）：卫星间可相互通讯，存储星历能力为历能力为历能力为历能力为180180天，天，天，天，SV35SV35和和和和SV36SV36带有激光反射棱镜带有激光反射棱镜带有激光反射棱镜带有激光反射棱镜l lBlock Block R

9、R（Replacement/ReplenishmentReplacement/Replenishment）：卫星间）：卫星间）：卫星间）：卫星间可相互跟踪相互通讯可相互跟踪相互通讯可相互跟踪相互通讯可相互跟踪相互通讯l lBlock Block F F（Follow OnFollow On）：新一代的）：新一代的）：新一代的）：新一代的GPSGPS卫星卫星卫星卫星,增设第三增设第三增设第三增设第三民用频率民用频率民用频率民用频率GPS的空间部分的空间部分第16页/共62页18GPS的空间部分的空间部分Block IIRBlock IIABlock IIABlock IIRBlock IIFBl

10、ock IIR不同类型的GPS卫星第17页/共62页19GPS的空间部分的空间部分当前的卫星状态当前的卫星状态SUBJ:GPS STATUS 26 MAR 20041.SATELLITES,PLANES,AND CLOCKS(CS=CESIUM RB=RUBIDIUM):A.BLOCK I:NONE B.BLOCK II:PRNS 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,13,14,15 PLANE :SLOT F4,B5,C2,D4,B4,C1,C4,A3,A1,E3,D2,F3,F1,D5 CLOCK :CS,CS,CS,RB,CS,RB,RB,RB,CS,CS,RB,RB,RB,

11、CS BLOCK II:PRNS 16,17,18,20,21,22,24,25,26,27,28,29,30,31 PLANE :SLOT B1,D6,E4,E1,D3,E2,D1,A2,F2,A4,B3,F5,B2,C3 CLOCK :RB,RB,RB,RB,RB,RB,CS,CS,RB,RB,RB,RB,RB,RB第18页/共62页20GPS的地面监控部分的地面监控部分 地面监控部分地面监控部分（Ground Segment）组成组成组成组成 主控站：主控站：主控站：主控站：1 1个个个个 监测站：监测站：监测站：监测站：5 5个个个个 注入站：注入站：注入站：注入站：3 3个个个个 通

12、讯与辅助系统通讯与辅助系统通讯与辅助系统通讯与辅助系统第19页/共62页21GPS的地面监控部分的地面监控部分地面监控部分地面监控部分（Ground Segment）（续）（续）l l分布分布分布分布第20页/共62页22GPSGPS的地面监控部分的地面监控部分的地面监控部分的地面监控部分监测站（监测站（5个）个）l l作用：作用：作用：作用：接收卫星接收卫星接收卫星接收卫星数据，采数据，采数据，采数据，采集气象信集气象信集气象信集气象信息，并将息，并将息，并将息，并将所收集到所收集到所收集到所收集到的数据传的数据传的数据传的数据传送给主控送给主控送给主控送给主控站。站。站。站。l l地点：地

13、点：地点：地点：夏威夷、夏威夷、夏威夷、夏威夷、主控站及主控站及主控站及主控站及三个注入三个注入三个注入三个注入站。站。站。站。第21页/共62页23GPSGPS的地面监控部分的地面监控部分的地面监控部分的地面监控部分主控站（主控站（主控站（主控站（1 1个）个）个）个）l l作用：作用：作用：作用：管理、协调地面监控系管理、协调地面监控系管理、协调地面监控系管理、协调地面监控系统各部分的工作；统各部分的工作；统各部分的工作；统各部分的工作；收集各监测站的数据，收集各监测站的数据，收集各监测站的数据，收集各监测站的数据，编制导航电文，送往编制导航电文，送往编制导航电文，送往编制导航电文，送往注

14、入站将卫星星历注注入站将卫星星历注注入站将卫星星历注注入站将卫星星历注入卫星；入卫星；入卫星；入卫星；监控卫星状态，向卫星监控卫星状态，向卫星监控卫星状态，向卫星监控卫星状态，向卫星发送控制指令；发送控制指令；发送控制指令；发送控制指令；卫星维护与异常情况的卫星维护与异常情况的卫星维护与异常情况的卫星维护与异常情况的处理。处理。处理。处理。l l地点：美国科罗拉多州地点：美国科罗拉多州地点：美国科罗拉多州地点：美国科罗拉多州法尔孔空军基地。法尔孔空军基地。法尔孔空军基地。法尔孔空军基地。第22页/共62页24GPSGPS的地面监控部分的地面监控部分的地面监控部分的地面监控部分注入站（注入站（3

15、个）个）l l作用：作用：作用：作用：将导航电文将导航电文将导航电文将导航电文注入注入注入注入GPSGPS卫卫卫卫星。星。星。星。l l地点：地点：地点：地点：阿松森群岛阿松森群岛阿松森群岛阿松森群岛（大西洋）、（大西洋）、（大西洋）、（大西洋）、迪戈加西亚迪戈加西亚迪戈加西亚迪戈加西亚（印度洋）（印度洋）（印度洋）（印度洋）和卡瓦加兰和卡瓦加兰和卡瓦加兰和卡瓦加兰（太平洋）（太平洋）（太平洋）（太平洋）第23页/共62页25GPS的用户部分的用户部分组成组成l l用户用户用户用户l l接收设备接收设备接收设备接收设备接收设备接收设备l lGPSGPS信号接收机信号接收机信号接收机信号接收机l

16、 l其它仪器设备其它仪器设备其它仪器设备其它仪器设备第24页/共62页26GPS的用户部分的用户部分GPS信号接收机信号接收机l l组成组成组成组成天线单元天线单元天线单元天线单元l l带前置放大器带前置放大器带前置放大器带前置放大器l l接收天线接收天线接收天线接收天线接收单元接收单元接收单元接收单元l l信号通道信号通道信号通道信号通道l l存储器存储器存储器存储器l l微处理器微处理器微处理器微处理器l l输入输出设备输入输出设备输入输出设备输入输出设备l l电源电源电源电源天线单元接收单元第25页/共62页27GPS的用户部分的用户部分 天线单元天线单元l l类型类型类型类型单极天线单

17、极天线单极天线单极天线微带天线微带天线微带天线微带天线锥形（螺旋）天线锥形（螺旋）天线锥形（螺旋）天线锥形（螺旋）天线 l l四丝螺旋天线四丝螺旋天线四丝螺旋天线四丝螺旋天线l l空间螺旋天线空间螺旋天线空间螺旋天线空间螺旋天线背腔平面盘旋天线背腔平面盘旋天线背腔平面盘旋天线背腔平面盘旋天线GPS天线第26页/共62页28GPS的用户部分的用户部分天线单元（续）天线单元（续）天线单元（续）天线单元（续）l l特点特点特点特点单极天线单极天线单极天线单极天线l l单频或双频（双极结构）、需要较单频或双频（双极结构）、需要较单频或双频（双极结构）、需要较单频或双频（双极结构）、需要较大的底板、相位

18、中心稳定、结构简大的底板、相位中心稳定、结构简大的底板、相位中心稳定、结构简大的底板、相位中心稳定、结构简单单单单微带天线微带天线微带天线微带天线l l结构简单、单频或双频、侧视角低结构简单、单频或双频、侧视角低结构简单、单频或双频、侧视角低结构简单、单频或双频、侧视角低（适合于机载应用）、低增益、应（适合于机载应用）、低增益、应（适合于机载应用）、低增益、应（适合于机载应用）、低增益、应用最为广泛用最为广泛用最为广泛用最为广泛第27页/共62页29GPS的用户部分的用户部分天线单元（续）天线单元（续）天线单元（续）天线单元（续）l l特点特点特点特点锥形（螺旋）天线锥形（螺旋）天线锥形（螺旋

19、）天线锥形（螺旋）天线 l l四丝螺旋天线四丝螺旋天线四丝螺旋天线四丝螺旋天线 单频、难以调整相单频、难以调整相单频、难以调整相单频、难以调整相位和极化方式、非方位对称、增益位和极化方式、非方位对称、增益位和极化方式、非方位对称、增益位和极化方式、非方位对称、增益特性好、不需要底板特性好、不需要底板特性好、不需要底板特性好、不需要底板l l空间螺旋天线空间螺旋天线空间螺旋天线空间螺旋天线 双频、增益特性好、双频、增益特性好、双频、增益特性好、双频、增益特性好、侧视角高、非方位对称侧视角高、非方位对称侧视角高、非方位对称侧视角高、非方位对称背腔平面盘旋天线背腔平面盘旋天线背腔平面盘旋天线背腔平面

20、盘旋天线第28页/共62页30GPS的用户部分的用户部分天线单元天线单元l l天线特性天线特性天线特性天线特性相位中心、增益方式、相位中心、增益方式、相位中心、增益方式、相位中心、增益方式、带宽、极化带宽、极化带宽、极化带宽、极化l l相位中心相位中心相位中心相位中心平均相位中心与几何平均相位中心与几何平均相位中心与几何平均相位中心与几何中心中心中心中心相位中心的偏移相位中心的偏移相位中心的偏移相位中心的偏移相位中心偏移的消除：相位中心偏移的消除：相位中心偏移的消除：相位中心偏移的消除：归心改正、消去法归心改正、消去法归心改正、消去法归心改正、消去法天线高天线高天线高天线高 标志至平标志至平标

21、志至平标志至平均相位中心所在平均相位中心所在平均相位中心所在平均相位中心所在平面的垂直距离面的垂直距离面的垂直距离面的垂直距离L2的平均相位中心12L1的平均相位中心r1r2HHHHhR第29页/共62页2016.03.23第30页/共62页32GPS的用户部分的用户部分接收单元接收单元接收单元接收单元l l接收（信号）通道接收（信号）通道接收（信号）通道接收（信号）通道定义：接收机中用来跟踪、处理、量测卫星信号的部件，定义：接收机中用来跟踪、处理、量测卫星信号的部件，定义：接收机中用来跟踪、处理、量测卫星信号的部件，定义：接收机中用来跟踪、处理、量测卫星信号的部件，由无线电元器件、数字电路等

22、硬件和专用软件所组成。由无线电元器件、数字电路等硬件和专用软件所组成。由无线电元器件、数字电路等硬件和专用软件所组成。由无线电元器件、数字电路等硬件和专用软件所组成。类型：根据信号跟踪方式：序惯通道、多路复用通道和类型：根据信号跟踪方式：序惯通道、多路复用通道和类型：根据信号跟踪方式：序惯通道、多路复用通道和类型：根据信号跟踪方式：序惯通道、多路复用通道和多通道；根据工作原理：码相关通道、平方通道等多通道；根据工作原理：码相关通道、平方通道等多通道；根据工作原理：码相关通道、平方通道等多通道；根据工作原理：码相关通道、平方通道等l l存储器存储器存储器存储器l l微处理器微处理器微处理器微处理

23、器作用：数据处理、控制作用：数据处理、控制作用：数据处理、控制作用：数据处理、控制l l输入输出设备输入输出设备输入输出设备输入输出设备l l电源电源电源电源第31页/共62页33GPS的用户部分的用户部分第32页/共62页342.2 GPS卫星的信号结构卫星的信号结构第33页/共62页35GPS卫星信号结构卫星信号结构第34页/共62页36概述概述GPS卫星信号的组成部分卫星信号的组成部分l l载波（载波（载波（载波（CarrierCarrier）L1L1L2L2l l测距码（测距码（测距码（测距码（Ranging CodeRanging Code）C/AC/A码（目前只被调制在码（目前只被

24、调制在码（目前只被调制在码（目前只被调制在L1L1上）上）上）上）P(Y)P(Y)码（被分别调制在码（被分别调制在码（被分别调制在码（被分别调制在L1L1和和和和L2L2上）上）上）上）l l卫星（导航）电文卫星（导航）电文卫星（导航）电文卫星（导航）电文（MessageMessage）GPS卫星信号的生成卫星信号的生成l l关键设备关键设备关键设备关键设备 原子钟原子钟原子钟原子钟第35页/共62页37GPS卫星的基准频率卫星的基准频率 f0由卫星上的原子钟直接产生由卫星上的原子钟直接产生频率为频率为10.23MHz卫星信号的所有成分均是该基准频率的倍频卫星信号的所有成分均是该基准频率的倍频

25、或分频或分频第36页/共62页38载波载波作用作用作用作用l l搭载其它调制信号搭载其它调制信号搭载其它调制信号搭载其它调制信号l l测距测距测距测距l l测定多普勒频移测定多普勒频移测定多普勒频移测定多普勒频移类型类型类型类型l l目前目前目前目前L1 L1 频率：频率：频率：频率：154 154 f f0 0 =1575.43MHz =1575.43MHz；波长：；波长：；波长：；波长：19.03cm19.03cmL2 L2 频率：频率：频率：频率：120 120 f f0 0 =1227.60MHz =1227.60MHz；波长：；波长：；波长：；波长：24.42cm24.42cml l

26、现代化后现代化后现代化后现代化后增加增加增加增加L5 L5 频率：频率：频率：频率：115115 f f0 0=1176.45MHz=1176.45MHz；波长：；波长：；波长：；波长：25.48cm25.48cm第37页/共62页39载波载波特点特点l l所选择的频率有利于测定多普勒频移所选择的频率有利于测定多普勒频移所选择的频率有利于测定多普勒频移所选择的频率有利于测定多普勒频移l l所选择的频率有利于减弱信号所受的电离层折所选择的频率有利于减弱信号所受的电离层折所选择的频率有利于减弱信号所受的电离层折所选择的频率有利于减弱信号所受的电离层折射影响射影响射影响射影响l l选择两个频率可以较

27、好地消除信号的电离层折选择两个频率可以较好地消除信号的电离层折选择两个频率可以较好地消除信号的电离层折选择两个频率可以较好地消除信号的电离层折射延迟（电离层折射延迟于信号的频率有关）射延迟（电离层折射延迟于信号的频率有关）射延迟（电离层折射延迟于信号的频率有关）射延迟（电离层折射延迟于信号的频率有关）第38页/共62页40测距码测距码作用作用l l测距测距测距测距性质性质l l为伪随机噪声码（为伪随机噪声码（为伪随机噪声码（为伪随机噪声码（PRN PRN Pseudo Random Pseudo Random NoiseNoise）l l不同的码（包括未对齐的同一组码）间的相关不同的码（包括未

28、对齐的同一组码）间的相关不同的码（包括未对齐的同一组码）间的相关不同的码（包括未对齐的同一组码）间的相关系数为系数为系数为系数为0 0或或或或1/n1/n（n n为码元数）为码元数）为码元数）为码元数）l l对齐的同一组码间的相关系数为对齐的同一组码间的相关系数为对齐的同一组码间的相关系数为对齐的同一组码间的相关系数为1 1第39页/共62页41测距码测距码测距码测距码类型类型l l目前目前目前目前C/AC/A码（码（码（码（Coarse/Acquisition Coarse/Acquisition CodeCode）粗码粗码粗码粗码/捕获码；码率：捕获码；码率：捕获码；码率：捕获码；码率：1

29、.023MHz1.023MHz；周期：；周期：；周期：；周期：1ms1ms；1 1周期周期周期周期含码元数：含码元数：含码元数：含码元数：10231023；码元宽度：；码元宽度：；码元宽度：；码元宽度：293.05m293.05m；仅被调制在；仅被调制在；仅被调制在；仅被调制在L1L1上上上上P P（Y Y）码（）码（）码（）码（Precise CodePrecise Code）精精精精码；码率：码；码率：码；码率：码；码率：10.23MHz10.23MHz；周期：；周期：；周期：；周期：7 7天；天；天；天；1 1周期含码元数：周期含码元数：周期含码元数：周期含码元数：61871040000

30、006187104000000；码元宽度：；码元宽度：；码元宽度：；码元宽度：29.30m29.30m；被调制在；被调制在；被调制在；被调制在L1L1和和和和L2L2上上上上l l现代化后现代化后现代化后现代化后在在在在L2L2上调制上调制上调制上调制C/AC/A码码码码在在在在L1L1和和和和L2L2增加调制增加调制增加调制增加调制MM码码码码第40页/共62页42卫星（导航）电文卫星（导航）电文作用：向用户提供卫星轨道参作用：向用户提供卫星轨道参数、卫星钟参数、卫星状态信数、卫星钟参数、卫星状态信息及其它信息息及其它信息基本结构基本结构第41页/共62页43卫星（导航）电文卫星（导航）电文

31、l l基本内容基本内容第42页/共62页44卫星（导航）电文卫星（导航）电文遥测字（遥测字（TLM Telemetry Word）l l每一子帧的第每一子帧的第每一子帧的第每一子帧的第1 1个字个字个字个字l l用作捕获导航电文的前导用作捕获导航电文的前导用作捕获导航电文的前导用作捕获导航电文的前导交接字（交接字（HOW Hand Over Word）l l每一子帧的第每一子帧的第每一子帧的第每一子帧的第2 2个字个字个字个字l l主要内容：主要内容：主要内容：主要内容：Z Z计数计数计数计数第43页/共62页45卫星（导航）电文卫星（导航）电文第一数据块第一数据块第一数据块第一数据块l l第

32、第第第1 1子帧的第子帧的第子帧的第子帧的第310310个字个字个字个字l l内容：内容：内容：内容：WN GPSWN GPS周周周周L2L2所调制测距码标识符所调制测距码标识符所调制测距码标识符所调制测距码标识符 “10”“10”表示表示表示表示C/AC/A码，码，码，码，“01”“01”表表表表示示示示P(Y)P(Y)码码码码传输参数传输参数传输参数传输参数N URAN URATGD TGD 信号在卫星内部的时延信号在卫星内部的时延信号在卫星内部的时延信号在卫星内部的时延星钟数据龄期星钟数据龄期星钟数据龄期星钟数据龄期AODCAODC星钟改正参数星钟改正参数星钟改正参数星钟改正参数a a0

33、 0（钟偏），（钟偏），（钟偏），（钟偏），a a1 1（钟速），（钟速），（钟速），（钟速），a a2 2（钟漂）（钟漂）（钟漂）（钟漂）第44页/共62页46卫星（导航）电文卫星（导航）电文第二数据块第二数据块l l第第第第2 2、3 3子帧的第子帧的第子帧的第子帧的第310310个字个字个字个字l l内容内容内容内容该发送信号卫星的星历该发送信号卫星的星历该发送信号卫星的星历该发送信号卫星的星历 广播星历广播星历广播星历广播星历l l星历参数星历参数星历参数星历参数第45页/共62页47卫星（导航）电文卫星（导航）电文第三数据块第三数据块l l第第第第4 4、5 5子帧的第子帧的第子帧的

34、第子帧的第310310个字个字个字个字l l内容：所有卫星历书（概略星历）内容：所有卫星历书（概略星历）内容：所有卫星历书（概略星历）内容：所有卫星历书（概略星历）l l第三数据块的内容每第三数据块的内容每第三数据块的内容每第三数据块的内容每12.512.5分钟重复一次分钟重复一次分钟重复一次分钟重复一次第46页/共62页48星历参数详解星历参数详解第47页/共62页49星历参数详解星历参数详解第48页/共62页50星历参数详解第49页/共62页51星历参数详解星历参数详解第50页/共62页52卫星信号的调制卫星信号的调制模二和模二和l l运算规则运算规则运算规则运算规则l l二进制信号：二进

35、制信号：二进制信号：二进制信号：“1”“1”表示二进制表示二进制表示二进制表示二进制“0”“0”，“-1”“-1”表示二进制表示二进制表示二进制表示二进制“1”“1”，则则则则第51页/共62页53卫星信号的调制卫星信号的调制二进制信号的相位调制二进制信号的相位调制调频FM调幅AM调相PM注：其它调制方式第52页/共62页54卫星信号的调制卫星信号的调制GPS卫星信号的调制卫星信号的调制l l示意图示意图示意图示意图l l卫星信号的调制原理卫星信号的调制原理卫星信号的调制原理卫星信号的调制原理第53页/共62页55GPS卫星位置的计算-根据广播星历计算卫星位置根据广播星历计算卫星位置计算思路计

36、算思路l l首先计算卫星在轨道平面坐标首先计算卫星在轨道平面坐标首先计算卫星在轨道平面坐标首先计算卫星在轨道平面坐标系下的坐标系下的坐标系下的坐标系下的坐标l l然后将上述坐标分别绕然后将上述坐标分别绕然后将上述坐标分别绕然后将上述坐标分别绕X X轴旋转轴旋转轴旋转轴旋转-i-i角、绕角、绕角、绕角、绕Z Z轴旋转轴旋转轴旋转轴旋转-k k角，求出角，求出角，求出角，求出卫星在地固系下的坐标卫星在地固系下的坐标卫星在地固系下的坐标卫星在地固系下的坐标轨道平面坐标系轨道参数第54页/共62页56第55页/共62页57GPS卫星位置的计算卫星位置的计算-根据广播星历计算卫星根据广播星历计算卫星根据

37、广播星历计算卫星根据广播星历计算卫星位置位置位置位置计算过程计算过程l l计算卫星运行的平均角速度计算卫星运行的平均角速度计算卫星运行的平均角速度计算卫星运行的平均角速度l l计算计算计算计算t t时刻卫星的平近点角时刻卫星的平近点角时刻卫星的平近点角时刻卫星的平近点角l l计算偏近点角计算偏近点角计算偏近点角计算偏近点角第56页/共62页58GPS卫星位置的计算卫星位置的计算-根据广播星历计算卫星根据广播星历计算卫星根据广播星历计算卫星根据广播星历计算卫星位置位置位置位置计算过程（续）计算过程（续）l l计算真近点角计算真近点角计算真近点角计算真近点角l l计算升交距角（未经改正的）计算升交

38、距角（未经改正的）计算升交距角（未经改正的）计算升交距角（未经改正的）l l计算卫星向径计算卫星向径计算卫星向径计算卫星向径第57页/共62页59GPS卫星位置的计算-根根据广播星历计算卫星位置据广播星历计算卫星位置计算过程（续）计算过程（续）l l计算摄动改正项计算摄动改正项计算摄动改正项计算摄动改正项l l进行摄动改正进行摄动改正进行摄动改正进行摄动改正l l计算卫星在轨道平面坐标系中计算卫星在轨道平面坐标系中计算卫星在轨道平面坐标系中计算卫星在轨道平面坐标系中的位置的位置的位置的位置第58页/共62页60GPS卫星位置的计算卫星位置的计算-根根根根据广播星历计算卫星位置据广播星历计算卫星

39、位置据广播星历计算卫星位置据广播星历计算卫星位置计算过程（续）计算过程（续）l l计算升交点经度计算升交点经度计算升交点经度计算升交点经度l l计算卫星在地固坐标系下的坐计算卫星在地固坐标系下的坐计算卫星在地固坐标系下的坐计算卫星在地固坐标系下的坐标标标标第59页/共62页61精密星历按一定时间间隔给出卫星在地固坐标系下的三维位置、三维速度和钟差*2004 1 15 0 0 0.00000000P 1 5945.509635 15759.608404 20698.949374 324.533285P 2 1141.101111 22665.359989 14690.489309 -257.15

40、6064P 3-10344.447068 24021.826531 -3968.233325 77.825932P 4 22798.349665 -6520.820872 12310.795279 -43.522805P 5-12628.924903-23445.674881 -1192.036791 13.422888P 6-13958.380086 -7542.103497 21489.237683 -2.952584P 7 18939.291158-12511.028058-13257.166627 635.667094P 8 26246.825668 -918.226411 -5165.342142 383.670428GPS卫星位置的计算-根据精密星历计算卫星根据精密星历计算卫星位置位置第60页/共62页62任意时刻t卫星位置的计算原理：插值法方法：拉格朗日插值法等GPS卫星位置的计算卫星位置的计算-根据精密星历计算卫星根据精密星历计算卫星根据精密星历计算卫星根据精密星历计算卫星位置位置位置位置第61页/共62页感谢您的观看！第62页/共62页