西北礦業(yè)網GPS原理與應用電子教案

1、GPS原理與應與應用 西北礦業(yè)網西北礦業(yè)網第一章第一章 緒緒 論論1.1.1 GPS定位系統(tǒng)的由來定位系統(tǒng)的由來NNSSNNSS衛(wèi)星與衛(wèi)星與GPSGPS衛(wèi)星比較衛(wèi)星比較第一章第一章 緒緒 論論1.1.2 GPS的基本特點和作用的基本特點和作用“GPS奶牛” 聯合制導攻擊武器聯合制導攻擊武器（JDAMJDAMJoint Direct Attack MunitionJoint Direct Attack Munition）JDAMJDAM1.2 GPS系統(tǒng)的構成系統(tǒng)的構成GPS系統(tǒng)的構成系統(tǒng)的構成 1.2.1 空間星座部分（空間星座部分（Space Segment） 1.2.1 空間星座部分（空間

2、星座部分（Space Segment） 第一顆第一顆Block IIF型號衛(wèi)星型號衛(wèi)星三三 GPS衛(wèi)星的主要功能衛(wèi)星的主要功能 1.2.2 1.2.2 地面監(jiān)控部分地面監(jiān)控部分(Control Segment) 地面監(jiān)控系統(tǒng)主要功能地面監(jiān)控系統(tǒng)主要功能1.2.2 1.2.2 地面監(jiān)控部分地面監(jiān)控部分(Control Segment)1.2.3 1.2.3 用戶設備部分（用戶設備部分（User Segment） 1.2.3 1.2.3 用戶設備部分（用戶設備部分（接收機種類接收機種類）1.3 美國政府的限制政策與用戶策略美國政府的限制政策與用戶策略 1.3 美國政府的限制政策與用戶策略美國政府的

3、限制政策與用戶策略1.3 美國政府的限制政策與用戶策略美國政府的限制政策與用戶策略1.3 美國政府的限制政策與用戶策略美國政府的限制政策與用戶策略1.4 1.4 限制性政策下非特許用戶的應對策略限制性政策下非特許用戶的應對策略 1.4 1.4 限制性政策下非特許用戶的應對策略限制性政策下非特許用戶的應對策略1.4 1.4 限制性政策下非特許用戶的應對策略限制性政策下非特許用戶的應對策略 1.4 1.4 限制性政策下非特許用戶的應對策略限制性政策下非特許用戶的應對策略1 1，俄羅斯（前蘇聯）的，俄羅斯（前蘇聯）的全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GLONASSGLONASS）2010.3.2（05.19）最近）

4、最近3顆顆“格洛格洛納斯納斯”衛(wèi)星由衛(wèi)星由“質子質子M”運載火運載火箭從哈薩克斯坦境內的拜科努爾發(fā)射場箭從哈薩克斯坦境內的拜科努爾發(fā)射場點火升空點火升空 。該衛(wèi)星屬于新一代導航衛(wèi)星。該衛(wèi)星屬于新一代導航衛(wèi)星，衛(wèi)星重，衛(wèi)星重1415千克，在軌壽命為千克，在軌壽命為7年年，由俄羅斯列舍特涅夫衛(wèi)星信息系統(tǒng)公，由俄羅斯列舍特涅夫衛(wèi)星信息系統(tǒng)公司制造。司制造。俄羅斯成功發(fā)射俄羅斯成功發(fā)射3顆顆“格洛納斯格洛納斯”導航系統(tǒng)衛(wèi)星導航系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)射時間：發(fā)射時間：2009.12.14.GPS衛(wèi)衛(wèi)星星和和GLONASS衛(wèi)衛(wèi)星星軌軌道道特特征征衛(wèi)衛(wèi)星星參參數數GPSGLONASS衛(wèi)衛(wèi)星星數數（顆顆）2424每每軌軌

5、道道衛(wèi)衛(wèi)星星個個數數48衛(wèi)衛(wèi)星星分分布布軌軌道道面面數數63相相鄰鄰軌軌道道衛(wèi)衛(wèi)星星相相位位差差40度15度軌軌道道傾傾斜斜角角55 度64.8度軌軌道道長長半半軸軸26560km25510km軌軌道道高高度度20200km19100km偏偏心心率率0.010.01運運行行周周期期11小時58分11小時15分44秒衛(wèi)衛(wèi)星星壽壽命命7.58年3-5年GPS衛(wèi)衛(wèi)星星和和GLONASS衛(wèi)衛(wèi)星星有有效效載載荷荷衛(wèi)衛(wèi)星星參參數數GPSGLONASS衛(wèi)衛(wèi)星星鐘鐘銫鐘和銣鐘各兩臺三臺銫鐘衛(wèi)衛(wèi)星星鐘鐘基基頻頻1023MHz5.0MHz太太陽陽能能電電池池帆帆板板7.2m27m2提提供供功功率率410-580w

6、1600w鎳鎳鎘鎘蓄蓄電電池池三組12A姿姿態(tài)態(tài)控控制制三軸穩(wěn)定三軸穩(wěn)定推推進進系系統(tǒng)統(tǒng)有有發(fā)發(fā)射射天天線線多波束天線射射電電頻頻率率L11575.42MHzL2=1227.60MHzL1=1602+K0.6525KHzL2=1246+K0.4375KHz遙遙控控遙遙測測天天線線S波段衛(wèi)衛(wèi)星星形形體體柱形，直徑1.5m柱形，高3m衛(wèi)衛(wèi)星星重重843.68kg1400kg激激光光發(fā)發(fā)射射鏡鏡有有GPS 衛(wèi)衛(wèi)星星和和 GLONASS 衛(wèi)衛(wèi)星星發(fā)發(fā)播播的的信信號號衛(wèi)衛(wèi)星星參參數數GPSGLONASS衛(wèi)衛(wèi)星星信信號號區(qū)區(qū)分分CDMAFDMAC/A 碼(共有 32 種)民用碼C/A 碼一種，民用碼P 碼

7、可采用 w 碼變成 Y 碼防干擾P 碼軍用碼L1調調制制信信號號導航電文導航電文P 碼P 碼L2調調制制信信號號導航電文導航電文測測距距信信號號偽隨機噪聲碼偽隨機噪聲碼測測距距碼碼格格式式格爾德碼M 序列C/A 碼碼之之數數1023bit511bitC/A 碼碼碼碼頻頻1.023MHz0.511MHzC/A 碼碼周周期期1ms1msC/A 碼碼功功率率譜譜帶帶寬寬10.23MHz0.511MHzP 碼碼碼碼長長6.8710410125.11106P 碼碼碼碼頻頻10.23MHz5.11MHzP 碼碼功功率率譜譜帶帶寬寬0.23MHz5.11MHz星星歷歷數數據據衛(wèi)星軌道開普勒參數衛(wèi)星地心直角坐

8、標 x，y，z 及其速度和加速度分量坐坐標標系系統(tǒng)統(tǒng)WGS84SGS-85(95 年后采用 PZ-90)時時間間系系統(tǒng)統(tǒng)GPS 時間，與原子時差 19秒，與世界協(xié)調時采用跳秒辦法采用俄羅斯維持的世界協(xié)調時UTC(SO)為基準。與國際標準世界協(xié)調時 UTC(BTMP)差數微妙 2 2，伽利略系統(tǒng)，伽利略系統(tǒng)伽利略系統(tǒng)簡述伽利略系統(tǒng)簡述 歐空局發(fā)射第二顆伽利略導航衛(wèi)星歐空局發(fā)射第二顆伽利略導航衛(wèi)星GIOVE-B 3 3，北斗導航系統(tǒng)，北斗導航系統(tǒng) （COMPASS）2000年10月31日和12月21日成功發(fā)射第一、二顆導航定位試驗衛(wèi)星2003年5月25日第三顆“北斗一號”發(fā)射成功，與前兩顆衛(wèi)星組成了完整的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，確保全天候實時提供衛(wèi)星導航信息（雙星定位）。2007年2月，第四