GPS卫星定位系统.ppt

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1、但是这里是哪里但是这里是哪里?我们为什么需要导航我们为什么需要导航?你就在这里你就在这里.我在哪?GPSGPS观测量的基本概念观测量的基本概念 无论采取何种无论采取何种GPS定位方法，都是通过观测定位方法，都是通过观测GPS卫星而获得某种观测量来实现的。卫星而获得某种观测量来实现的。GPS卫星信号卫星信号含有多种定位信息，根据不同的要求，可以从中含有多种定位信息，根据不同的要求，可以从中获得不同的观测量，主要包括：获得不同的观测量，主要包括：根据码相位观测得出的伪距。根据码相位观测得出的伪距。根据载波相位观测得出的伪距。根据载波相位观测得出的伪距。由积分多普勒计数得出的伪距。由积分多普勒计数得

2、出的伪距。由干涉法测量得出的时间延迟。由干涉法测量得出的时间延迟。GPSGPS观测量的基本概念观测量的基本概念 采用积分多普勒计数法进行定位时，所需观测时采用积分多普勒计数法进行定位时，所需观测时间较长，一般数小时，同时观测过程中，要求接间较长，一般数小时，同时观测过程中，要求接收机的震荡器保持高度稳定。干涉法测量时，所收机的震荡器保持高度稳定。干涉法测量时，所需设备较昂贵，数据处理复杂。需设备较昂贵，数据处理复杂。这两种方法在这两种方法在GPS定位中，尚难以获得广泛应用。定位中，尚难以获得广泛应用。目前广泛应用的基本观测量主要有码相位观测量目前广泛应用的基本观测量主要有码相位观测量和载波相位

3、观测量。和载波相位观测量。GPS卫星定位系统第一节、GPS系统的组成GPSGPS定位系统定位系统GPS卫星卫星（空间星座部分）（空间星座部分）地面监控系统地面监控系统（地面监控部分）（地面监控部分）GPS接收机接收机（用户部分）（用户部分）24颗卫星1个主控站3个注入站5个监测站各型GPS接收机1、空间星座部分24颗卫星颗卫星(21+3)6个轨道平面个轨道平面 55轨道倾角轨道倾角 2万万km轨道高度轨道高度(地面高度地面高度)12小时小时(恒星时恒星时)轨道周期轨道周期 5个多小时出现在地平线以上个多小时出现在地平线以上(每颗星每颗星)GPS卫星星座的功能主要包括：主要包括：（1）接收和存储

4、由地面监控站发来的导航信息，接收并执行）接收和存储由地面监控站发来的导航信息，接收并执行监控站的控制指令；监控站的控制指令；（2）卫星上设有微处理机，进行部分必要的数据处理工作；）卫星上设有微处理机，进行部分必要的数据处理工作；（3）通过星载的高精度铷钟、铯钟产生基准信号和提供精密）通过星载的高精度铷钟、铯钟产生基准信号和提供精密的时间标准；的时间标准；（4）向用户发送导航定位信号。包括：）向用户发送导航定位信号。包括：两种载波（两种载波（L1 和和L2）调制在调制在L1上的伪噪声码上的伪噪声码C/A码（码（Coarse Acquisition Code粗捕获码）粗捕获码）调调制在制在L1和和

5、L2上的伪噪声上的伪噪声P码码(Precise Code精码精码)（5）在地面监控站的指令下，通过推进器调整卫星的姿态和）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。启用备用卫星。2、地面监控部分地面监控部分主要包括：地面监控部分主要包括：一个主控站一个主控站：科罗拉多科罗拉多 斯必灵司斯必灵司三个注入站：三个注入站：阿松森（阿松森（A Ascencionscencion)迭哥迭哥 伽西亚伽西亚(Diego Garcia(Diego Garcia）卡瓦加兰卡瓦加兰(kwajalein)(kwajalein)五个监测站五个监测站=1 1个主控站个主控站+3+3个注入站个注入站+

6、夏威夷（夏威夷（HHawaiiawaii)5555夏威夷阿松森阿松森迭哥迭哥伽西亚伽西亚卡瓦加兰卡瓦加兰科罗拉多斯必灵司地面主控站的作用地面主控站的作用主控站的作用主控站的作用 收集数据收集数据 数据处理数据处理 监测与协调监测与协调 控制卫星控制卫星 2、地面监控部分地面监控站的作用地面监控站的作用2、地面监控部分监控站监控站伪距伪距导航数据导航数据气象数据气象数据卫星状态数据卫星状态数据主控站主控站测测传送传送注入站的作用注入站的作用:注注入入站站的的主主要要作作用用是是将将主主控控站站需需传传输输给给卫卫星星的的资资料料以以既既定定的的方方式式注注入入到到卫卫星星存存储储器器中中，供供卫

7、卫星星向向用用户户发发送。送。3 3、用户接收部分、用户接收部分天线天线天线天线前置放大器前置放大器前置放大器前置放大器GPSGPS信号接收机信号接收机 射电部分射电部分射电部分射电部分微处理器微处理器微处理器微处理器电源部分电源部分电源部分电源部分数据存器数据存器数据存器数据存器显示控制器显示控制器显示控制器显示控制器供电供电信号信号信息信息命令命令数据数据供电，控制供电，控制供电供电数据数据控制控制 AshtechAshtechAshtechAshtech map 330 map 330 map 330 map 3303、用户接收部分按按用途用途按携带形式按携带形式 按工作原理按工作原理

8、按载波频率按载波频率 G GP PS S信信号号接接收收机机分分类类 导航型、测地型和授时型导航型、测地型和授时型 码接收机和无码接收机码接收机和无码接收机 单频接收机和双频接收机单频接收机和双频接收机 袖珍式、背负式、车载式、袖珍式、背负式、车载式、舰用式、空（飞机）载式、舰用式、空（飞机）载式、弹载式和星载式弹载式和星载式 GPS卫星信号GPSGPS卫星信号由载波、测距码和导航电文三部分组成卫星信号由载波、测距码和导航电文三部分组成一、GPS卫星信号的内容 第二节、GPS卫星信号GPSGPS载波信号载波信号L L1 1载波载波GPSGPS的测距码的测距码C/AC/A码码P P码码导航导航电

9、文电文卫星的星历卫星的星历卫星工作状态卫星工作状态时间系统时间系统卫星钟运行状态卫星钟运行状态轨道摄动改正轨道摄动改正大气折射改正大气折射改正L L2 2载波载波GPSGPS卫卫星星信信号号二、测距码的产生第二节、GPS卫星信号 C/AC/A码码率为码码率为1.023MHz1.023MHz，周期为周期为1ms1ms，一周一周期内有期内有10231023个码位。个码位。C/AC/A码由两个码由两个1023bit1023bit的伪的伪随机码和的乘积构成的随机码和的乘积构成的GoldGold码。码。C/AC/A码形成方框图码形成方框图 三、导航电文三、导航电文 GPSGPS卫星的导航电文主要包括卫星星历、时钟改正、电卫星的导航电文主要包括卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态和离层时延改正、工作状态和C/AC/A码转换到捕获码转换到捕获P P码的信息。码的信息。将这些信息以数据，即以二进制码的形式向用户发送，将这些信息以数据，即以二进制码的形式向用户发送，所以导航电文又称为数据码，即所以导航电文又称为数据码，即DD码。码。第二节、GPS卫星信号第二节、GPS卫星信号123451234567891030s6s0.02s0.6s25页10个字30比特导航电文的基本构成导航电文的基本构成