文档介绍：是全球定位系统( )的英文缩写,它是随着现代化
科学技术的发展而建立的新一代精密卫星定位系统。本章主要介绍卫星定
位系统发展的概况、特点、组成以及定位技术应用。
卫星定位技术发展概况
年月,世界上第一颗人造地球卫星的发射成功,标志着空间科学技术
的发展跨人了一个崭新的时代。随着人造地球卫星的不断发射,利用卫星进行定
位测量已成为现实。
初期的卫星定位技术
卫星定位技术是指人类利用人造地球卫星确定测站点位置的技术。最初,人
造地球卫星仅仅作为一种空间观测目标,由地面的观测站对卫星的瞬间位置进行
摄影测量,测定测站点至卫星的方向,建立卫星三角网。同时也可利用激光技术测
定观测站至卫星的距离,建立卫星测距网。用上述两种观测方法,均可以实现大陆
同海岛的联测定位,解决了常规大地测量难以实现的远距离联测定位问题。
年期间,美国国家大地测量局在英国和联邦德国测绘部门的协作
下,用上述方法测设了一个具有个测站点的全球三角网,获得了的点位精
度。然而,这种观测和成果换算需耗费大量的时间,同时定位精度较低,并且不能
得到点位的地心坐标。因此,这种卫星测量方法很快就被卫星多普勒定位技术所
取代。这种取代使卫星定位技术从仅仅把卫星作为空间测量目标的初级阶段,发
展到了把卫星作为动态已知点的高级阶段。
卫星多普勒测量
年月,美国海军和詹斯霍普金斯)大学物理实验室为
了给北极核潜艇提供全球导航,开始研制一种卫星导航系统,称之为美国海军导航
卫星系统,简称)系统。在该系统中,由于卫
星轨道通过地极,因此被称为子午( 卫星系统 O 年月美国发射了
第一颗试验性卫星,经过几年试验, 年该系统建成并投入使用。年美国
政府宣布该系统解密并提供民用。在美国子午卫星系统建立的同时,原苏联于
年也建立了一个卫星导航系统,叫做,该系统有颗卫星。
虽然子午卫星系统对导航定位技术的发展具有划时代的意义,但由于该系统
卫星数目较少颗工作卫星),运行高度较低(平均约,从地面站观测到
卫星的时间间隔也较长(平均约小时),因而不能进行三维连续导航。加之获
得一次导航解所需的时间较长,所以难以充分满足军事导航的需求。从大地测量
学来看,由于它的定位速度慢(测站平均观测天),精度较低(单点定位精度
,相对定位精度约为,因此,该系统在大地测量学和地球动力学研究方
面受到了极大的限制。
为满足军事及民用部门对连续实时三维导航的需求, 年美国国防部开
始研究建立新一代卫星导航系统,即为目前的“授时与测距导航系统/全球定位系
统( /
/ ,通常称之为全球定位系统(
的特点
为了使具有高精度的连续实时三维导航性能及良好的抗干扰性能,在卫
星的设计上采取了若干重大改进措施。与的主要特征比较见表
表与的主要特征
相对于其他导航定位系统的特点
从年发射第一颗试验卫星至今,人们利用该系统进行了大量的定
位研究,其主要特点如下:
功能多、用途广
系统不仅可用于测量、导航,还可用于测速、测时。测速的精度可达
,测时的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。
定位精度高
可为各类用户连续提供动态目标的三维位置、三维速度及时间信息,其
精度如表。随着定位技术及数据处理技术的发展,其精度还将进一步
提高。
表实时定位、测速与测时精度
实时定位
利用全球定位系统进行导航,即可实时确定运动目标的三维位置和速度,由此
可实时保障运动载体沿预定航线运行,亦可选择最佳航线。特别是对军事上动态
目标的导航,具有十分重要的意义。
定位技术相对于常规测量技术的特点
目前, 定位技术已高度自动化,是其所达到的定位精度及潜力(图使
广大测量工作者产生了极大的兴趣。尤其从年第一代测量型无码接收
机投入市场以来,在应用基础的研究、应用领域的开拓、硬件
图几种定位方法的精度比较
和软件的开发等方面,都得到了蓬勃发展。广泛的试验活动为精密定位技术
在测量工作中的应用展现了广阔的前景。
相对于经典的测量技术来说, 定位技术主要有以下特点:
观测站之间无需通视
既要保持良好的通视条件,又要保障测量控制网的良好结构,这一直是经典测
量技术在实践方面的问题之一。而测量不需观测站之间互相通视,因而不再
需要建造规标。这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间(一般造标费用约
占总经费的,同时也使点位的选择变得更加灵活。
不过也应指出, 测量虽不要求观测站之间相互通视,但必须保持观测站
的上空开阔(净空),以便接收卫星的信号不受干扰。
定位精度高
大量实验表明,目前在小于的基线上,其相对定位精度可达
,而在的基线上可达。随着