最新GPS卫星定位原理及其应用卫星导航定位系统概论ppt课件.ppt

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1、GPS卫星定位原理及其应用卫星导航定位系统概论第一章卫星导航定位系统概论本章主要内容GPS含义卫星定位技术的发展简史GPS的组成GPS的特点及功能9/9/20212GPS的含义GPS的英文全称是NAVigationSatelliteTimingAndRanging/GlobalPositionSystem（卫星测时测距导航/全球定位系统），简称GPS有时也被称作NAVSTARGPS。根据Wooden1985年所给出的定义：NAVSTAR全球定位系统（GPS）是一个空基全天侯导航系统，它由美国国防部开发，用

2、以满足军方在地面或近地空间内获取在一个通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。9/9/20213GPS的特性GPS系统的完善受控于美国国防部GPS系统可提供精确导航导航精度约为10-20m全球信号覆盖24小时工作服务GPS系统可应用于民用及军事领域9/9/20217GPS的优势不受气候条件的限制无须通视要求可进行高精度大地测量能实现全天候运作省时省力经济效益明显坐标系统通用应用领域广泛具有竞争力的价格9/9/20218GPS的组成控制部分1个主控站5个监控站空间部分导航卫星:导航信息卫星时和卫星钟24颗

3、卫星20200Km用户设备部分接受卫星信号`9/9/20219空间部分赤道5524颗卫星分布在互为55度交角的6个轨道平面上，每个轨道面上布有4颗卫星卫星高约20200Km12小时绕轨道一周可见时间为4-5小时设计寿命为7.5年卫星种类区分Block1(一代),Block2,2A(二代),Block2R，2F(三代)9/9/202110GPS卫星24颗卫星(21+3)6个轨道平面55º轨道倾角20200km轨道高度(地面高度)12小时(恒星时)轨道周期5个多小时出现在地平线以上(每颗星)目前在轨实际运行的

4、卫星个数已经超过32颗9/9/202111卫星编号（1）顺序编号：按照GPS试验卫星发射时间的先后次序对卫星进行编号。（2）PRN编号：根据GPS卫星所采用的伪随机噪声码（PRN码）对卫星进行编号。在导航定位中，均采用PRN编号，这一规则一直沿用至今。（3）IRON编号：IRON为InterRangeOperationNumber的缩写，意思是内部距离操作码。IRON编号是美国加拿大组成的北美空军指挥部给定的一种随机号，以此识别所选择的目标。（4）NASA编号：这是美国航天局在其文件中给GPS试验卫星的编

5、号。（5）国际识别号：它的第一部分表示该卫星的发射年代，第二部分表示该年发射卫星的序列号，字母A表示发射的有效负荷。9/9/202112GPS卫星结构GPS卫星结构双叶对日定向太阳能电池帆板，全长5.33m，接受日光面积7.2m2。采用铝蜂巢结构，主体呈柱形，直径为1.5m多波束定向天线，这是一种由12个单元构成的条形波束螺旋天线阵，能发射L1和L2波段的信号，其波束方向图能覆盖约半个地球。在星体两端面上装有全向遥测遥控天线，用于与地面监控网通信。9/9/202113GPS卫星的核心部件微处理器导航电文存

6、储器高稳定度的原子频标伪噪声码发生器S波段接收机L波段双频发射机9/9/202114GPS卫星的作用1.接收和存储由地面监控站发来的导航信息。2.接收并执行监控站的控制指令。3.卫星上设有微处理机，进行部分必要的数据处理工作。4.通过星载的高精度铯钟和铷钟提供精密的时间标准。5.向用户发送定位信息。6.在地面监控站的指令下，通过推进器调整卫星的姿态和启用备用卫星。9/9/202115控制部分主控站负责收集由监控站传来的卫星跟踪数据并计算卫星星历和时间参数5个监控站负责对卫星伪距数据的观测，这一卫星跟踪监测

7、网用于确定卫星广播星历及卫星钟模式地面控制站负责向卫星注入信号9/9/2021165个地面控制站55HawaiiAscencionDiegoGarciakwajaleinColoradosprings一个主控站：科罗拉多•斯必灵司三个注入站：阿松森(Ascencion)迭哥•伽西亚(DiegoGarcia)卡瓦加兰(kwajalein)五个监测站=1个主控站+3个注入站+夏威夷(Hawaii)9/9/202117地面监控系统工作流程主控站注入站监测站ＧＰＳ用户Ｓ波段原始数据星历、时钟数据、监控数据L1L

8、2波段9/9/202118GPS地面监控系统流程图GPS卫星GPS卫星接收机调制解调器铯钟气象传感器监测站观测星历与时钟主控站计算误差编算注入导航电文调制解调器高功率放大器指令发生器数据存储器和外部设备注入站数据处理机数据处理机L1L2S波段GPS地面监控系统的流程图9/9/202119地面监控系统执行的任务1.数据采集。2.编辑导航电文。3.诊断功能。4.调整卫星。主控站：监测站：为主控站提供卫星的观测数据。注入站：将主控站