《衛(wèi)星導航系統(tǒng)》全套教學課件

衛(wèi)星導航發(fā)展歷史與應(yīng)用{1}--第1章衛(wèi)星導航的發(fā)展歷史與應(yīng)用{2}--第2章衛(wèi)星導航基礎(chǔ)知識{3}--第3章衛(wèi)星導航基礎(chǔ)知識{4}--第4章衛(wèi)星導航基礎(chǔ)知識{5}--第5章系統(tǒng)與信號{6}--第6章系統(tǒng)與信號{7}--第7章GPS接收機技術(shù){8}--第8章GPS接收機技術(shù){9}--第9章衛(wèi)星定位基本方法{10}--第10章衛(wèi)星定位基本方法{11}--第11章衛(wèi)星導航定位誤差{12}--第12章差分定位方法{13}--第13章差分定位方法{14}--第14章差分定位方法{15}--第15章衛(wèi)星導航增強系統(tǒng){16}--第16章船用慣性導航系統(tǒng)與衛(wèi)星導航系統(tǒng)的組合全套可編輯PPT課件什么是導航？Latin：navigareNavis——shipAgere——todirect,conductNavigation–theprocessofsafelyandefficientlydirectingthemovementsofavesselfromoneplacetoanother.Navigation你知道哪些導航系統(tǒng)？

Commonlyrecognizedtypesofnavigationsarelistedbelow.1.推算船位（推算艦位、推算航法）DeadReckoning(DR)2.天文導航Celestialnavigation3.地文導航（陸標定位）Terrestrialnavigation4.無線電導航Radionavigation5.雷達導航Radarnavigation6.衛(wèi)星導航Satellitenavigation7.慣性導航InertialNavigation8.組合導航（綜合導航）IntegratedNavigation9.氣象導航Meteorologicalnavigation。。。。。。。幾個很重要的概念什么是RDSS,RNSS,GNSS?RDSS:RadioDeterminationSatelliteService

衛(wèi)星無線電測定服務(wù)：用戶至衛(wèi)星的距離測量和位置計算由外部系統(tǒng)通過用戶的應(yīng)答來完成。特點是定位與通信相結(jié)合，有源定位系統(tǒng)。

代表性系統(tǒng)：美國Geostar，歐洲Locstar，中國的……RNSS:RadioNavigationSatelliteSystem

衛(wèi)星無線電導航服務(wù)：由用戶接收衛(wèi)星無線電導航信號，自主完成至少到4顆衛(wèi)星的距離測量，進行用戶位置，速度等參數(shù)計算，無源定位系統(tǒng)。

代表性系統(tǒng)：Transit,Tsikada,

GPS，GLONASS…幾個很重要的概念GNSS：GlobalNavigationSatelliteSystem“全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）是一個能在地球表面或近地空間的任何地點為特定裝備的用戶提供24小時、三維位置坐標、速度以及時間信息的空基無線電定位系統(tǒng)，包括一個或多個衛(wèi)星星座及其支持特定工作所需的增強系統(tǒng)”[1998年聯(lián)合國第三屆太空探索與和平使用大會框架文件A/CONF.184/BP/4]“Aworldwidepositionandtimedeterminationsystemthatincludesoneormoresatelliteconstellations,aircraftreceiversandsystemintegritymonitoring,augmentedasnecessarytosupporttherequirednavigationperformancefortheintendedoperation.”

[《國際民航組織公約》附件10卷I標準與建議措施(SARPs)]“GNSS:全球系統(tǒng)+區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)+星基增強系統(tǒng)”

[曹沖，中國全球定位系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用協(xié)會咨詢中心主任，中國電波傳播研究所研究員]“GNSS是一個虛擬的概念，是所有在軌運行的衛(wèi)星導航系統(tǒng)的總稱呼，沒有任何國家和任何人對GNSS做過認真的規(guī)劃設(shè)計。”

[北斗網(wǎng)：

///劉基余]“GlobalNavigationSatelliteSystem-GPS,GLONASS,Galileo&more”[B.Hoffmann-Wellenhof,奧地利國家導航研究所創(chuàng)始人，格拉次技術(shù)大學衛(wèi)星大地測量與導航研究所所長]幾個很重要的概念WAASGPSEGNOSSDCMGLONASSBDSQZSSMSASIRNSSGAGANGalileoBeiDou-IGNSS課程主要內(nèi)容、目的和任務(wù)了解衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及現(xiàn)代化歷程；闡述衛(wèi)星導航、定位、授時的基本原理及其相關(guān)基礎(chǔ)知識；介紹GPS、GLONASS、GALILEO以及我國的“北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)的基本原理、系統(tǒng)組成和信號體制；闡述衛(wèi)星定位的各種導航算法、誤差分析及差分增強技術(shù)；全面介紹衛(wèi)星導航在船舶導航領(lǐng)域的應(yīng)用。主要參考教材趙琳等.《衛(wèi)星導航原理及應(yīng)用》，西北工業(yè)大學出版社，2011年劉基余.《GPS衛(wèi)星導航定位原理與方法》（第2版），科學出版社，2008年S.Grewal,R.Weill.

《GPS,InertialNavigation,andIntegration

》（2ndEdition）AJohnWiley&Sons,Inc.,2007部分網(wǎng)絡(luò)資源北斗網(wǎng)美國導航學會/GPS測量原理與實踐（澳大利亞新南威爾士大學）.au/snap/gps/gps_survey/principles_gps.htm歐洲空間局伽利略系統(tǒng)/Our_Activities/Navigation俄空間局信息分析中心http://www.glonass-ianc.rsa.ru/pls/htmldb/f?p=202:1:13256677232912671765國際GNSS服務(wù)網(wǎng)/第一講衛(wèi)星導航發(fā)展歷史與應(yīng)用主要內(nèi)容衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)衛(wèi)星導航系統(tǒng)的作用、特點衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應(yīng)用衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀1957年10月4日前蘇聯(lián)將第一顆人造地球衛(wèi)星Sputnik送入了軌道。Sputnik-I衛(wèi)星及其發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀50年代末美國約翰

霍普金斯大學（JohnsHopkinsUniv）應(yīng)用物理實驗室（AppliedPhysicsLab）的GuierW.H.博士和WeiffenbackG.C.博士在觀測衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號時發(fā)現(xiàn)多普勒頻移現(xiàn)象

50年代末美國約翰

霍普金斯大學（JohnsHopkinsUniv）應(yīng)用物理實驗室（AppliedPhysicsLab）的GuierW.H.博士和WeiffenbackG.C.博士在觀測衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號時提出可以利用多普勒頻移現(xiàn)象對衛(wèi)星進行定軌。多普勒頻移JohaanChristianDoppler,anAustriaphysician,foundDopplerEffectin1842.

JohaanChristianDoppler1803-1853Doppler衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀50年代末美國約翰

霍普金斯大學（JohnsHopkinsUniv）應(yīng)用物理實驗室（AppliedPhysicsLab）的GuierW.H.博士和WeiffenbackG.C.博士在觀測衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號時發(fā)現(xiàn)多普勒頻移現(xiàn)象測站位置(未知)衛(wèi)星位置(已知)測站位置(已知)衛(wèi)星位置(未知)逆向觀測

同在應(yīng)用物理實驗室（AppliedPhysicsLab）的另外兩位科學家，F(xiàn)rankMcClure和RichardKershner博士提出可以利用衛(wèi)星的多普勒頻移現(xiàn)象對用戶進行定位。多普勒頻移NNSS－美國

美國海軍導航衛(wèi)星系統(tǒng)（NavyNavigationSatelliteSystem,NNSS)。又稱子午儀系統(tǒng)，于1964年1月建成，1967年7月29日美國政府批準將該系統(tǒng)解密，并提供民用。海軍導航衛(wèi)星系統(tǒng)

系統(tǒng)構(gòu)成衛(wèi)星跟蹤站注入站海軍氣象臺計算中心船載設(shè)備特點高精度全球全天候第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)

NNSS－美國7顆實驗衛(wèi)星發(fā)射(1959.9-1961.11)datedesignationlaunchvehiclenotes____________________________________________________17Sep59Transit1AThorAbleIILaunchfailure 13Apr60Transit1BThorAble-Star 22Jun60Transit2AThorAble-Star 30Nov60Transit3AThorAble-StarLaunchfailure 22Feb61Transit3BThorAble-Star 29Jun61Transit4AThorAble-Star 15Nov61Transit4BThorAble-Star第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)datedesignationlaunchvehiclenotes_________________________________________________________ 18Dec62Transit5AScoutX-3Operationalprototype. 05Apr63Transit5A-2ScoutX-3Launchfailure. 15Jun63Transit5A-3(7)ScoutX-3Partialfailure. 28Sep63Transit5BN-1ThorAble-StarPartialfailure. 05Dec63Transit5BN-2ThorAble-Star1stoperationalTransit. 21Apr64Transit5BN-3ThorAble-StarLaunchfailure. 04Jun64Transit5C(9)ScoutX-4

NNSS－美國

7顆原型衛(wèi)星發(fā)射(1962.12-1963.9)第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)27顆工作衛(wèi)星發(fā)射(1963.12-1988.8)衛(wèi)星數(shù)量：正式導航衛(wèi)星7顆，

其中一顆于1976年停止使用。運行軌道：圓形極軌道，平均高度1071km，軌道傾角約90°，各導航衛(wèi)星的軌

道相交于地球的兩極運行周期：107min左右發(fā)射信號：連續(xù)發(fā)射無線電信號，傳遞三種導航信息(衛(wèi)星星歷

表、偶數(shù)分鐘的時間信號和供多普勒頻移測量用的 399.968MHz和149.988MHz的載波頻率)定位精度：1968年測定的精度為

70m，1976年提高到

30m子午儀導航星座第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)NNSS－美國測量了地球形狀、重力場分布；探測了電離層對無線電信號傳播的影響；高層大氣阻力對衛(wèi)星運動的影響；試驗了衛(wèi)星星體設(shè)備和地面站接收設(shè)備；研究了跟蹤與預(yù)報衛(wèi)星的方法；第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)NNSS－美國NNSS的應(yīng)用與現(xiàn)狀

在全球范圍內(nèi)核潛艇、遠航測量船、遠洋漁船、海上石油開發(fā)鉆井定位、大型游艇等方面得到廣泛應(yīng)用。

1988年發(fā)射最后一顆衛(wèi)星，1996年底結(jié)束使命。第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)CICADA－前蘇聯(lián)

在子午儀衛(wèi)星導航系統(tǒng)的啟發(fā)下，前蘇聯(lián)海軍于1965年開始建立了與NNSS系統(tǒng)相似的CICADA衛(wèi)星導航系統(tǒng)?；緟?shù)衛(wèi)星數(shù)量:

12顆運行高度:

1000公里運行周期:

105min信號頻率:

150MHz和400MHz第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)子午儀衛(wèi)星導航系統(tǒng)的誕生預(yù)示著經(jīng)典的導航定位技術(shù)面臨著一場重大變革，在導航技術(shù)發(fā)展中具有劃時代的歷史意義。NNSS的歷史意義第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)缺點衛(wèi)星數(shù)量少，可見時間少(平均1.5h)，無連續(xù)實時定位(導航)能力，獲得一次導航解所需時間較長，不適合高動態(tài)目標的使用；衛(wèi)星軌道高度低，難以實現(xiàn)精確定軌；大地測量應(yīng)用--連續(xù)觀測3-7天；無三維定位能力；信號頻率低，難以有效補償電離層折射影響；第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)NAVSTARGPSGLONASSGALILEOBDS增強系統(tǒng)第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)六十年代末:“Timation”計劃（美國海軍）

“621B”

計劃（美國空軍)1973年美國國防部（DOD）批準由十個單位組成聯(lián)合計劃局，充分吸收兩個計劃的優(yōu)點提出全球定位系統(tǒng)GPS（全稱為NavigationSatelliteTimingAndRanging/GlobalPositioningSystem，NAVSTARGPS）GPS最初設(shè)計：24顆衛(wèi)星，3個軌道面，每個軌道面8顆衛(wèi)星，軌

道傾角63°。

——地球上任何一點都能同時可見6-9顆衛(wèi)星1978年壓縮國防預(yù)算：24顆衛(wèi)星縮減為18顆衛(wèi)星，6個軌道

面，軌道傾角55°。1986年更改為21+3顆衛(wèi)星——優(yōu)化星座組合

——6個軌道面，任何一點可見4-11顆衛(wèi)星1993年考慮到GPS的光明前景和巨大利益，最終為24+3顆衛(wèi)

星。第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)GPSGPS系統(tǒng)的發(fā)展第一階段（1973-1979）

方案論證和初步設(shè)計階段。發(fā)射4顆實驗衛(wèi)星，研制部分地面接收設(shè)備。1973年國防部批準GPS系統(tǒng)的Navstar衛(wèi)星制造計劃;1974年為檢驗銣鐘和時間傳播技術(shù)，Timation項目的第一顆GPS實驗衛(wèi)星發(fā)射升空;1977年第一批攜帶銫鐘的實驗衛(wèi)星發(fā)射升空，具有后來GPS衛(wèi)星的基本特征;1978年2月22日第一顆GPS原型導航衛(wèi)星BlockI衛(wèi)星發(fā)射升空。第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)GPS系統(tǒng)的發(fā)展第二階段（1979-1985）

全面研制和試驗階段。這一時期共發(fā)射七顆試驗衛(wèi)星，到1985年10月9日GPS試驗衛(wèi)星BlockI衛(wèi)星達到11顆，其他輔助系統(tǒng)建立。（所有試驗衛(wèi)星到1993年12月31日全部停止工作）。

研制了地學研究和精密測地系統(tǒng)，證實了GPS系統(tǒng)卓越的導航定位能力（實際偽距點定位精度:

20米，設(shè)計標準:100米）。GPSBlockI第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)第三階段（1986-1994）

實際組網(wǎng)階段。24顆工作衛(wèi)星，1995年達預(yù)定工作能力。從1989年2月14日第一顆工作衛(wèi)星BlockⅡ發(fā)射成功至1994年3月10日第24顆GPS工作衛(wèi)星BlockⅡA升空，實現(xiàn)98%覆蓋。1996年9月12日第27顆工作衛(wèi)星升空后，標志著GPS達到100%覆蓋能力。GPSBlockⅡGPSBlockⅡA第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)

1995年4月27日,美國防部宣布：GPS系統(tǒng)已具備完全運行能力(FullOperationalCapability,

FOC)

投資：300億美元

衛(wèi)星:

9顆BlockⅡ

15顆BlockⅡA

特點:全球、全天候、連續(xù)實時高精度的授時、導航和定位GPS具備完全運行能力第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)衛(wèi)星導航發(fā)展歷史與應(yīng)用第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)改進時間GPS現(xiàn)代化內(nèi)容第一階段(2005)發(fā)射5顆BlockⅡR-M衛(wèi)星，L1M，L2M，

第二民用信號L2C第二階段(2006-2013)發(fā)射BlockⅡF衛(wèi)星(24+3)，L1M，L2M，L2C，第三民用信號L5第三階段2013-2036發(fā)射GPSblockⅢ衛(wèi)星，增強L1M，第四民用信號L1CBlockI(1978-1985)BlockII&IIA(1989-1997)BlockIIR&IIR-M(1997-200x)BlockIIF(200x…..)提高衛(wèi)星壽命提高定位精度增強抗干擾能力GPS現(xiàn)代化第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)GPS現(xiàn)代化P(Y)C/AC/AP(Y)P(Y)P(Y)ML2CMSignalbeforeModernization(BlockII/IIA/IIR)2ndCivil;M-CodeBlockIIR-M3rdCivilBlockIIFC/AP(Y)MP(Y)L2CM1176MHz(L5)1227MHz(L2)1575MHz(L1)GPS工作衛(wèi)星分別于1991年7月1日和1994年1月1日全部實施SA（即選擇可用性，SelectiveAvailability）和AS（即反電子誘騙，Anti-Spoofing）技術(shù)，2000年5月2日開始取消SA限制。1985年美國國防部批準的GPS用戶政策（修正稿）指出：GPS系統(tǒng)將對有適當裝備用戶提供三維導航和測地定位、三維測速和高精度授時。該系統(tǒng)將同時發(fā)射兩種導航信息允許進行兩種精密等級的定位，從精密定位服務(wù)（PPS）可以獲得高精度，從標準定位精度（SPS）可以獲得較低精度。GPS用戶政策第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)

1996年3月，美國總統(tǒng)簽署了新的GPS國家政策，全面論述了GPS及其相關(guān)增強系統(tǒng)的未來管理和使用問題。新的GPS政策目的在于加強和維護美國的國家安全，促進GPS獲得國際接受，提高運輸和其它領(lǐng)域的安全性和效率，發(fā)展美國的科學和技術(shù)能力，促進GPS和平使用的國際合作。未來的GPS使用應(yīng)該服務(wù)于支持和增強美國的經(jīng)濟競爭力和生產(chǎn)效率，同時要保護國家安全利益和對外政策利益。它拓展了GPS的商用市場，鞏固了美國GPS工業(yè)界在這一重要技術(shù)領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位。第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)GPS用戶政策第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)1982年

前蘇聯(lián)發(fā)射第一顆GLONASS(GlobalNavigationSatelliteSystem)衛(wèi)星 1995年12月俄羅斯發(fā)射了一箭三星，完成24顆工作衛(wèi)星+1顆備用衛(wèi)星的布局GLONASS發(fā)展衛(wèi)星數(shù)量:24軌道根數(shù):3運行高度:19100KM軌道傾角:64.8°運行周期:11h15min信號體制:頻分多址定位精度:10米左右用途:軍民兩用

GLONASS導航星座GLONASS導航星座

第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)GLONASS系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展

GLONASS導航系統(tǒng)至少需要18顆衛(wèi)星才能覆蓋俄羅斯全國范圍，24顆才能覆蓋全世界范圍。第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)GLONASS系統(tǒng)的發(fā)展2624212018181412111087111213162226161212141210903691215182124273019871988198919901991199219931994199519961997199819992000200120022003200420052006200720082009201020112012在軌工作衛(wèi)星GLONASS-K衛(wèi)星測試（壽命10年）GLONASS-M衛(wèi)星測試（壽命7年）GLONASS具有初步運行能力。12顆衛(wèi)星（壽命3年）歐洲為什么要建立Galileo導航系統(tǒng)缺乏完好性監(jiān)測機制信號容易受到干擾20世紀七十年代建立受美國控制軍事應(yīng)用背景性能和服務(wù)受限服務(wù)沒有保障GPS的不足第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)在全球范圍全天時提供各種導航服務(wù)和搜索救援服務(wù)與GPS系統(tǒng)全面兼容又相互獨立性能至少相當于GPS(BlockIIF)衛(wèi)星以及正在研制的GPSIII系統(tǒng)避免與其它衛(wèi)星導航系統(tǒng)的相互干擾，特別是與現(xiàn)代化以后GPS軍用M碼Galileo系統(tǒng)設(shè)計要求第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)

由歐洲空間局(ESA)和歐盟(EU)發(fā)起并提供主要資金支持。實現(xiàn)完全非軍方控制與管理，旨在確定建立一個由國際組織控制的高效經(jīng)濟的民用導航及定位服務(wù)系統(tǒng)。

與其它GNSS系統(tǒng)兼容多樣化的服務(wù)保證安全性可靠性/完全歐洲控制

與其它GNSS系統(tǒng)獨立民用精度略高于GPSGalileo系統(tǒng)的特點第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)Galileo系統(tǒng)原開發(fā)計劃第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)1.系統(tǒng)定義階段（1999-2003）由歐盟委員會（EC）和歐空局（ESA）主持定義包括任務(wù)特點和性能參數(shù)的系統(tǒng)總體框架。2.開發(fā)及在軌驗證階段（2003-2006）由伽利略聯(lián)合執(zhí)行體（GJU）與歐洲GNSS管理局（GSA）管理，詳細定義衛(wèi)星、地面構(gòu)成和用戶測試接收機。3.系統(tǒng)部署階段（2006~2013）發(fā)射工作衛(wèi)星，地面設(shè)施建設(shè)。4.系統(tǒng)運營階段（至少20年）通過投標競爭的方式，擁有特許權(quán)的伽利略運營公司與歐空局對伽利略系統(tǒng)實現(xiàn)公私聯(lián)營。第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)Galileo系統(tǒng)現(xiàn)開發(fā)計劃2014.3

2005年，格林尼治時間12月28日清晨5時19分，歐洲伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)(Galileo)的首顆實驗衛(wèi)星GIOVE－A由俄羅斯“聯(lián)盟－FG”運載火箭從哈薩克斯坦境內(nèi)的拜科努爾航天中心順利進入太空。第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)第一顆Galileo衛(wèi)星發(fā)射全球性系統(tǒng)組成部分伽利略系統(tǒng)的核心,主要包括空間段和地面控制段.區(qū)域性系統(tǒng)組成部分

完好性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、完好性控制中心和完好性注入站.

當?shù)叵到y(tǒng)組成部分。在某些局部區(qū)域布設(shè)的衛(wèi)星導航信號增強和增值服務(wù)設(shè)施，為用戶提供差分校正信息、完好性報警信息、導航信息、位置信號不良地區(qū)的增強定位信號以及移動通信等服務(wù).用戶接收機和終端

實現(xiàn)伽利略系統(tǒng)及其它導航系統(tǒng)信號的接收處理功能.Galileo系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)自由航空；大眾市場;簡單的定位授時加密;有保障服務(wù)開放服務(wù)+

信號完好性加密;完好性;連續(xù)可用性接近實時;高精度;方便的信息反饋鏈路開放服務(wù)GalileoOpenService

OS

商業(yè)服務(wù)CommercialService，CS生命安全服務(wù)SafetyofLife，SoL公共特許服務(wù)PublicRegulatedService，

PRS導航搜索救援服務(wù)SearchandRescueService,SAR搜救Galileo系統(tǒng)提供的服務(wù)第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)歐盟與美國的協(xié)議：

GalileoL1采用常規(guī)信號；保留導航安全能力；播發(fā)GPS/Galileo時間差；衛(wèi)星導航貿(mào)易、服務(wù)等方面不互相岐視；開放服務(wù)對用戶不受限制。

Galileo系統(tǒng)的國際合作第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)與歐盟建立或擬建立Galileo合作關(guān)系的國家：中國、美國、以色列、烏克蘭、印度、摩洛哥、挪威、阿根廷、俄羅斯、韓國、澳大利亞、加拿大、巴西、智利、馬來西亞….

2001年，歐洲高層與中國討論伽利略衛(wèi)星導航領(lǐng)域的合作;2003年10月中國與歐盟簽署有關(guān)伽利略計劃合作協(xié)定;2004年10月

中國科學技術(shù)部和歐盟委員會在北京正式簽署伽利略計劃技術(shù)合作協(xié)議，中國成為參加伽利略計劃的第一個非歐盟成員國，并成為伽利略聯(lián)合執(zhí)行體中與歐盟成員國享有同等權(quán)利和義務(wù)的一員；2005年4月中方派出3名專家前往伽利略聯(lián)合執(zhí)行體工作;2005年12月

中國助推的第一顆伽利略試驗衛(wèi)星的升空，“中歐伽利略計劃”進入全面合作階段。Galileo與中國第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)1983年，衛(wèi)星導航先驅(qū)陳芳允院士提出利用兩顆同步定點衛(wèi)星進行導航定位的設(shè)想1994年國家批準建設(shè)“北斗一號”衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)2000年10月31日發(fā)射第一顆北斗導航衛(wèi)星2003年5月25日發(fā)射第三顆北斗導航衛(wèi)星(備用衛(wèi)星)我國成為世界上繼美國、俄羅斯之后，第三個擁有自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家。2000年12月21日發(fā)射第二顆北斗導航衛(wèi)星北斗一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)用戶段北斗用戶機(指揮型/通信型)?？臻g段北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)由兩顆地球靜止衛(wèi)星、一顆在軌備份衛(wèi)星(赤道面東經(jīng)80度、140度和110.5度，前兩顆衛(wèi)星位置的經(jīng)度相距60度),軌道高度為36000公里。信息傳遞時上行為L頻段，下行為S頻段。地面段地面控制中心(配備高程電子地圖)、參考標校系統(tǒng)。北斗一代的系統(tǒng)構(gòu)成第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)北斗衛(wèi)星1北斗一代中心站用戶機標校點北斗衛(wèi)星3北斗衛(wèi)星2上行L下行S北斗一代的工作原理第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)快速定位北斗系統(tǒng)可為服務(wù)區(qū)域內(nèi)用戶提供全天候、高精度、快速實時定位服務(wù)，定位精度20-100m；短報文通信

北斗系統(tǒng)用戶終端具有雙向報文通信功能，用戶可以一次傳送40-60個漢字的短報文信息；精密授時

北斗系統(tǒng)具有精密授時功能，

可向用戶提供20ns-100ns時間同步精度。北斗一代的功能第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)自主系統(tǒng)，安全、可靠、穩(wěn)定工作方式:有源定位覆蓋范圍:北緯50_550，東經(jīng)700_1400之間定位精度:水平精度100m(1σ)，設(shè)立標校站之后為20m(類似差分狀態(tài))最大用戶數(shù):每小時540000戶北斗一代的特點第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)雙星有源導航定位體制，只能提供低動態(tài)和靜態(tài)導航定位服務(wù)需要中心站提供數(shù)字高程圖數(shù)據(jù)和用戶機發(fā)上行信號，定位精度低，隱蔽性差系統(tǒng)用戶容量、導航定位維數(shù)有限、無冗余測距信息，在體制上不能與國際上的GPS、GLONASS及將來的GALILEO系統(tǒng)兼容北斗一代的缺陷第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)

2007年4月，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號甲”運載火箭，成功將第四顆北斗導航試驗衛(wèi)星送入太空。北斗二代的發(fā)展第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)空間段五顆靜止軌道衛(wèi)星和三十顆非靜止軌道衛(wèi)星組成。服務(wù)

提供開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)兩種服務(wù)方式：開放服務(wù)是在服務(wù)區(qū)免費提供定位、測速和授時服務(wù)，定位精度10米，授時精度50納秒，測速精度0.2米每秒；授權(quán)服務(wù)是向授權(quán)用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務(wù)以及系統(tǒng)完好性信息。北斗二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)北斗二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)主要內(nèi)容衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)衛(wèi)星導航系統(tǒng)的作用、特點衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應(yīng)用其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)Aircraft-BasedAugmentationSystem(ABAS)Ground-BasedAugmentationSystem(GBAS)Space-BasedAugmentationSystem(SBAS)Ground-basedRegionalAugmentationSystem(GRAS)SBASARTEMISGPSMTSATINMARSATINMARSATEGNOSMSASWAASGAGANSBASWAAS全稱：廣域增強系統(tǒng)（WideAreaAugmentationSystem,WAAS）；組織機構(gòu)：美國美國聯(lián)邦航空局(FAA)提出。為民航整個飛行階段而建立的一個精密導航系統(tǒng)；發(fā)展：1994年立項，2007年7月10日初始運行，為全美11000多個機場提供導引能力；覆蓋范圍：北美和墨西哥周邊地區(qū)；精度：95%：水平1.6米，垂直2米。其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)

GAGAN組織機構(gòu):印度機場管理局（AAI）和印度空間研究組織（ISRO）；覆蓋范圍：整個印度空域；精度（2006年測試）:原定7.6米，試驗時平均精度水平方向小于1米，垂直方向略大于1米；后續(xù)計劃：印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（IRNSS），獨立的導航系統(tǒng)，2006年7月4日印度政府批準。全稱：GPS輔助地理增強系統(tǒng)(GPSAndGeoAugmentedNavigation)；其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)

EGNOS全稱:歐洲靜地星導航重疊服務(wù)(EuropeanGeostationaryNavigationOverlayService)；組織機構(gòu)：歐盟(EC)、歐洲空間局(ESA)和歐洲航行安全局(Euroeontro1)聯(lián)合規(guī)劃的合作計劃，歐空局負責系統(tǒng)研發(fā)與技術(shù)認證；發(fā)展：1994年由ECAC提出，1998年11月開始實施，2002年5月進入研發(fā)和驗證階段。目前，系統(tǒng)已投入使用；覆蓋范圍：歐洲；其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)

MSAS全稱：運輸多功能衛(wèi)星(MTSAT)增強系統(tǒng)（TheMTSATSatelliteAugmentationSystem）組織機構(gòu)：日本運輸省主持研制；發(fā)展：2004年1月開始建立，2007年初達到初步操作能力。

組成：6個地面監(jiān)測站（GMS）、2個主控站（MCS）、2個監(jiān)測和測距臺（MRS）、2個導航岸站（NES）、1個中央處理設(shè)施（CPF）和1個通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)

全球差分GPS（GDGPS）海事差分GPS/國家差分GPS（MDGPS/NDGPS）連續(xù)運行參考站（CORS）國際GNSS服務(wù)網(wǎng)（IGS）其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)

主要內(nèi)容衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)衛(wèi)星導航系統(tǒng)的作用、特點衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應(yīng)用衛(wèi)星導航的作用大地測量

導航定位時間同步

載體測速和姿態(tài)測量衛(wèi)星導航系統(tǒng)的作用、特點衛(wèi)星導航的特點全球地面連續(xù)覆蓋精度高，功能多實時定位速度快操作簡便，易于安裝全天候工作可組合成多種形式的觀測手段抗干擾性能好，保密性強衛(wèi)星導航系統(tǒng)的作用、特點主要內(nèi)容衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)衛(wèi)星導航系統(tǒng)的作用、特點衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應(yīng)用衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應(yīng)用應(yīng)用“WiththequietrevolutionofNAVSTAR,itcanbeseenthatthesepotentialusesarelimitedonlybyourimaginations.”

(BradfordW.Parkinson,1996).

GlobalPositioningSystem:TheoryandApplicationsVol.I衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應(yīng)用From:GSAGNSSMarketReport–Issue2，May2012衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應(yīng)用GPS系統(tǒng)第一次大規(guī)模使用，開始引起人們關(guān)注。軍事衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應(yīng)用WirelessComm.UnitIn-vehicleDisplayUnitITS&GPSPositioningSystemITSDataBasicComm.ServerServerAVLProcessingUnitsITSDGPSRectificationWirelessComm.NetworkControlSystemModemConnection

...Comm.Tower#1

Comm.Tower#10Dispatching#1Dispatching#7ControlCentre.........PublicSafetyControlCentreBaseStationToProcessingUnitsCAD圓形系統(tǒng)AVLS區(qū)域網(wǎng)絡(luò)

–以太網(wǎng)絡(luò)LargeProjectionScreen【W(wǎng)holeRegion／Sub-region／District】智能交通衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應(yīng)用智能交通CarNavigationOn-boardnavigationFleetmanagementRoadsideassistanceStolenvehiclerecoveryEnhancedservices衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應(yīng)用智能交通CityplanningTransportationinfrastructureRoadBillingNetworkSnowplowsEmergencyresponseLawenforcementFirefightingSearchandrescueParamedicsDisasterrelief衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應(yīng)用地震監(jiān)測大橋形變監(jiān)測國土資源監(jiān)測衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用與日常生活Package/cargodeliveryFleetandassetmanagementTheftrecoveryPublicsafetyandservicesFarming,mining,andconstructionequipmentDGPS/RTKrequiredformanyapplications衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用與日常生活Portablereceiversforfishermen,hunters,hikers,cyclists,etc.Recreationalfacilities--golfcourses,skiresortsIntegrationofGPSintocellularphonesE-911requirement衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應(yīng)用配備GPS的變量施肥機GPS牧草監(jiān)測系統(tǒng)農(nóng)業(yè)衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應(yīng)用CPUGPS聲音同步器地圖數(shù)據(jù)庫盲文點字板盲人導航衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應(yīng)用八大應(yīng)用領(lǐng)域航空、航天、航海、武器系統(tǒng)、車輛、個人、測量和授時。航空應(yīng)用：速度：8000米/秒（普通：515米/秒），高度：3000公里，加速度：30g，更新率：100Hz。高采樣率、高動態(tài)、完好性、連續(xù)性。武器系統(tǒng)：高動態(tài)、強干擾、惡劣環(huán)境、位置精度、速度精度、啟動速度、輸出更新率等方面將得到大的改進。航海應(yīng)用：全球海岸沿線、內(nèi)陸主要河流DGNSS無線信標網(wǎng)(RBN)，遠洋：10米，進港：1米。精度、連續(xù)性、可用性、完好性。挑戰(zhàn)來自于應(yīng)用環(huán)境GNSS-R：弱信號、目標多樣性引起的反射信號多樣性變化。高軌衛(wèi)星：高動態(tài)、弱信號、遮擋。LBS應(yīng)用：低動態(tài)、弱信號、強多徑、遮擋(物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、位置感知…)衛(wèi)星導航的發(fā)展趨勢多系統(tǒng)并存多元化組合導航技術(shù)的應(yīng)用與無線通信結(jié)合

衛(wèi)星導航基礎(chǔ)知識衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動衛(wèi)星導航時間系統(tǒng)衛(wèi)星通信調(diào)制技術(shù)偽隨機噪聲碼主要內(nèi)容衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系坐標系三要素

坐標系原點的位置坐標系軸的定向在所屬坐標系中以什么參數(shù)來確定某點的位置衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系慣性坐標系太陽中心慣性坐標系太陽中心赤道坐標系太陽中心黃道坐標系地心慣性坐標系地球坐標系地理坐標系地心坐標系參心坐標系常用坐標系

衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系天球天軸天球赤道天球黃道赤經(jīng)定義：在宇宙空間視為不變的坐標系。以地球質(zhì)心M為原點,半徑無窮大的宇宙空間，天文學上稱為天球。垂直于赤道面與地球自轉(zhuǎn)軸平行赤道平面與黃道平面的交線過春分點衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系太陽中心赤道坐標系

黃道平面赤道平面春分點XsZsYsXsZsYs垂直于黃道平面赤道平面與黃道平面的交線過春分點衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系太陽中心黃道坐標系

黃道平面赤道平面春分點XiZiYi赤道平面自轉(zhuǎn)軸地心慣性坐標系不參與地球的自轉(zhuǎn)運動三根坐標軸在慣性空間的方向保持不變原點位置隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)而移動衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系地球坐標系XeZeYe赤道平面自轉(zhuǎn)軸格林尼治子午面與地球固聯(lián)一起轉(zhuǎn)動稱為地心地固坐標系Earth-Centered-Earth-Fixed，ECEF衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系地球坐標系的兩種表示方法

地球坐標系笛卡爾坐標（地心空間直角坐標）大地坐標系曲線坐標（大地坐標）

P點位置表示：

直角坐標:大地坐標:關(guān)系？衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系直角坐標和大地坐標的關(guān)系

衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系直角坐標和大地坐標的關(guān)系

等價

衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系地心直角坐標系衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系地心直角坐標以地球的地心O為坐標原點，XOY平面在赤道面上，OX正向指向格林尼治子午線與赤道的交點，OZ軸指向地球北極與地球的極軸重合。該坐標系與地球緊密結(jié)合在一起，隨地球的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。大地坐標系衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系從微觀上來說，地球并非一個圓球體，而是近似橢球體，其極半徑約為6357km，赤道半徑約為6378km，相差21km，地球表面凸凹不平。大地水準面：假想的無潮汐、無溫差、無風、無鹽的海面。基準橢球：橢球面和大地水準面之間高度差的平方和最小。海拔高度：指該點實際地形與大地水準面之間的距離。大地水準面高度：該點大地水準面與基準橢球面之間的距離。地球上某點，常用經(jīng)度、緯度和高度來表示。大地坐標系衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系緯度：以赤道為基準，子午線在該點的法線與赤道面的交角為改點的緯度，緯度從赤道算起，向北向南都是0o-90o，位于赤道以北的點的緯度叫北緯，記為N；位于赤道以南的點的緯度稱南緯，記為S。。大地坐標系衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系子午線：子午線也叫經(jīng)線,是在地面上連接兩極的線，是人類為度量方便科學研究而假設(shè)出來的輔助線。經(jīng)度：公元1884年，國際上規(guī)定以通過英國倫敦近郊的格林尼治天文臺的經(jīng)線作為計算經(jīng)度的起點，即經(jīng)度零度零分零秒，也稱“本初子午線”。在它東面的為東經(jīng)，共180度；在它西面的為西經(jīng)，共180度。因為地球是圓的，所以東經(jīng)180度和西經(jīng)180度的經(jīng)線是同一條經(jīng)線。大地坐標系衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系子午線：子午線也叫經(jīng)線,是在地面上連接兩極的線，是人類為度量方便科學研究而假設(shè)出來的輔助線。經(jīng)度：公元1884年，國際上規(guī)定以通過英國倫敦近郊的格林尼治天文臺的經(jīng)線作為計算經(jīng)度的起點，即經(jīng)度零度零分零秒，也稱“本初子午線”。在它東面的為東經(jīng)，共180度；在它西面的為西經(jīng)，共180度。因為地球是圓的，所以東經(jīng)180度和西經(jīng)180度的經(jīng)線是同一條經(jīng)線。衛(wèi)星導航基礎(chǔ)知識衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動衛(wèi)星導航時間系統(tǒng)衛(wèi)星通信調(diào)制技術(shù)偽隨機噪聲碼主要內(nèi)容地理坐標系

東北天地理坐標系是載體水平和方位的基準，它的原點位于載體質(zhì)量中心在地球表面的投影點。地理坐標系不僅隨地球自轉(zhuǎn)相對慣性空間運動，而且還隨載體的運動而發(fā)生變化。衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系地心坐標系

實際上，在外力作用下，地球自轉(zhuǎn)軸在空間并不保持固定的方向,而是不斷發(fā)生變化。地軸的長期運動稱為歲差,而其周期運動則稱為章動。歲差和章動引起天極和春分點在天球上的運動，對恒星的位置有所影響。

衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系歲差

地球繞地軸旋轉(zhuǎn)，可以看做是巨大的陀螺旋轉(zhuǎn)，由于日月等天體的影響，類似于旋轉(zhuǎn)陀螺在重力場中進行運動（在旋轉(zhuǎn)速度減慢時，陀螺中心線會傾斜，中心線上的點做圓周運動），地球的旋轉(zhuǎn)軸在空間圍繞黃極發(fā)生緩慢旋轉(zhuǎn)形成以個倒圓錐體，其錐角等于黃赤交角23.5度，旋轉(zhuǎn)周期26000年，這種運動稱為歲差。衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系章動

月球繞地球旋轉(zhuǎn)的軌道稱為白道，由于白道對于黃道約5度傾斜，這使得月球產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的大小和方向不斷變化，從而導致地球旋轉(zhuǎn)軸在歲差的基礎(chǔ)上疊加18.6年的短周期圓周運動，振幅為9.21秒，這種現(xiàn)象稱為章動。衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系行星歲差

除太陽和月球的引力外，地球還受到太陽系內(nèi)其他行星的吸引，從而引起黃道面位置的不斷變化，這不僅使黃赤交角改變，而且還使春分點沿赤道產(chǎn)生一個微小的位移（其方向與日月歲差相反），春分點的這種位移稱為行星歲差。它可根據(jù)天體力學理論精確地計算出來，由已知的行星質(zhì)量和行星軌道要素的數(shù)據(jù)可算出，行星歲差使春分點沿赤道每年東進約0.″13。衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系地心坐標系

原點：地球質(zhì)心X軸：指向經(jīng)度零點Z軸：同國際協(xié)議地極CIP的極軸重合測量基本單位：標準的國際米衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系目的是建立一個固定的、統(tǒng)一的坐標系，它對于航天技術(shù)、遠程武器發(fā)射和地球科學研究等具有十分重要的作用。參心坐標系

建立方法：選用一個大小和形狀與地球相近、與本國地表最為接近的橢球作為基本參考面，選擇一參考點作為大地測量的參考點（稱為大地原點，非地球質(zhì)心），按橢球體短軸與地球自轉(zhuǎn)軸相平行，橢球面與本地區(qū)的大地水準面充分密合的條件，將橢球體在地球內(nèi)部的位置和方向確定下來。

適合本國或本地區(qū)的大地坐標系。

世界上100多個國家和地區(qū)已建立了200多個參心坐標系

衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系橢球體名稱年代(年)長半徑a(m)扁率1/

埃弗勒斯特（Euerest）18306377267300.80白塞爾（Bessel）18416377397299.15克拉克（Clarke）18806378249293.47海福特（Hayford）19106378388297.00克拉索夫斯基（Krasovsky）19406378245298.30費舍爾（Fischer）19606378166298.30卡拉（Kaula）19646378160298.25范士（Veis）19676378142298.225衛(wèi)星（Satellite）19756378135298.26IAG-75（IUGG推薦）19756378140298.257衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系地球橢球體主要參數(shù)表

不同大地坐標系之間的坐標轉(zhuǎn)換

布爾莎（M.Bursa）模型適用于地心坐標系之間的轉(zhuǎn)換莫洛金斯基（Molodensky）模型

適合于參心坐標系之間的轉(zhuǎn)換衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系常用坐標系實例

WGS-84坐標系1980年國家大地坐標系C801954年北京坐標系P54

PZ-90坐標系2000中國大地坐標系衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系WGS-84坐標系

原點：地球質(zhì)心Z

軸：指向BIH1984.0定義的協(xié)議地極（CTP）方向X軸：指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交點Y軸：與X軸、Z軸構(gòu)成右手直角坐標系

長半軸：a=6378137

2（m）橢球扁率：1/a

=298.257223563橢球第一偏心率：e2=0.00669437999013地球引力常數(shù)：GM=（39860050.6）

108（m3/s2）二階帶諧系數(shù)：

=（–484.16685

1.30）

10–9（rad/s）地球自轉(zhuǎn)角速度：ω=（72921150.1500）

10–11（rad/s）衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系1980年國家大地坐標系C80

原點:陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，簡稱西安原點，屬于參心坐標系橢球定位和定向條件：橢球短軸和地球質(zhì)心指向我國地極原點JYD1968.0的方向，起始大地子午面平行于格林尼治天文臺子午面，Y軸與X軸、Z軸構(gòu)成右手直角坐標系。在我國境內(nèi)，橢球面和大地水準面最佳密合。長半軸：a=6378140

5（m）橢球扁率：1/α=298.257地球引力常數(shù)：GM=（39860053）

108（m3/s2）二階帶諧系數(shù)：J2=（1082631）

10–8地球自轉(zhuǎn)角速度：ω=729211510–11（rad/s）衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系1954年北京坐標系P54

通過與原蘇聯(lián)1942年坐標系聯(lián)測而建立的參心坐標系

。長半軸：a=6378245（m）橢球扁率：1/α=298.3大地原點:前蘇聯(lián)的普爾科沃參考橢球：克拉索夫斯基橢球舊P54坐標：通過聯(lián)網(wǎng)的大地坐標計算，推算出北京點的坐標特點：參考橢球僅有兩個參數(shù)，橢球基準軸定向不明確，橢球面與我國大地水準面吻合不夠理想且點位坐標的精度不均勻。

新P54坐標系：C80內(nèi)的空間直角坐標系經(jīng)三個平移參數(shù)變換至克拉索夫斯基橢球中心。衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系PZ-90坐標系

Z軸：平北極（由國際天文聯(lián)合會和國際大地測量協(xié)會測定）X軸：地球赤道平面零經(jīng)度Y軸：與Z、X軸構(gòu)成右手直角坐標系。長半軸：a=6378136（m）橢球扁率：1/α=298.257839303地球引力常數(shù)：GM=3986004.4

108（m3/s2）二階帶諧系數(shù)：J2=10826310–8地球自轉(zhuǎn)角速度：ω=729211510–11（rad/s）衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系2000中國大地坐標系

2008年7月1日，我國正式啟動了2000中國大地坐標系(CGCS2000)，也稱2000國家大地坐標系，它的建立標志著我國大地基準邁入了現(xiàn)代大地坐標系行列。Z軸：國際地球自轉(zhuǎn)與參考系服務(wù)(IERS)參考極方向X軸：IERS參考子午面與過原點且同z軸正交的赤道面的交線Y軸：與Z、X軸構(gòu)成右手直角坐標系。2000中國大地坐標系與WGS84和ITRF在厘米級水平是兼容的，其實現(xiàn)精度約3厘米。衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系衛(wèi)星導航基礎(chǔ)知識主要內(nèi)容衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動衛(wèi)星導航時間系統(tǒng)衛(wèi)星通信調(diào)制技術(shù)偽隨機噪聲碼衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動

衛(wèi)星軌道分類衛(wèi)星飛行的水平速度叫第一宇宙速度，即環(huán)繞速度。衛(wèi)星只要獲得這一水平方向的速度后，不需要再加動力就可以繞地球飛行。這時衛(wèi)星的飛行軌跡叫衛(wèi)星軌道。如對于衛(wèi)星而言，可以把地球看成均質(zhì)的球體，它的引力場即為中心力場，其質(zhì)心為引力中心。要使衛(wèi)星在這個中心力場中作圓周運動，就是要使衛(wèi)星飛行的離心力正好抵消地心引力。如果速度稍大一些，則形成橢圓形軌道，如果達到逃逸速度，則為拋物線軌道，那時它將繞太陽飛行成為人造行星，如果達到第三宇宙速度，則為雙曲線軌道，與太陽一樣而繞銀河系中心飛行了。衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動

衛(wèi)星軌道六要素Y升交點赤經(jīng)Ω軌道傾角i近地點張角

真近點角Mf軌道長半軸a

近地點赤道平面軌道偏心率升交點

Ω衛(wèi)星rXωZiMfbΩ衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動

衛(wèi)星軌道分類形狀：圓形軌道（Circularorbit）橢圓軌道（Ellipticalorbit）傾角：赤道軌道（Equatorialorbit）極軌道（Polarorbit）

傾斜軌道（Inclinationorbit）高度：地球靜止軌道（GeostationaryEarthOrbit）

低地球軌道（LowEarthOrbit）

高地球軌道（HighEarthOrbit）

中地球軌道（MediumEarthOrbit）

衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動

衛(wèi)星軌道分類衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動

衛(wèi)星的無攝運動

忽略攝動力影響的理想情況下，衛(wèi)星在軌道上的運動稱為無攝運動，也稱為開普勒運動。

引力加速度:

地球?qū)πl(wèi)星的引力:

衛(wèi)星勻速圓周運動的向心力:

二體問題衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動

開普勒第一定律：

衛(wèi)星的運行軌道是一個橢圓，該橢圓的一個焦點與地球的質(zhì)心重合。遠地點近地點cca衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動

衛(wèi)星的無攝運動開普勒第二定律：衛(wèi)星的地心向徑，即地球質(zhì)心與衛(wèi)星質(zhì)心間的距離向量，在相同的時間內(nèi)所掃過的面積相等。

S2t0t1t2S1t1-t0=t2-t1S1=S2衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動

衛(wèi)星的無攝運動開普勒第三定律：衛(wèi)星運動周期的平方與軌道橢圓長半軸的立方之比為一常數(shù)，該常數(shù)等于地球引力常數(shù)GM的倒數(shù)。衛(wèi)星運動的平均角速度：

衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動

衛(wèi)星的無攝運動衛(wèi)星的受攝運動

衛(wèi)星在空間繞地球運行，除了受地球重力場的引力作用外，還將受到太陽、月亮和其它天體引力的影響，及太陽光壓、大氣阻力和地球潮汐力等因素的影響。必須建立各種攝動力模型，對衛(wèi)星軌道加以修正，以滿足精密定軌的要求。

衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動

攝動力對GPS衛(wèi)星的影響衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動

攝動源加速度（m/s2）軌道攝動（m）3小時弧段2日弧段地球的非對稱性5

10–5

2000

14000其他調(diào)和項3

10–75

80100

1500日月引力影響5

10–65

1501000

3000地球潮汐位固體潮1

10–9

0.5

1.0海洋潮汐1

10–9

0.0

2.0太陽輻射壓1

10–75

10100

800反照壓1

10–8

1.0

1.5地球引力場攝動力的影響地球的引力位模型：

導航衛(wèi)星的軌道較高，而隨高度的增加，地球非球性引力的影響迅速減小，所以只要應(yīng)用展開式的較少項數(shù)，便可以滿足確定導航衛(wèi)星軌道的精度要求。

為攝動位，其球諧函數(shù)展開式的一般形式：衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動

地球引力場攝動力的影響引起近地點在軌道面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)：開普勒橢圓在軌道平面內(nèi)定向的改變，從而引起近地點張角ω的緩慢變化。引起軌道平面在空間的旋轉(zhuǎn)：升交點赤經(jīng)的進動速度約為-0.03

/d(或-3.3km/d)衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動

日月引力對衛(wèi)星的攝動加速度

衛(wèi)星的地心向徑日、月的地心向徑日、月的質(zhì)量使導航衛(wèi)星在3h的弧段上產(chǎn)生約為50

150m的位置誤差

衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動

太陽光壓的影響太陽輻射壓對球形衛(wèi)星所產(chǎn)生的攝動加速度既與衛(wèi)星、太陽和地球之間的相對位置有關(guān)，也與衛(wèi)星表面的反射特性、衛(wèi)星的面積和質(zhì)量比有關(guān)。其間關(guān)系比較復雜，一般可近似表示為：太陽光壓對GPS衛(wèi)星產(chǎn)生的攝動加速度約為10-7m/s2量級，由此將使衛(wèi)星軌道在3h的弧段上產(chǎn)生510m的偏差。衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動

衛(wèi)星導航基礎(chǔ)知識主要內(nèi)容衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動衛(wèi)星導航時間系統(tǒng)衛(wèi)星通信調(diào)制技術(shù)偽隨機噪聲碼衛(wèi)星導航時間系統(tǒng)在衛(wèi)星測量中，跟蹤站對衛(wèi)星進行定軌時，在給出衛(wèi)星位置的同時，必須給出對應(yīng)的瞬間時刻。當要求GPS衛(wèi)星位置的誤差小于1cm時，相應(yīng)的時刻誤差應(yīng)小于2.6微秒。要準確地測定觀測站至衛(wèi)星的距離，必須精確地測定信號的傳播時間。如果要求距離誤差小于1cm時，則信號傳播時間的測定誤差應(yīng)小于0.03ns。因此，任何一個觀測量都必須給定取得該觀測量的時刻。衛(wèi)星導航時間系統(tǒng)含義：時間間隔和時刻時間間隔：客觀物質(zhì)運動過程所經(jīng)歷的時間歷程時刻：客觀物質(zhì)運動某一狀態(tài)發(fā)生的瞬間，通常以離開時間坐標軸原點的距離來表示。時間系統(tǒng)：原點（起始歷元）和測量尺度（時間的單位）

衛(wèi)星導航時間系統(tǒng)條件：運動的周期具有充分的穩(wěn)定性，即在不同時期該基準所表征的運動周期必須一致；周期運動必須具有復現(xiàn)性，要求在任何地方、任何時間，該基準所表征的運動周期在實驗中或觀測中可以復現(xiàn)。確定時間的基準1.地球自轉(zhuǎn)運動2.地球公轉(zhuǎn)運動3.諧波振蕩世界時（UniversalTime，UT）恒星時（SiderealTime，ST）平太陽時（MeanSolarTime，MT）世界時（UniversalTime，UT）歷書時（EphemerisTime，ET）原子時（AtomicTime，TA）協(xié)調(diào)世界時（CoordinateUniversalTime，UTC）GPS時間系統(tǒng)（GPST）GLONASS時間系統(tǒng)（GLONASST）分類衛(wèi)星導航時間系統(tǒng)世界時（UniversalTime，UT）

人類建立的第一個科學時間系統(tǒng)，以地球自轉(zhuǎn)運動為基礎(chǔ)。恒星時（SiderealTime，ST）以春分點為參考點，由春分點周日視運動確定恒星日。恒星時是地方時，在同一瞬間各地的恒星時不同。春分點受歲差和章動影響：真春分點真恒星時平春分點平恒星時

衛(wèi)星導航時間系統(tǒng)平太陽時（MeanSolarTime，MT）

以真太陽周日視運動的平均速度為基準。

19世紀末，紐康引進了一個假想的參考點——平太陽。它在天球赤道上作勻速運動，其速度與真太陽的平均速度相等。由此定義的時間系統(tǒng)稱為平太陽時。太陽時的基本單位是平太陽日，一個平太陽日包含24個平太陽小時。世界時（UniversalTime，UT）

以平子夜作為零時的格林尼治平太陽時，稱為世界時。

通常將地球按子午線劃分24個時區(qū)，每個時區(qū)以中央子午線的平太陽時為該區(qū)的區(qū)時。于是，零時區(qū)的平太陽時即為世界時。衛(wèi)星導航時間系統(tǒng)歷書時（EphemerisTime，ET）

描述天體運動方程式中采用的時間系統(tǒng)或天體星歷表中應(yīng)用的時間，稱為歷書時。

以地球公轉(zhuǎn)運動作為定義時間測量的基準。

19世紀末，紐康根據(jù)地球繞太陽的公轉(zhuǎn)運動編制了太陽星歷表，人們以此作為歷書時定義的基準。特點：理論上是一種均勻的時間尺度，實際測定比較困難，精度低，不連續(xù)（隨天文常數(shù)改變）。衛(wèi)星導航時間系統(tǒng)原子時（AtomicTime，TA）以物質(zhì)內(nèi)部原子運動的特征為基礎(chǔ)。由于地球自轉(zhuǎn)，與世界時不同步。尺度：位于海平面上的銫133原子基態(tài)兩個超精細能級在零磁場中躍遷輻射的電磁振蕩9192631770周所持續(xù)的時間，為一原子秒。

原點：1958年1月1日世界時零時的瞬間，與世界時銜接。實際原子時的原點：TA=UT2-0.0039s

衛(wèi)星導航時間系統(tǒng)以原子時秒長為基礎(chǔ)，在時刻上盡量接近于世界時的一種時間測量基準。協(xié)調(diào)世界時（CoordinateUniversalTime，UTC）

衛(wèi)星導航時間系統(tǒng)國際原子時(TempsAtomiqueInternational，TAI)

國際時間局通過對比國際上100多臺原子鐘(地方原子時)推算出的全世界統(tǒng)一的原子時。跳秒（leap

second）通常在6月30日或12月31日最后一秒；原點：1980年1月6日0時（與協(xié)調(diào)世界時UTC一致）尺度：與原子時秒長相等是否跳秒：不跳秒(與UTC存在時差)GPS時間系統(tǒng)（GPST）

GPST=TAI-19(s)GPST與國際原子時TAI時間差衛(wèi)星導航時間系統(tǒng)GPST與協(xié)調(diào)世界時UTC之間的差距隨時間逐漸增大，并將一直是秒的整數(shù)倍。GLONASS時間系統(tǒng)（GLONASST）

GLONASS時屬于原子時系統(tǒng)，其秒長與原子時秒長相同，并與莫斯科地區(qū)的協(xié)調(diào)世界時（UTC(SU)）保持一致。

GLONASST

=

UTC(SU)

+

03h.00min與GPST的不同：與UTC（SU）同步跳秒，因而GLONASS時與協(xié)調(diào)世界時沒有固定的整秒差值。

衛(wèi)星導航時間系統(tǒng)主要內(nèi)容衛(wèi)星導航系統(tǒng)常用坐標系衛(wèi)星軌道及衛(wèi)星在軌運動衛(wèi)星導航時間系統(tǒng)衛(wèi)星通信調(diào)制技術(shù)偽隨機噪聲碼衛(wèi)星通信調(diào)制技術(shù)衛(wèi)星導航頻段衛(wèi)星導航頻段的選擇影響導航系統(tǒng)的傳輸容量、發(fā)射功率、衛(wèi)星接收天線的大小，接收設(shè)備的復雜程度以及成本的高低。電波傳播衰減盡可能小天線接收的外界噪聲要小

選擇頻段的要求：頻率范圍波長符號用途3Hz~30kHz104~108m甚低頻VLF音頻、電話、數(shù)據(jù)終端長距離導航、時標30~300kHz103~104m低頻LF導航、信標、電力線通信300kHz~3MHz102~103m中頻MF調(diào)幅廣播、移動陸地通信、業(yè)余無線電3~30MHz10~102m高頻HF移動無線電話、短波廣播定點軍用通信、業(yè)余無線電30~300MHz1~10m甚高頻VHF電視、調(diào)頻廣播、空中管制、車輛、通信、導航無線電波頻率頻率范圍波長符號用途300MHz~3GHz10~100cm特高頻UHF微波接力衛(wèi)星空間通信、雷達3~30GHz1~10cm超高頻SHF微波接力衛(wèi)星空間通信、雷