文档介绍：科学技术探秘 第十一讲 GPS全球定位系统 原理与应用
Slide 2
第一部分 GPS技术及其发展
GPS——Global Positioning System
定义:GPS是美国研制的新一代卫星导航定位系统,可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置,三维速度和时间信息。
Slide 3
***技术发展的回顾
1957年世界上第一颗人造地球卫星发射成功,50年来,人造地球卫星技术在通信、气象、资源勘察、导航、遥感、大地测量、地球动力学、天文学和军事科学等众多领域,得到了极广泛应用。
Slide 4
***技术发展的回顾
人造地球卫星的出现,首先引起了各国军事部门的高度重视。1958年底,美国海军武器实验室,开始着手建立为美国海军舰艇导航的卫星系统,即“海军导航卫星系统”(Navy Navigation Satellite System——NNSS)。由于该系统卫星都通过地极,也称“子午(Transit)卫星系统”。
1964年该系统建成,并在美国军方启用。1967年美国政府批准该系统解密,提供民用。该系统不受气象条件的限制,自动化程度高,具有良好的定位精度。
Slide 5
***技术发展的回顾
尽管NNSS在导航技术的发展中具有划时代的意义,但由于该系统卫星数目少(5-6颗),运行轨道低(1000km ),观测时间长(),无法提供连续实时三维导航,同时获得一次导航解的时间长,难以满足军事要求,尤其是高动态目标(飞机、导弹等)导航要求。而从大地测量看,定位速度慢,一个测站一般平均观测1-2天;精度低,单点定位精度3-5m,相对定位精度1m,使得在大地测量和地球动力学研究方面的应用,也受到很大限制。
Slide 6
***技术发展的回顾
为满足军事和民用对连续实时和三维导航的迫切要求,1973年美国国防部开始组织陆海空三军,共同研究建立新一代卫星导航系统的计划,这就是目前所称的“导航卫星授时测距/全球定位系统”(Navigation Satellite Timing and ranging / Global Positioning System)简称全球定位系统(GPS)。
为使GPS具有高精度连续实时三维导航和定位能力,以及良好的抗干扰性能,在设计上采取了若干改善措施。
Slide 7
GPS系统的特点
全球性连续覆盖,全天候工作
定位精度高
观测时间短
测站间无需通视
可提供三维坐标
操作简便
功能多,用途广
Slide 8
GPS定位系统的组成
GPS定位技术是利用高空中的GPS卫星,向地面发射L波段的载频无线电测距信号,由地面上用户接收机实时地连续接收,并计算出接收机天线所在的位置。因此,GPS定位系统是由以下三个部分组成:
(1)GPS卫星星座(空间部分)
(2)地面监控系统(地面控制部分)
(3)GPS信号接收机(用户设备部分)
Slide 9
这三部分有各自独立的功能和作用,对于整个全球定位系统来说,它们都是不可缺少的。
Slide 10
GPS系统的空间部分由GPS卫星组成,称为卫星星座。
卫星星座的分布设置要保证地球上任何地点,任何时刻至少可以同时观测到四颗卫星。
GPS卫星星座组成