lesson2 第一章 衛(wèi)星導航定位技術概述(2)_第1頁
lesson2 第一章 衛(wèi)星導航定位技術概述(2)_第2頁
lesson2 第一章 衛(wèi)星導航定位技術概述(2)_第3頁
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文檔簡介

1、衛(wèi)星導航定位理論與方法衛(wèi)星導航定位理論與方法授課教師:王 菊北京理工大學雷達技術研究所 王 菊第一章第一章 衛(wèi)星導航定位技術概述衛(wèi)星導航定位技術概述本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容: : p GPSGPS系統(tǒng)介紹系統(tǒng)介紹p GLONASSGLONASS系統(tǒng)介紹系統(tǒng)介紹p GALILEOGALILEO系統(tǒng)介紹系統(tǒng)介紹北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng)GPS系統(tǒng)系統(tǒng)p GPSGPS是美國的是美國的NAVSTAR GPS NAVSTAR GPS 系統(tǒng),即系統(tǒng),即NAVigation NAVigation Satellite Timing and Ranging / Global Positi

2、oning SystemSatellite Timing and Ranging / Global Positioning System的縮寫,意為利用衛(wèi)星導航進行測時和測距,以構成的縮寫,意為利用衛(wèi)星導航進行測時和測距,以構成全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。p 它是美國國防部主要為滿足軍事部門對海上、陸地和它是美國國防部主要為滿足軍事部門對海上、陸地和空中設施進行高精度導航和定位的需要而建立的??罩性O施進行高精度導航和定位的需要而建立的。北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng)GPS系統(tǒng)系統(tǒng)p自自19731973年美國軍方開始年美國軍方開始GPSGPS的研究工作到的研究工作到1

3、9931993年系統(tǒng)建成,工程歷時年系統(tǒng)建成,工程歷時2020年,耗資年,耗資300300億美元,億美元,成為繼阿波羅登月計劃和航天飛機計劃之后的成為繼阿波羅登月計劃和航天飛機計劃之后的第三項龐大空間計劃。第三項龐大空間計劃。p它從根本上解決了導航和定位問題,在軍事和它從根本上解決了導航和定位問題,在軍事和工農(nóng)業(yè)等領域得到了廣泛的應用。工農(nóng)業(yè)等領域得到了廣泛的應用。北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng)GPS系統(tǒng)系統(tǒng)o GPSGPS由三個獨立的部分組成:由三個獨立的部分組成:n空間部分:空間部分:2121顆工作衛(wèi)星,顆工作衛(wèi)星,3 3顆備用衛(wèi)星。顆備用衛(wèi)星。 24 24 顆衛(wèi)星分布

4、在顆衛(wèi)星分布在6 6個傾角為個傾角為5555的軌道上繞地球運行,高度約為的軌道上繞地球運行,高度約為20200km20200km。衛(wèi)星。衛(wèi)星的運行周期約為的運行周期約為12 12 恒星時,每顆恒星時,每顆GPS GPS 工作衛(wèi)星都發(fā)出用于導工作衛(wèi)星都發(fā)出用于導航定位的信號,航定位的信號,GPS GPS 用戶利用這些信號來進行工作。目前可用用戶利用這些信號來進行工作。目前可用的衛(wèi)星通常有的衛(wèi)星通常有2828顆。顆。n地面控制系統(tǒng):地面控制系統(tǒng):1 1個主控站,個主控站,3 3個注入站,個注入站,5 5個監(jiān)測站。個監(jiān)測站。n 用戶設備部分:接收用戶設備部分:接收GPSGPS衛(wèi)星發(fā)射信號,以獲得必要

5、的導航和衛(wèi)星發(fā)射信號,以獲得必要的導航和定位信息,經(jīng)數(shù)據(jù)處理,完成導航和定位工作。定位信息,經(jīng)數(shù)據(jù)處理,完成導航和定位工作。GPSGPS接收機硬接收機硬件一般由主機、天線和電源組成。件一般由主機、天線和電源組成。北京理工大學雷達技術研究所 王 菊北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng)GPS系統(tǒng)系統(tǒng)-空間部分空間部分北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng)GPS系統(tǒng)系統(tǒng)-地面控制系統(tǒng)地面控制系統(tǒng)o 主控站位于美國克羅拉多(主控站位于美國克羅拉多(Colorado Colorado )的法爾孔)的法爾孔Falcon Falcon 空軍基地??哲娀?。o 其作用是根據(jù)各監(jiān)控站對

6、其作用是根據(jù)各監(jiān)控站對GPS GPS 的觀測數(shù)據(jù),計算出衛(wèi)的觀測數(shù)據(jù),計算出衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等,并將這些數(shù)據(jù)通過星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等,并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去。同時它還對衛(wèi)星進行控制,注入站注入到衛(wèi)星中去。同時它還對衛(wèi)星進行控制,向衛(wèi)星發(fā)布指令,當工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時調(diào)度備用衛(wèi)向衛(wèi)星發(fā)布指令,當工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時調(diào)度備用衛(wèi)星替代失效的工作衛(wèi)星。星替代失效的工作衛(wèi)星。o 主控站也具有監(jiān)控站的功能。主控站也具有監(jiān)控站的功能。北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng)GPS系統(tǒng)系統(tǒng)-地面控制系統(tǒng)地面控制系統(tǒng)o 五個監(jiān)控站。除了主控站外其它四個分別位于五個監(jiān)控站。

7、除了主控站外其它四個分別位于夏威夏威夷夷(Hawaii)(Hawaii)、 阿松森群島阿松森群島(Ascencion)(Ascencion)、 迭哥伽西亞迭哥伽西亞(Diego Garcia)(Diego Garcia)、 卡瓦加蘭卡瓦加蘭(Kwajalein)(Kwajalein)。 其作用是接收其作用是接收衛(wèi)星信號、監(jiān)測衛(wèi)星的工作狀態(tài)。衛(wèi)星信號、監(jiān)測衛(wèi)星的工作狀態(tài)。o 三個注入站。分別位于三個注入站。分別位于阿松森群島阿松森群島、 迭哥伽西亞迭哥伽西亞、卡瓦加蘭卡瓦加蘭。 其作用是將主控站計算出的衛(wèi)星星歷和其作用是將主控站計算出的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘的改正數(shù)等注入到衛(wèi)星中去。衛(wèi)星鐘的改正數(shù)等注

8、入到衛(wèi)星中去。北京理工大學雷達技術研究所 王 菊北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng)GPS系統(tǒng)系統(tǒng)-用戶部分用戶部分o GPS GPS 的用戶部分由的用戶部分由GPS GPS 接收機、數(shù)據(jù)處理軟件及相接收機、數(shù)據(jù)處理軟件及相應的用戶設備如計算機等組成。應的用戶設備如計算機等組成。o 作用是接收作用是接收GPS GPS 衛(wèi)星所發(fā)出的信號,利用這些信號衛(wèi)星所發(fā)出的信號,利用這些信號進行導航定位等工作。進行導航定位等工作。o GPSGPS接收機分類接收機分類n導航型導航型n測量型測量型n授時型授時型n單頻單頻 L1L1n雙頻雙頻 L1 L2L1 L2北京理工大學雷達技術研究所 王 菊G

9、NSS系統(tǒng)系統(tǒng) GPS GPS系統(tǒng)發(fā)展歷程系統(tǒng)發(fā)展歷程GPSGPS實施計劃共分三個階段:實施計劃共分三個階段:o 第一階段為方案論證和初步設計階段。從第一階段為方案論證和初步設計階段。從19731973年到年到19791979年,共發(fā)射了年,共發(fā)射了4 4顆試驗衛(wèi)星。研制了地面接收機及建立顆試驗衛(wèi)星。研制了地面接收機及建立地面跟蹤網(wǎng)。地面跟蹤網(wǎng)。o 第二階段為全面研制和試驗階段。從第二階段為全面研制和試驗階段。從19791979年到年到19841984年,年,又陸續(xù)發(fā)射了又陸續(xù)發(fā)射了7 7顆試驗衛(wèi)星,研制了各種用途接收機。顆試驗衛(wèi)星,研制了各種用途接收機。實驗表明,實驗表明,GPSGPS定位精

10、度遠遠超過設計標準。定位精度遠遠超過設計標準。o 第三階段為實用組網(wǎng)階段。第三階段為實用組網(wǎng)階段。19891989年年2 2月月4 4日第一顆日第一顆GPSGPS工工作衛(wèi)星發(fā)射成功,表明作衛(wèi)星發(fā)射成功,表明GPSGPS系統(tǒng)進入工程建設階段。系統(tǒng)進入工程建設階段。19931993年底年底GPSGPS網(wǎng)即(網(wǎng)即(21+321+3)GPSGPS星座建成,之后根據(jù)計星座建成,之后根據(jù)計劃更換失效的衛(wèi)星。劃更換失效的衛(wèi)星。北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GPS GPS系統(tǒng)發(fā)展歷程系統(tǒng)發(fā)展歷程o 目前,二十多顆目前,二十多顆GPSGPS衛(wèi)星覆蓋全球,每顆衛(wèi)星均在衛(wèi)星覆蓋全球,每顆衛(wèi)星均

11、在不間斷地向地球播發(fā)衛(wèi)星信號。不間斷地向地球播發(fā)衛(wèi)星信號。o 在地球上任何一點,均可連續(xù)地同步觀測至少在地球上任何一點,均可連續(xù)地同步觀測至少4 4顆顆( (最多最多1111顆顆)GPS)GPS衛(wèi)星,從而保障了全球、全天候的連衛(wèi)星,從而保障了全球、全天候的連續(xù)地三維定位。續(xù)地三維定位。北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GPS GPS的現(xiàn)代化的現(xiàn)代化 o 19991999年美國政府提出年美國政府提出GPSGPS現(xiàn)代化計劃,目標有兩個:現(xiàn)代化計劃,目標有兩個:n 一是加強一是加強GPSGPS對美軍現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的保證作用;對美軍現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的保證作用;n 二是保持二是保持GPSGPS在

12、全球軍用民用領域的主導地位。在全球軍用民用領域的主導地位。o GPS GPS 現(xiàn)代化進程大體分為三個階段?,F(xiàn)代化進程大體分為三個階段。n 第一階段計劃發(fā)射第一階段計劃發(fā)射12 12 顆改進型的顆改進型的GPS BLOCKR GPS BLOCKR 型衛(wèi)星。型衛(wèi)星。u 發(fā)射功率增加;發(fā)射功率增加;u 在在L2L2頻點上也能發(fā)射頻點上也能發(fā)射C C碼;碼;u 在在L1L1和和L2L2上發(fā)射上發(fā)射P(Y)P(Y)碼的同時,還加載新的軍碼(碼的同時,還加載新的軍碼(MM碼,具有碼,具有更強的抗干擾能力)。更強的抗干擾能力)。北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GPS GPS的現(xiàn)代化的現(xiàn)代

13、化 n第二階段計劃發(fā)射第二階段計劃發(fā)射6 6 顆顆GPS BLOCKF GPS BLOCKF 型衛(wèi)星型衛(wèi)星u 增加發(fā)射增加發(fā)射MM碼的功率;碼的功率;u 增加增加L5L5頻點民用信號的發(fā)射(主要用于民用航空領域);頻點民用信號的發(fā)射(主要用于民用航空領域); u 2010 2010 年年GPS GPS 星座中至少有星座中至少有18 18 顆顆GPS F GPS F 型衛(wèi)星以保證型衛(wèi)星以保證MM碼的全球覆蓋;碼的全球覆蓋;計劃到計劃到2020 2020 年星座應全部以年星座應全部以GPS F GPS F 衛(wèi)星運行,在軌衛(wèi)星運行,在軌GPS F GPS F 衛(wèi)星至少衛(wèi)星至少24 + 324 + 3

14、顆。顆。n第三階段發(fā)射第三階段發(fā)射GPS BLOCKGPS BLOCK型衛(wèi)星型衛(wèi)星u 具有交叉互聯(lián)的指揮和控制結構可通過一個地面站對全部衛(wèi)星進行數(shù)具有交叉互聯(lián)的指揮和控制結構可通過一個地面站對全部衛(wèi)星進行數(shù)據(jù)更新,不必等到每個衛(wèi)星出現(xiàn)在地面天線的視野內(nèi)再更新,從而降據(jù)更新,不必等到每個衛(wèi)星出現(xiàn)在地面天線的視野內(nèi)再更新,從而降低低GPSGPS信號的易損性;信號的易損性;u 在在2010 2010 年發(fā)射年發(fā)射GPS GPS 的第一顆試驗衛(wèi)星,計劃用近的第一顆試驗衛(wèi)星,計劃用近20 20 年時間完成年時間完成GPS GPS 徹底取代目前的徹底取代目前的GPS GPS 。北京理工大學雷達技術研究所

15、王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GPS GPS的現(xiàn)代化的現(xiàn)代化北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GPS GPS的現(xiàn)代化的現(xiàn)代化北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GPSGPS民用信號的發(fā)展趨勢民用信號的發(fā)展趨勢o 第一代第一代 C/Ao 第二代第二代 C/A + L2Co 第三代第三代 C/A + L2C + L5o 第四代第四代 L2C + L5 + L1C北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GPSGPS民用信號圖示:民用信號圖示:第一代民用信號第一代民用信號o 利用利用Block II/IIA/IIRBlock II/IIA/IIR衛(wèi)星發(fā)射,是在衛(wèi)星發(fā)射,是在L1L1載波載波上發(fā)射的

16、單頻上發(fā)射的單頻C/AC/A碼碼o 利用利用Block IIR-MBlock IIR-M衛(wèi)星發(fā)射,它不僅包含了第一代衛(wèi)星發(fā)射,它不僅包含了第一代民用信號,而且還在民用信號,而且還在L2L2載波上增加了載波上增加了L2C L2C 信號信號 第二代民用信號第二代民用信號o 利用利用Block IIFBlock IIF衛(wèi)星發(fā)射,它在第二代民用信號的衛(wèi)星發(fā)射,它在第二代民用信號的基礎上,增加了基礎上,增加了L5L5載波,用于發(fā)射載波,用于發(fā)射L5L5民用信號民用信號第三代民用信號第三代民用信號北京理工大學雷達技術研究所 王 菊第四代民用信號第四代民用信號-L1C-L1Co利用利用Block IIIBl

17、ock III衛(wèi)星發(fā)射,在第三代民用信號的基礎上,對衛(wèi)星發(fā)射,在第三代民用信號的基礎上,對L1L1載波中的民載波中的民用信號進行了改進,用新的用信號進行了改進,用新的L1CL1C代替了代替了L1L1上原有的民用信號上原有的民用信號o信息和載波的頻譜分離,使得跟蹤門限減低,并且避免了半周相位模糊信息和載波的頻譜分離,使得跟蹤門限減低,并且避免了半周相位模糊度度()();o采用前向糾錯編碼,改善了信息解調(diào)的難度;采用前向糾錯編碼,改善了信息解調(diào)的難度;o加長了隨機序列碼的碼長加長了隨機序列碼的碼長, ,減少了窄帶干擾和鄰星干擾減少了窄帶干擾和鄰星干擾, ,解決了信息時間解決了信息時間模糊的問題模糊

18、的問題( (不需要加入同步碼不需要加入同步碼) );o采用了新的信號結構(采用了新的信號結構(CNAV-2CNAV-2),可以實現(xiàn)快速的信號的捕獲,能夠),可以實現(xiàn)快速的信號的捕獲,能夠在很低的跟蹤門限下實現(xiàn)信號的解調(diào);在很低的跟蹤門限下實現(xiàn)信號的解調(diào);o降低了瞬時障礙引起的短時信號隱蔽的影響;降低了瞬時障礙引起的短時信號隱蔽的影響;o電文信息和導頻信息的長度一致,可以保證用戶接收到的所有信號功率電文信息和導頻信息的長度一致,可以保證用戶接收到的所有信號功率都是有效的都是有效的( (和和L5L5的信號一樣的信號一樣) );o波形采用波形采用BOC(1 ,1)BOC(1 ,1)。北京理工大學雷達

19、技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng)GPS星座星座北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GPS GPS系統(tǒng)的特點系統(tǒng)的特點1、全球,全天候工作:能為用戶提供連續(xù),實時的三維全球,全天候工作:能為用戶提供連續(xù),實時的三維位置,三維速度和精密時間。不受天氣的影響。位置,三維速度和精密時間。不受天氣的影響。2 2、定位精度高:單機定位精度優(yōu)于、定位精度高:單機定位精度優(yōu)于1010米,采用差分定位,米,采用差分定位,精度可達厘米級和毫米級。精度可達厘米級和毫米級。3 3、功能多,應用廣:隨著人們對、功能多,應用廣:隨著人們對GPSGPS認識的加深,認識的加深,GPSGPS不不僅在測量,導航

20、,測速,測時等方面得到更廣泛的應僅在測量,導航,測速,測時等方面得到更廣泛的應用,而且其應用領域不斷擴大。用,而且其應用領域不斷擴大。 北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GPS GPS定位誤差定位誤差o 在在GPSGPS定位過程中,存在三部分誤差。定位過程中,存在三部分誤差。n 一部分是對每一個用戶接收機所共有的,例如:衛(wèi)星一部分是對每一個用戶接收機所共有的,例如:衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差、電離層誤差、對流層誤差等;鐘誤差、星歷誤差、電離層誤差、對流層誤差等;n 第二部分為不能由用戶測量或由校正模型來計算的傳第二部分為不能由用戶測量或由校正模型來計算的傳播延遲誤差;播延遲誤差;n

21、 第三部分為各用戶接收機所固有的誤差,例如內(nèi)部噪第三部分為各用戶接收機所固有的誤差,例如內(nèi)部噪聲、通道延遲、多徑效應等。聲、通道延遲、多徑效應等。北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GPS GPS定位誤差定位誤差o 利用差分技術第一部分誤差可完全消除;利用差分技術第一部分誤差可完全消除;o 第二部分誤差大部分可以消除;第二部分誤差大部分可以消除;o 第三部分誤差則無法消除,只能靠提高第三部分誤差則無法消除,只能靠提高GPSGPS接收接收機本身的技術指標機本身的技術指標 。載波相位和差分定位技術。載波相位和差分定位技術的應用使測量定位精度可以達到毫米級精度。的應用使測量定位精度可

22、以達到毫米級精度。北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng)差分差分GPSGPS定位技術定位技術o 差分技術很早就被人們所應用,目的在于消除公共項,差分技術很早就被人們所應用,目的在于消除公共項,包括公共誤差和公共參數(shù)。包括公共誤差和公共參數(shù)。o 差分差分GPSGPS技術:使用一臺技術:使用一臺GPSGPS基準接收機和一臺用戶接收基準接收機和一臺用戶接收機,利用實時或事后處理技術,就可以使用戶測量時消機,利用實時或事后處理技術,就可以使用戶測量時消去公共的誤差源去公共的誤差源電離層和對流層效應,并能將衛(wèi)星鐘電離層和對流層效應,并能將衛(wèi)星鐘誤差和星歷誤差消除。誤差和星歷誤差消除。北京理工

23、大學雷達技術研究所 王 菊北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GPS GPS導航電文格式導航電文格式ocontinuous stream of data transmitted at 50 bits per second 北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GPS導航電文內(nèi)容o星上時間和同步信號星上時間和同步信號satellite time and synchronization signalso精確的軌道數(shù)據(jù)精確的軌道數(shù)據(jù)(星歷星歷)precise orbital data (ephemeris)o時間修正信息時間修正信息time correction inf

24、ormation to determine the correct exact satellite timeo全部衛(wèi)星歷書全部衛(wèi)星歷書approximate orbital data for all satellites (almanac)o計算信號傳輸時間的修正信號計算信號傳輸時間的修正信號correction signals to calculate signal transit timeo電離層數(shù)據(jù)電離層數(shù)據(jù)data of the ionosphereo衛(wèi)星健康狀態(tài)衛(wèi)星健康狀態(tài)information about satellite s health北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNS

25、S系統(tǒng)系統(tǒng) GPS系統(tǒng)服務系統(tǒng)服務o 標準定位服務(標準定位服務(SPSSPS)和精密定位服務()和精密定位服務(PPSPPS)北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GPS系統(tǒng)系統(tǒng)SA政策政策o 選擇可用(選擇可用(Selective AvailabilitySelective Availability,SASA)政策對)政策對SPSSPS服服務實施干擾務實施干擾o 技術技術n加入高頻抖動使加入高頻抖動使C/AC/A碼波長不穩(wěn)定。碼波長不穩(wěn)定。n將廣播星歷的衛(wèi)星軌道參數(shù)加入人為誤差,降低定位精度。將廣播星歷的衛(wèi)星軌道參數(shù)加入人為誤差,降低定位精度。o SASA政策政策199119

26、91年年7 7月月1 1日實施,因影響美國商業(yè)利益,日實施,因影響美國商業(yè)利益,于于20002000年年5 5月月2 2日取消。日取消。北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSSGNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GPS GPS系統(tǒng)系統(tǒng)SASA政策政策北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSSGNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GPS GPS系統(tǒng)系統(tǒng)ASAS技術技術o 反電子欺騙技術(反電子欺騙技術(Anti-spoofingAnti-spoofing,A-SA-S)n盡管盡管P P碼的碼長是一個非常驚人的天文數(shù)字(碼長為碼的碼長是一個非常驚人的天文數(shù)字(碼長為2.352.351014bit1014bit),但美國軍方還是擔心一

27、旦),但美國軍方還是擔心一旦P P碼被破譯,在碼被破譯,在戰(zhàn)時敵方會利用戰(zhàn)時敵方會利用P P碼調(diào)制一個錯誤的導航信息,誘騙特許用碼調(diào)制一個錯誤的導航信息,誘騙特許用戶的戶的GPSGPS接收機錯誤鎖定信號,從而錯誤導航。接收機錯誤鎖定信號,從而錯誤導航。n為了防止這種電子欺騙,美國軍方引入機密碼(為了防止這種電子欺騙,美國軍方引入機密碼(WW碼),并碼),并通過通過P P碼與碼與WW碼的模二相加轉(zhuǎn)換為碼的模二相加轉(zhuǎn)換為Y Y碼,即對碼,即對P P碼實施加密保碼實施加密保護:護:北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng)GLONASS系統(tǒng)系統(tǒng) o GLONASSGLONASS是是GLOba

28、l NAvigation Satellite System(GLObal NAvigation Satellite System(全球?qū)Ш饺驅(qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)) )的字頭縮寫,是繼的字頭縮寫,是繼GPSGPS之后又一個全天候、高之后又一個全天候、高精度的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。精度的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。o GLONASS GLONASS 在工作原理、系統(tǒng)組成和服務內(nèi)容上和在工作原理、系統(tǒng)組成和服務內(nèi)容上和GPS GPS 十分相似。是前蘇聯(lián)從十分相似。是前蘇聯(lián)從8080年代初開始建設的衛(wèi)星定位系年代初開始建設的衛(wèi)星定位系統(tǒng),也由衛(wèi)星星座、地面監(jiān)測控制站和用戶設備三部分統(tǒng),也由衛(wèi)星星座、地面監(jiān)測控制站

29、和用戶設備三部分組成?,F(xiàn)在由俄羅斯空間局管理。組成?,F(xiàn)在由俄羅斯空間局管理。o 俄羅斯從俄羅斯從2001 2001 年起開始逐漸改善和提高該系統(tǒng),決定啟年起開始逐漸改善和提高該系統(tǒng),決定啟動動GLONASS GLONASS 的現(xiàn)代化的現(xiàn)代化 。北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GLONASS系統(tǒng)系統(tǒng)o 整體結構類似于整體結構類似于GPSGPS系統(tǒng),其主要不同之處在于系統(tǒng),其主要不同之處在于星座星座設計設計、信號載波頻率信號載波頻率和和衛(wèi)星識別方法衛(wèi)星識別方法的設計不同。的設計不同。北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GLONASS系統(tǒng)系統(tǒng)o 空間星座部分空間星

30、座部分n 24顆工作星顆工作星+備份星備份星n 均勻分布在均勻分布在3個近圓形個近圓形軌道面上,軌道傾角軌道面上,軌道傾角64.8n 每個軌道面每個軌道面8顆衛(wèi)星顆衛(wèi)星n 軌道高度軌道高度19390kmn 運行周期運行周期11h15min44sec北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GLONASS系統(tǒng)系統(tǒng) o 與美國的與美國的GPSGPS系統(tǒng)不同的是系統(tǒng)不同的是GLONASSGLONASS系統(tǒng)采用頻分多址系統(tǒng)采用頻分多址(FDMA)(FDMA)方式,根據(jù)載波頻率來區(qū)分不同衛(wèi)星(方式,根據(jù)載波頻率來區(qū)分不同衛(wèi)星(GPSGPS是碼是碼分多址(分多址(CDMACDMA),根據(jù)調(diào)制碼來

31、區(qū)分衛(wèi)星)。),根據(jù)調(diào)制碼來區(qū)分衛(wèi)星)。n 每顆每顆GLONASSGLONASS衛(wèi)星發(fā)播的兩種載波的頻率分別為衛(wèi)星發(fā)播的兩種載波的頻率分別為L1=1602+0.5625k(MHz) L1=1602+0.5625k(MHz) 和和 L2=1246+0.4375k(MHz)L2=1246+0.4375k(MHz),其中其中k=1k=12424為每顆衛(wèi)星的頻率編號。為每顆衛(wèi)星的頻率編號。n 而所有而所有GPSGPS衛(wèi)星的載波的頻率相同,均為衛(wèi)星的載波的頻率相同,均為L1=1575.42MHzL1=1575.42MHz L2=1227.6MHzL2=1227.6MHz。北京理工大學雷達技術研究所 王

32、菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GLONASS系統(tǒng)系統(tǒng) o GLONASSGLONASS衛(wèi)星的載波上也調(diào)制了兩種偽隨機噪聲衛(wèi)星的載波上也調(diào)制了兩種偽隨機噪聲碼:碼:S S碼和碼和P P碼。碼。o GLONASSGLONASS系統(tǒng)從理論上有系統(tǒng)從理論上有2424顆衛(wèi)星,但由于衛(wèi)星顆衛(wèi)星,但由于衛(wèi)星使用壽命和資金緊張等問題,一直未布齊。使用壽命和資金緊張等問題,一直未布齊。 o GLONASSGLONASS系統(tǒng)單點定位精度水平方向為系統(tǒng)單點定位精度水平方向為16m16m,垂直,垂直方向為方向為25m25m。北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng) GLONASS系統(tǒng)系統(tǒng)GLONASS系統(tǒng)實施計劃系統(tǒng)

33、實施計劃北京理工大學雷達技術研究所 王 菊北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng)伽俐略系統(tǒng)伽俐略系統(tǒng)o 伽利略系統(tǒng)的最終目標是建立一個獨立的、性能優(yōu)于伽利略系統(tǒng)的最終目標是建立一個獨立的、性能優(yōu)于GPSGPS并與并與GPSGPS、GLONASSGLONASS具有兼容性的民用全球衛(wèi)星具有兼容性的民用全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。導航定位系統(tǒng)。o 歐洲建立伽利略系統(tǒng)是其在導航定位方面實現(xiàn)獨立自歐洲建立伽利略系統(tǒng)是其在導航定位方面實現(xiàn)獨立自主不可缺少的一環(huán),該系統(tǒng)的建立不僅可以推動歐洲主不可缺少的一環(huán),該系統(tǒng)的建立不僅可以推動歐洲經(jīng)濟的發(fā)展,還會使歐洲在政治和戰(zhàn)略上取得有利地經(jīng)濟的發(fā)展,還會使歐

34、洲在政治和戰(zhàn)略上取得有利地位。位。o 伽利略系統(tǒng)還能夠和伽利略系統(tǒng)還能夠和GPSGPS、GLONASS GLONASS 相互合作和競相互合作和競爭,會使用戶得到更穩(wěn)定的信號和更優(yōu)質(zhì)的服務。爭,會使用戶得到更穩(wěn)定的信號和更優(yōu)質(zhì)的服務。 北京理工大學雷達技術研究所 王 菊GNSS系統(tǒng)系統(tǒng)伽俐略系統(tǒng)伽俐略系統(tǒng)o系統(tǒng)組成:系統(tǒng)組成:n衛(wèi)星星座:由衛(wèi)星星座:由3 3個獨立的圓形軌道,個獨立的圓形軌道,3030顆顆GNSSGNSS衛(wèi)星組成(衛(wèi)星組成(2727顆顆工作衛(wèi)星,工作衛(wèi)星,3 3顆備用衛(wèi)星)顆備用衛(wèi)星) 。o 衛(wèi)星的軌道傾角衛(wèi)星的軌道傾角i =56i =56;o 衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期T=14h23m14ST=14h23m14S恒星時;恒星時;o 軌道高度軌道高度H=23616km H=23616km 。n地面系統(tǒng):在歐

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