[其它]典型卫星导航定位系统及其应用

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1、第六讲典型卫星导航定位系统及其应用回顾与提问1、简述常用导航方法。2、简述卫星导航定位系统的定义、组成。3、简述卫星导航定位系统的工作原理。4、简述钟差、伪距与伪距变化率的概念。5、简述卫星导航定位中基本观测量的测量方法。6、简述卫星导航定位系统中用户位置与速度解算的基本过程。2第一节美国GPS系统1.GPS系统的组成及各部分的作用GPS系统由空间部分、地面控制部分和用户设备三部分组成。第六讲典型卫星导航系统及应用>第一节GPS系统4(1)GPS系统的空间部分由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成，24颗卫星分布在

2、6个轨道倾角为55°、半长轴约为26609km、轨道偏心率为0.01的近圆形轨道上，轨道周期约为11小时58分。卫星的分布使得地球上任何地方在任何时候都能看到至少4颗卫星(通常都能观测到5～8颗卫星)。第六讲典型卫星导航系统及应用>第一节GPS系统60˚26609km55˚5各代GPSBlockII卫星的发展过程1176.45MHz1227.6MHz1575.42Hz发展过程军用信号（P(Y)码）军用信号（M码）民用信号C/A码II/IIA/IIRIIR-M/IIFSV1~6IIFSV7~第六讲典型卫星导航系统

3、及应用>第一节GPS系统6(2)GPS系统的地面控制部分地面控制部分具有跟踪、计算、更新及监视功能，可以根据每一天的要求控制系统中所有的卫星，它由设在美国科罗拉多州斯普林斯(Springs)的主控制站(MCS)和5个相距很远的监测站所组成，除夏威夷监测站，其它4个监测站兼作上行注入站，其中科罗拉多州斯普林斯并址建设了主控站、监测站和注入站。DIEGOGARCIACOLORADOSPRINGSCAPECANAVERALASCENSIONHAWAIIKWAJALEINMasterControlStation(1)

4、MonitorStation(11)GroundAntenna(4)第六讲典型卫星导航系统及应用>第一节GPS系统7GPS系统控制部分中各类站的主要功能及相互间工作关系示意图第六讲典型卫星导航系统及应用>第一节GPS系统8GPS系统的地面控制部分监测站跟踪视野内的所有卫星，计算它们的距离和多普勒数据。并把这些数据传输给主控站。注入站负责将导航电文注入GPS卫星。主控站一天24小时从监测站接收数据，用以确定卫星是否有时钟或者年历变化以及检测设备功能是否正常。主控站根据监测结果，计算出卫星的星历、时钟漂移和传播时延

5、，然后产生上行链路报文。这些更新的信息被传送到卫星存储器，再作为导航电文的一部分由卫星传给用户，每天至少传三次。第六讲典型卫星导航系统及应用>第一节GPS系统9(3)GPS系统的用户部分GPS用户部分是指所有用户装置及其支持设备的集合。GPS系统是一个无源导航系统，用户终端是一个单收系统，无需发送射频信号。典型的用户设备包括一部天线、一部GPS接收机/处理器、计算机和CDU(控制和显示单元)等4个主要部件。这些设备捕获并跟踪视野内4颗或更多颗卫星的导航信号，测出到这些卫星的伪距和伪距率，从而计算出用户的三维位置

6、、速度和系统时间。第六讲典型卫星导航系统及应用>第一节GPS系统10典型GPS接收机的结构前置滤波/放大天线RF/IF下变频AD频率合成器基准频率振荡器通道1通道2通道N...导航处理器RTC显示控制单元电源至DSP处理非易失存储器接收单元第六讲典型卫星导航系统及应用>第一节GPS系统112.GPS系统提供的定位服务及特点GPS提供两种导航定位业务：民用的标准定位业务(SPS)和军用的精确定位业务(PPS)。PPS授权的精密定位系统用户需要密码设备和特殊的接收机。PPS的精度为：水平精度22米，垂直精度27米，

7、时间精度200纳秒。SPS业务可供全世界用户免费、无限制地使用。SPS的精度为：水平精度100米，垂直精度156米，时间精度340纳秒。第六讲典型卫星导航系统及应用>第一节GPS系统12GPS接收机利用无源三角测量原理实现定位和授时。在GPS系统中卫星位置是已知的，利用测得的到四颗GPS卫星的伪距就能确定用户的位置和时间。第六讲典型卫星导航系统及应用>第一节GPS系统3.GPS系统的工作原理13GPS接收机的工作过程GPS用户设备首先从所有可视的导航卫星中选择最有利的4颗卫星，用本地时钟测量各颗卫星信号的伪距，

8、根据接收到的导航电文计算出各颗卫星的位置，并利用接收到的星历和时钟校正参数与GPS时钟同步。然后再确定用户在以笛卡尔球心、地球固定的WGS-84坐标系中的三维位置，并通过计算4个距离方程式的联立解，确定用户时钟和GPS时间的偏移量。第六讲典型卫星导航系统及应用>第一节GPS系统14假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，就能测量出卫星发射的GPS信号到达接收机所经历的时间△t，再加上