GS原理與應(yīng)用第一章

GPS原理及應(yīng)用05級地信專業(yè)王宇明電話：235401051全球定位系統(tǒng)（GPS）

NavigationSystemTimeandRanging/GlobalPositioningSystem

NAVSTAR/GPS

三維位置（經(jīng)度、緯度、高度）三維速度時間根據(jù)Wooden1985年所給出的定義：NAVSTAR全球定位系統(tǒng)（GPS）是一個空基全天侯導(dǎo)航系統(tǒng)，它由美國國防部開發(fā)，用以滿足軍方在地面或近地空間內(nèi)獲取在一個通用參照系中的位置、速度和時間信息的要求。6/29/20232內(nèi)容提要一、概述（1）二、坐標(biāo)系統(tǒng)和時間系統(tǒng)（2）三、衛(wèi)星運動基礎(chǔ)及GPS衛(wèi)星星歷（3）四、GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文和衛(wèi)星信號（4）五、GPS衛(wèi)星定位基本原理（4，5，6，7）六、GPS衛(wèi)星導(dǎo)航（8）七、GPS測量的誤差來源及其影響（9，10）八、GPS測量的設(shè)計與實施（11）九、GPS測量數(shù)據(jù)處理（12）十、GPS應(yīng)用（13）6/29/20233課程要求及考核

課程的要求基本概念的掌握知識面的拓展課程成績理論考試70％，平時成績（考勤,作業(yè)和問答）30％主要考核基本概念和基本知識考核包括簡單的計算，無公式推導(dǎo)考試范圍為課程的講授范圍17周上復(fù)習(xí)課，18周考試6/29/20234參考文獻

1.周忠謨等，GPS衛(wèi)星測量原理與應(yīng)用，

測繪出版社，19972.徐紹銓等，GPS測量原理及應(yīng)用，武漢大學(xué)出版社，20033.劉基余，GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理與方法，

科學(xué)出版社，20034.李征航，空間定位技術(shù)及應(yīng)用，

武漢大學(xué)出版社，20031.B.Hofmann-Wellenhof,H.Lichtenegger,J.Collins,GlobalPositioningSystemTheoryandPractice,Fourth,revisededition,Springer-Verlag/Wien,1997.2.GPSforGeodesy,2nded.,Springer-Verlag,NewYork,1998.6/29/20235第一章概論GPS的發(fā)展與由來GPS的特點GPS的組成美國政府的GPS政策（限制）非特許用戶的對策（反限制）6/29/20236衛(wèi)星定位技術(shù)產(chǎn)生的必然性

提供精確的地心坐標(biāo)的需要提供全球統(tǒng)一的坐標(biāo)的需要長距離高精度定位的需要全天候、快速、精確、簡便定位方式的需要6/29/202371957年10月4日前蘇聯(lián)發(fā)射了人類的第一顆人造地球衛(wèi)星；美國海軍武器實驗室利用多普勒頻移原理于1967年7月建成了海軍導(dǎo)航衛(wèi)星定位系統(tǒng)（NavyNavigationSatelliteSystem-NNSS）即TRANSIT（子午衛(wèi)星系統(tǒng)，衛(wèi)星軌道通過地極）；GPS的發(fā)展與由來6/29/20238TRANSIT系統(tǒng)衛(wèi)星：6顆極地軌道軌道高度：1100km信號頻率：400MHz、150MHz衛(wèi)星通過時間間隔：~100min，有時達到10h絕對定位精度：1m相對定位精度：0.1m~0.5m定位原理：多普勒定位6/29/20239子午喊衛(wèi)星瞞導(dǎo)航譜系統(tǒng)迎存在臥什么升問題請？GP傅S的發(fā)茫展與矮由來橫（續(xù)肢）6/孩26沈/2議02岸310TR革AN融SI森T顧（子羽午衛(wèi)底星系供統(tǒng)）缺點始：衛(wèi)星攜數(shù)小鉆：5耀~6槍顆，無良法實帥現(xiàn)連師續(xù)導(dǎo)泛航定都位；高度套低：驗10培00部km，難顛以精疊密定月軌；一次心定位婦所需作時間抹過長（1姿.5熊h）頻率魄低，威難以超消除筆電離和層影繞響。因而資，滿宇足不畫了軍蠶事需往要。GP輕S的發(fā)饒展與塘由來介（續(xù)嚇）6/饑26給/2滋02抬311美國商國防急部從寨19滅73邊年開常始籌良建GP告S，整個GP墻S系統(tǒng)惑于1傍99累4年綿3月脹全部夫建成者。GP渣S系統(tǒng)租是2兇0世州紀(jì)空踏間技至術(shù)上蒜最重冠大的墓成就豈之一勉。GP等S的發(fā)批展與潮由來彎（續(xù)劉）6/誰26財/2臭02墾3122.歐G豆PS情組準(zhǔn)成空間汪衛(wèi)星籮部分24鏈顆衛(wèi)連星耐6個遞軌道軌道予高度雞20忙20癥0KM運行糟周期猶11戒小時民58形分地面訴監(jiān)控傷部分監(jiān)測酸站透主名控站新注入莖站用戶老設(shè)備害部分GP般S接收遭機壤天章線汽硬旦件罩軟蒜件包6/勵26找/2討02笨3132.欠G嫂PS憑組喊成（煌續(xù)）GP物S衛(wèi)溜星的沖發(fā)展齊可分駁為五賓個階正段：Bl男oc古kⅠBl渣oc刺kⅡ切、B志lo禮ck批ⅡABl集oc見kⅡ荒R、洗B耗lo良ck響ⅡFGP卻S空才間衛(wèi)以星部廁分6/泛26得/2館02蜓314GP臺S衛(wèi)多星星眼座設(shè)計溉星座許(2碼1+迅3)核：據(jù)21絮顆正撞式的許工作竭衛(wèi)星旺+3優(yōu)顆活仁動的慰備用旋衛(wèi)星6個腎軌道坐面，花平均彎軌道鏈高度饅20役20輔0km惜，軌道貌傾角勤55，周屢期1比1h兆58她mi庭n（地球搜-衛(wèi)更星的屋幾何泊關(guān)系攻每天攻提前浩4mi氧n重復(fù)伯一次千）保證崇在2丘4小波時，載在高擁度角負(fù)15°以上拳，能較夠同頁時觀國測到壯4至蠻12危顆衛(wèi)畏星當(dāng)前蔬星座湖：2均8顆作用踏（基槐本功沿能）因：接收節(jié)、存受儲導(dǎo)卻航電蹲文生成晉用于引導(dǎo)航濫定位骨的信找號（幻玉測距盟碼、乳載波詠）發(fā)送什用于佳導(dǎo)航濁定位決的信選號（財采用石雙向線調(diào)制衡法調(diào)毒制在貴載波塘上的頂測距肯碼和敵導(dǎo)航殊電文腿）接受課地面往指令獨，進佛行相承應(yīng)操有作銫鐘策和銣殿鐘提嘴供精心密的餅時間曬標(biāo)準(zhǔn)6/識26岡/2音02軍315Bl四oc德k覆II疑RBl兆oc的k海II的ABl洞oc賭k刺II多RBl格oc胖k悅II惹FBl甚oc諷k引II辮RGP梯S衛(wèi)過星類拋型6/賢26允/2它02柱316GP忍S油的控膠制部器分由藍分布扔在全習(xí)球的飄由若深干個供跟蹤知站所性組成灑。分奏為主跑控站售、監(jiān)裂控站型和注魚入站因。主決控站窮位于怨美國死克羅黎拉多瓜Co召lo召ra挨do惡的法紫爾孔柔Fa夠lc蟲on晌空怎軍基聯(lián)地。故它的鍵作用掙是根靈據(jù)各跡監(jiān)控旅站根廢據(jù)G糊PS錘的院觀測食數(shù)據(jù)樂，計毅算出糖衛(wèi)星羨的星伏歷和框衛(wèi)星芬鐘的尸改正痰參數(shù)竿等，之并將塔這些震數(shù)據(jù)謹(jǐn)通過貨注入會站注耽入到銹衛(wèi)星堆中去朋。同湖時它駁還對熊衛(wèi)星杰進行娃控制凳，向絮衛(wèi)星窄發(fā)布烘指令臺，當(dāng)企工作目衛(wèi)星舉出現(xiàn)錢故障刃時調(diào)犧度備晌用衛(wèi)箭星替鄭代失吸效的榜工作根衛(wèi)星斃工作閑。主挎控站糾也具牲有監(jiān)飼控站光的功虹能。監(jiān)控絮站有好五個阻。除卵了主灑控站舉外其真它四鬧個分多別位浮于夏腎威夷窮(H甚aw坡ai溜i)端、狐阿松書森群慌島(劉As殿ce段nc櫻io劑n)另、紫迭哥蹈伽西銷亞(士Di珠eg節(jié)o凳Ga蝕rc桂ia匯)、蜜卡題瓦加儲蘭(欲Kw桑aj樂al訊ei瞧n)捏。幕監(jiān)控姨站的辯作用短是接油收衛(wèi)代星信蜜號、熱監(jiān)測造衛(wèi)星搞的工艇作狀果態(tài)。注入執(zhí)站有討三個昨。分近別位豪于阿漫松森軟群島午、維迭哥們伽西西亞、夜卡瓦央加蘭謀。救注入破站的橡作用賭是將吼主控財站計辭算出鑼的衛(wèi)章星星濱歷和蠻衛(wèi)星能鐘的醒改正幻玉數(shù)等慚注入凳到衛(wèi)扭星中飽去。地面傅監(jiān)控呼部分6/浸26文/2諷02宗317地面貧監(jiān)控號部分零（意Gr蕩ou拖nd詞S抬eg田me草nt狠）主控星站：倉1個監(jiān)測軋站：幼5個注入甘站：翁3個6/朗26敬/2黨02染318主控站管理、協(xié)調(diào)地面監(jiān)控系統(tǒng)各部分的工作編算廣播星歷,軌道參數(shù),衛(wèi)星鐘差和大氣層改正數(shù)等送給注入站調(diào)整衛(wèi)星狀態(tài)(軌道糾偏)調(diào)度衛(wèi)星(用備用衛(wèi)星代替失效工作衛(wèi)星)監(jiān)測站對衛(wèi)星進行跟蹤觀測記錄氣象數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)傳送到主控站注入站向衛(wèi)星注入導(dǎo)航電文和指令等地面煎監(jiān)控院部分唐的主毛要任雖務(wù)6/昂26尋/2梳02名319用戶低部分茫（誕Us托er軌S離eg牽me疲nt掌）組成用戶接收斧設(shè)備接收蓄設(shè)備GP迎S信孟號接侍收機6/杯26頓/2械02行320GP緣瑞S信倒號接精收機組成天線說單元天線前前置腐放大潤器接收戚天線接收濫單元信號共通道布（ch呢an隸ne這l）存儲只器微處賣理器輸入柔輸出藍設(shè)備電源任務(wù)按一餐定高踐度截垃止角斷捕獲走衛(wèi)星朵，跟叫蹤衛(wèi)蘋星運浴行對接垮收到?jīng)龅腉P委S信號償，具眨有變鑰換、礙放大溫、處似理功逗能測量棚信號頃傳播曲時間疼，解殖譯導(dǎo)溜航電借文；贊實時頑計算丟用戶畜位置題、速大度與鑰時間6/送26喊/2援02劇3213.概G聾PS的特利點傳統(tǒng)爪定位苗方法牌的局刷限性需要廳事先汪布設(shè)科大量括的地亂面控健制點觀測非點之慌間需迅要保遠證通貪視作業(yè)型難度迅大需要耀修建麻覘標(biāo)邊長悅受到荒限制效率否低：騰無用拿的中棉間過敘渡點無法汪同時攀精確紡確定什點的紐奉三維粗坐標(biāo)觀測駕受氣忠候、恢環(huán)境蜜條件符限制受系琴統(tǒng)誤迅差影仇響大難以搖確定高地心裁坐標(biāo)GP遵S叛相對偵傳統(tǒng)銅的測瞎量技西術(shù)觀測青站間練無需筑通視定位住精度寇高（壓絕對綢精度頓10寇米，敵相對酷精度季2毫病米）觀測州時間修短提供墊3維添坐標(biāo)操作閱簡單全天猛候作陷業(yè)6/裝26茂/2刊02饞3223.磨G怎PS的特攜點（目續(xù)）◆GP品S否相對氣其它歲導(dǎo)航陜系統(tǒng)全球賞地面尤連續(xù)井覆蓋功能搬多，熊精度野高實時尺定位應(yīng)用產(chǎn)廣泛6/桶26零/2勇02嫂3234.爺美究國政啄府的放GP妙S政葵策(限世制)(1袍)爬提供南不同準(zhǔn)的用舞戶服輝務(wù)方規(guī)式(2軟)斜實施概SA幼（選擇半可用據(jù)性）政顫策(3休)讓實施嘉AS雙（精碼鵲加密）政采策6/屠26兇/2燈02鄰3244.關(guān)美鳴國的楊GP濟S政源策賞(續(xù)召）(1融)窯提供陡不同痛的用革戶服挺務(wù)方袋式精密妨定位鏈服務(wù)PP褲S（遺Pr版ec餓is港e坐Po添si岸ti落on璃in濱g親Se進rv妹ic鐮e）標(biāo)準(zhǔn)裁定位舞服務(wù)粉S叛PS韻(享St著an都da嗽rd顛P舟os糕it踢io寨ni翼ng刺S邊er之vi極ce擴)GP渠S衛(wèi)合星發(fā)無射的妻無線適電信彈號含記有二貞種精享度不指同的燦測距靠碼P碼撒（征又稱膨精碼辣）哲軍用仗P葬PS碎定位召服務(wù)C/由A碼尸（又計稱粗架碼）東民用SP尊S定積位服從務(wù)P碼筋獲得蘭較高躲的定太位精萬度，療單點耍實時穩(wěn)定位冊精度邊可優(yōu)貪于1價0米C/委A碼碰獲得避較低察的定樣位精仆度，左單點路實時鴉定位炒精度峰約為消30姻-4腹0米冊左右6/躁26較/2濕02梢3254.踩美訪國G羅PS馳的政牽策浮(續(xù)輔）(2縣)碌實施大SA仔政策SA稠--筆--劉Se宰le替ct箭iv絕e話Av競ai隔la村bi駱li尾ty灘（毛選擇夸可用臉性）SP育S定分位服貧務(wù)中嘗加干磁擾技鮮術(shù)-技改術(shù)-技腫術(shù)干擾衛(wèi)星見星歷引入噸高頻速抖動實施肯SA侵政策額：水扶平定策位1腐00伏米，特垂直顏定位蕩15料0米（2通00視0年旬5月滲前）衛(wèi)星朱原子土鐘的帖基頻1協(xié)=1案9.薯03祝cm杜勁2=祖24街.4慎2c膛m6/曲26冰/2督02撇326(3浩)影實施興AS僑政策AS踢--當(dāng)An研ti齒-S馬po辱of晴in游g曠(精像碼P板碼加炎密)AS答--瞇反電餅子欺注騙PWY特許采用戶隨和非干特許色用戶烏定位至精度6/背26扛/2抱02苦327研究乏差分GP布S技術(shù)建立聚獨立膏衛(wèi)星驕定位軟系統(tǒng)GL朽ON東AS臟S伽利衰略(Ga根li厘le裁o)北斗開發(fā)嫂組合狂接收糠機和先組合初系統(tǒng)GP笨S/窮GL世ON驕AS糊S掩G黃PS藥/I宏NS5誓.非活特許霧用戶胡的對手策（宅反限抹制）6/困26鋪/2柄02狡328GL延ON館AS頑S是券GL裕Ob伶al著e畢NA躬vi兼ga惡ti絹on貢S詳at項el斥li民te高S搖ys惠te思m(閑全球械導(dǎo)航渠衛(wèi)星容系統(tǒng)慎)的截字頭怪縮寫炒，是栗前蘇宴聯(lián)從歉80蠟?zāi)甏铣蹰_梅始建萌設(shè)的捕與美鏈國G質(zhì)PS文系統(tǒng)毛相類葵似的遇衛(wèi)星最定位化系統(tǒng)秤，也棍由衛(wèi)葛星星擁座、濾地面誦監(jiān)測狹控制賓站和遺用戶鏡設(shè)備跳三部毛分組循成。旋現(xiàn)在漫由俄轉(zhuǎn)羅斯坡空間竟局管貝理。GL瘋ON揚AS晶S系滔統(tǒng)的詢衛(wèi)星龍星座狗由2姑4顆彎衛(wèi)星翁組成所，均值勻分香布在蟻3個鋒近圓博形的器軌道尤平面嚴(yán)上，拖每個帆軌道雖面8晌顆衛(wèi)乞星，艱軌道謎高度義19頌10懇0公欠里，剩運行便周期榜11百小時犁15加分，收軌道敲傾角鞋64怠.8盆°。GL泊ON歪AS沒S衛(wèi)保星的清載波船上也孕調(diào)制英了兩融種偽須隨機聽噪聲晶碼：吃S碼爬和P龍碼。GL縮慧ON棚AS執(zhí)S系齊統(tǒng)從您理論煌上有浸24病顆衛(wèi)雨星，蒙但由直于衛(wèi)辰星使珠用壽熔命和洋資金庭緊張趨等問走題，煮實際腰上目綢前只據(jù)有8桂顆。GL何ON纖AS卡S系綁統(tǒng)單獲點定智位精撐度水眠平方過向為委16顆m，圣垂直賴方向倦為2問5m捕。GL斷ON蠶AS局S系屯統(tǒng)6/心26盯/2察02裂329GL盒ON括AS總S系俘統(tǒng)狹(G掌LO幕ba腿l強NA懸vi想ga扯ti破on針S訂at促el臉li磚te氣S刺ys撥te掏m,寨俄貿(mào)羅斯炒)星座勁組成24秋顆衛(wèi)飄星（侮21龜＋3朵）三個晝軌道陸平面每個狡軌道勁面上石衛(wèi)星傍均勻按分布軌道遞高度困：1發(fā)91撤00律km軌道拾傾角賤：6悶4.公8°衛(wèi)星皇運行用周期跳：1六1h絮15佛mi佛n19秒95務(wù)年底珠建成6/墓26康/2覆02偽330GL硬ON爹AS老S信雪號每顆遣衛(wèi)星雄載波嚇頻率濕不同計劃解調(diào)整堅載波務(wù)頻率演，使王同軌拆道上淹相對互的衛(wèi)章星載證波頻順率相丸同。覆20肚05嬸年后L1省:鬧15喉98恩.0易62育5~鴨16奏04葉.2五50綁0M折HzL2尚:銅12慌42梁.9屢37倍5~魯12看47寶.7驚50坊0M票Hz各顆慨衛(wèi)星號也有地C/堂A碼勒與P緊碼，資且不勿同衛(wèi)岸星間逮相同無S牽A與底AS役技術(shù)趕，但貫不向滲民用造用戶丹提供農(nóng)P碼GL宜ON兔AS琴S單慰點定屈位精運度平面±20朵m左勇右；肉高程±40粥m左直右（肆95誓%）6/松26恰/2嘆02挑3316/綿26膨/2系02準(zhǔn)3326/道26須/2膝02曉333系統(tǒng)扇組成：①衛(wèi)矮星星堂座：鉤由3么個獨限立的閱圓形兇軌道殼，3睛0顆弓GN亮SS疼衛(wèi)星酸組成捆（2藝7顆逼工作驚衛(wèi)星轎，3拒顆備腐用衛(wèi)全星）聽。年衛(wèi)星誦的軌虛道傾宮角i釋=腹56育°；鴉衛(wèi)星涂的公錘轉(zhuǎn)周震期T絹=1佩4h葬23黃m1渡4S雕恒星夫時；趙軌道喜高度停H=酷23夕61洲6k吩m追。②地血面系全統(tǒng)：撒在歐趙洲建柏立2永個控抽制中炊心；嚇在全套球構(gòu)皇建監(jiān)滑控網(wǎng)洽。③定野位原跑理：恭與G稈PS臟相同嫌。④定畜位精瞞度：麗導(dǎo)航及定位煎精度瓶比目縣前任闊何系忍統(tǒng)都哪高。計劃梯實施：①遷19追94懷年開鬧始進立入方室案論衛(wèi)證階防段；②清20萌03冊年開嫂始發(fā)醬射兩蕩顆試臘驗衛(wèi)業(yè)星進嗎入試遣驗階怕段；③乓20捕08乒年整固個伽緞利略釀（G到NS裁S）揀系統(tǒng)遺建成根并投枝入使饑用；伽俐混略系母統(tǒng)6/適26否/2慶02頁334GA既LI扁LE陳O系羞統(tǒng)背(歐旺洲)星座寶組成30霜顆衛(wèi)普星違（2呀7＋興3）三個伐軌道等平面軌道扒高度釘：2扛36破16獸km軌道拘傾角鞠：5煎6°Ga雅li毅le野o信績號根據(jù)韻公開急、安飛全、冤商業(yè)躲、政勿府四混種服隊務(wù)模底式采志用不軌同信罩號載波巴頻率嚇：L猴波段念（E近1,溜E2酷,E稻5a虛,叔E5源b和碑E6建）6/朵26蕩/2炎02車335星座包建立析計劃20關(guān)04公，發(fā)黨射G王ST掙B混(G客al剪il晉eo次S腹ys駛te案m啞Te胳st則B縱ed浴)試背驗衛(wèi)宴星20喜05胖～2盞00挺6，盯發(fā)射乎4顆粥工作未衛(wèi)星公，在優(yōu)軌作首業(yè)試摘驗20憂08莖，建誓立G悄al挽il佩eo暫工作種星座6/似26爐/2愈02友336北斗指衛(wèi)星章導(dǎo)航菊系統(tǒng)眾(鑄中國沙)系統(tǒng)牌組成導(dǎo)航栽衛(wèi)星稱：2僅顆地剃球同遭步衛(wèi)玩星（譜Sa開t-侄31滔/3毀2靜嘗地衛(wèi)仗星