衛(wèi)星應(yīng)用概論導(dǎo)航衛(wèi)星

1、1,衛(wèi)星應(yīng)用概論,－ 衛(wèi)星導(dǎo)航,武漢大學(xué) 測繪學(xué)院 黃勁松,2,1. 概述,3,概述,導(dǎo)航定義安全、高效地從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的方法或科學(xué)。要求了解的信息起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置由起點(diǎn)到終點(diǎn)需要經(jīng)過的路徑當(dāng)前的位置所需工具定位的方法或工具（系統(tǒng)）地圖,4,概述,導(dǎo)航簡史導(dǎo)航的起源航海導(dǎo)航方法羅盤天文導(dǎo)航雷達(dá)導(dǎo)航地基無線電導(dǎo)航慣性導(dǎo)航衛(wèi)星導(dǎo)航,5,2.地基無線電導(dǎo)航系統(tǒng),6,地基無線電導(dǎo)航系統(tǒng),無線電導(dǎo)航無線電導(dǎo)航

2、利用無線電設(shè)備測定船舶、飛機(jī)及其它運(yùn)動(dòng)載體的地理坐標(biāo)，引導(dǎo)它們有目的地從一地向另一地運(yùn)動(dòng)的一門技術(shù)。地基無線電導(dǎo)航無線電導(dǎo)航信號發(fā)射臺(tái)安設(shè)在地球表面的導(dǎo)航系統(tǒng)，稱為地基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)?？栈鶡o線電導(dǎo)航若將無線電導(dǎo)航信號發(fā)射臺(tái)安置在人造地球衛(wèi)星上，就構(gòu)成導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)。,7,地基無線電導(dǎo)航系統(tǒng),常用地基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)無線電導(dǎo)航臺(tái)康索爾(CONSOL)VOR(VHF Omni-Range)雙曲無線電導(dǎo)航系統(tǒng)羅蘭C（Loran

3、-C – LOng RAnge Navigation) 奧米伽導(dǎo)航系統(tǒng)（ OMEGA Navigation System ）塔康（TACAN – Tactical Air Navigation，TACAN）,8,地基無線電導(dǎo)航系統(tǒng),無線電導(dǎo)航臺(tái)原理無線電導(dǎo)航臺(tái)向外發(fā)射信號，用戶接收該信號以確定到導(dǎo)航臺(tái)的方向或方向及距離。特點(diǎn)純定向型用戶設(shè)備無線電定向儀，又被稱為無線電羅盤,9,地基無線電導(dǎo)航系統(tǒng),無線電導(dǎo)航臺(tái)實(shí)用系統(tǒng)

4、康索爾（CONSOL）信號頻率300 kHz/1 km3個(gè)間隔1公里排成一行的固定天線天線生成復(fù)雜的信號，可用于確定到信標(biāo)方向甚高頻全向(無線電)信標(biāo)，伏爾，VHF Omni-Range (VOR)信號110 MHz / 2.73 m2個(gè)天線，一個(gè)固定全向天線，一個(gè)旋轉(zhuǎn)窄波束天線在天線北邊，兩個(gè)信號的相位同相，在天線南部，兩個(gè)信號的相位反相，其余方向可根據(jù)兩個(gè)信號的相位差得出,CONSOL,VOR,10,地基無線電導(dǎo)航系

5、統(tǒng),羅蘭C（Loran-C – LOng RAnge Navigation) 特點(diǎn)遠(yuǎn)程導(dǎo)航系統(tǒng) 采用脈沖相位雙曲面定位原理工作頻率是90KHz~110KHz（該波段有地波和天波兩種傳播方式）地波定位的作用距離為2000km左右波定位的作用距離是4000km地波定位精度為460m（2?），重復(fù)測量和相對定位精度為18~90 m（2?）缺陷羅蘭C臺(tái)鏈覆蓋地區(qū)有限（圖3-2），定位精度也較低,11,地基無線電導(dǎo)航系統(tǒng),羅蘭

6、C（Loran-C – LOng RAnge Navigation) 工作原理系統(tǒng)構(gòu)成：羅蘭C臺(tái)鏈 – 一個(gè)主站，若干輔站工作方式：按精確的時(shí)間間隔，循環(huán)輪流發(fā)送脈沖信號，主站每次9個(gè)脈沖，輔站每次8個(gè)脈沖，通過接收主、輔脈沖，確定到主、輔站的距離差定位方法：雙曲定位,12,地基無線電導(dǎo)航系統(tǒng),羅蘭C（Loran-C – LOng RAnge Navigation) 工作原理系統(tǒng)要求：主、輔站間精確的時(shí)間同步 – 利用原

7、子鐘,Loran-C接收機(jī)及天線,Loran-C信號發(fā)射機(jī)（2001）,13,地基無線電導(dǎo)航系統(tǒng),羅蘭C（Loran-C – LOng RAnge Navigation) Loran-C臺(tái)鏈的覆蓋,14,地基無線電導(dǎo)航系統(tǒng),奧米伽（OMECA）特點(diǎn)OMEGA Navigation System甚低頻超遠(yuǎn)程導(dǎo)航系統(tǒng)采用相位雙曲面定位原理其工作頻率為10.2KHz~13.6KHz作用距離可達(dá)15000km定位精度為3.7~

8、7.4km(2?)，相對定位精度約為460m(2)美國海軍和海岸警衛(wèi)隊(duì)聯(lián)合研制，而由美國海岸警衛(wèi)隊(duì)控制的；主要用于跨洋航行的船舶和在海岸上空飛行的飛機(jī)導(dǎo)航。,15,地基無線電導(dǎo)航系統(tǒng),奧米伽（OMECA）系統(tǒng)組成8個(gè)奧米伽地面發(fā)射臺(tái):NORWAY (A), LIBERIA (B), HAWAII (C), NORTH DAKOTA (D), LA REUNION (E) ARGENTINA (F), AUSTRALIA (G)

9、AND JAPAN (H)1997年9月30日0300UT停止服務(wù),16,地基無線電導(dǎo)航系統(tǒng),塔康（TACAN）特點(diǎn)塔康（Tactical Air Navigation/戰(zhàn)術(shù)航空導(dǎo)航，TACAN），由美國國防部（DOD）和美國聯(lián)邦航空局（FAA）聯(lián)合研制和管理的航空戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)；它用地面應(yīng)答站給出飛機(jī)的方位角和距離，其測量精度分別為l度左右和185m(2?)。,17,地基無線電導(dǎo)航系統(tǒng),塔康（TACAN）工作原理地面旋轉(zhuǎn)

10、天線發(fā)送含有方位信息的信號用于定向機(jī)載設(shè)備與地面接收機(jī)進(jìn)行應(yīng)答通信確定距離,18,地基無線電導(dǎo)航系統(tǒng),地基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)的缺陷精度低系統(tǒng)覆蓋區(qū)域受限,19,3.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組成及其分類,20,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組成及其分類,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組成導(dǎo)航衛(wèi)星(星座)/空間部分Space Segment空中的無線信標(biāo)臺(tái)地面支持網(wǎng)/地面部分Ground Segment衛(wèi)星跟蹤、控制、導(dǎo)航電文編算用戶設(shè)備/用戶部分User Seg

11、ment接收導(dǎo)航定位信號,21,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組成及其分類,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的作用定位測速授時(shí),22,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組成及其分類,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的類型（按工作原理）多普勒型（距離差）工作原理：通過測定多普勒頻移進(jìn)行導(dǎo)航定位，屬雙曲定位特點(diǎn)：信號結(jié)構(gòu)簡單缺點(diǎn)：定位精度低，無法進(jìn)行瞬時(shí)定位距離型工作原理：通過測定距離進(jìn)行導(dǎo)航定位，屬距離交會(huì)定位特點(diǎn)：定位精度高，可進(jìn)行瞬時(shí)定位,多普勒型衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理,23,衛(wèi)星導(dǎo)航系

12、統(tǒng)的組成及其分類,距離型衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理,24,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組成及其分類,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的類型（按測量方式）被動(dòng)式/無源測量方式：用戶接收設(shè)備只接收導(dǎo)航定位信號，不發(fā)送用于導(dǎo)航定位的信號特點(diǎn)：用戶容量無限制，保密安全性好主動(dòng)式/有源測量方式：用戶接收設(shè)備向外發(fā)送導(dǎo)航定位用的信號（應(yīng)答衛(wèi)星信號或主動(dòng)發(fā)射信號）缺點(diǎn)：用戶容量有限制，保密安全性差,一種主動(dòng)式衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),25,4.衛(wèi)星導(dǎo)航定位的誤差源,26,衛(wèi)星導(dǎo)航定位的誤

13、差源,與衛(wèi)星有關(guān)的誤差衛(wèi)星軌道誤差衛(wèi)星鐘差相對論效應(yīng)與傳播途徑有關(guān)的誤差電離層延遲對流層延遲多路徑效應(yīng)與接收設(shè)備有關(guān)的誤差接收機(jī)天線相位中心的偏移和變化接收機(jī)鐘差接收機(jī)內(nèi)部噪聲,27,5.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用,28,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用,軍事單兵作戰(zhàn)戰(zhàn)機(jī)、艦只、車輛導(dǎo)航武器制導(dǎo)聯(lián)合制導(dǎo)攻擊武器（JDAM - JOINT DIRECT ATTACK MUNITION）,29,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用,交通領(lǐng)域在民用航

14、空方面，可用于：在航途中、導(dǎo)航、進(jìn)場、著陸和地面引導(dǎo)飛行的不同階段。在水路方面，可用于：船載導(dǎo)航，包括海洋和沿岸導(dǎo)航、進(jìn)港、港口調(diào)度和內(nèi)陸水路導(dǎo)航.在陸路方面，可用于車載導(dǎo)航、出租車、貨車、公共汽車的車隊(duì)管理、以及輔助駕駛等。,30,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用,交通領(lǐng)域在鐵路方面，可用于列車控制、列車管理、編組管理、跟蹤測量和旅客信息服務(wù)等方面受益。在人員貨物控制方面，可用于貨物或人員的監(jiān)視控。,31,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用,能源領(lǐng)域精密

15、定時(shí)，用于優(yōu)化電力在輸電線路中的傳送。對分布在電力網(wǎng)中的大量設(shè)備進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)視，由這些設(shè)備所獲取的信息在線路處線中斷或網(wǎng)絡(luò)發(fā)生問題時(shí)可被用于進(jìn)行系統(tǒng)修復(fù)。水、陸地震勘探。精確確定井位及相關(guān)設(shè)施的位置及平臺(tái)的方向。,32,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用,金融、銀行和保險(xiǎn)用于在線金融交易，如時(shí)間戳記、基于時(shí)間的加密。用于保險(xiǎn)方面，如控制和追蹤貴重貨物的方法。,33,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用,農(nóng)業(yè)與漁業(yè)監(jiān)控化肥、除草劑和殺蟲劑的施放，以對低產(chǎn)地塊進(jìn)

16、行補(bǔ)充并控制雜草和蟲害（精細(xì)農(nóng)業(yè)）。正常產(chǎn)量監(jiān)控，用于維護(hù)農(nóng)業(yè)環(huán)境。船舶導(dǎo)航、定位，魚資源監(jiān)視。確認(rèn)漁船在指定水域作業(yè)，以防止侵入他國水域。建立或提高農(nóng)業(yè)用地管理登記的方法。,34,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用,個(gè)人導(dǎo)航將定位和通信集成。基于位置的服務(wù)（LBS），對移動(dòng)主叫者的位置了解以便提供合適的信息。可以根據(jù)諸如有關(guān)附近的旅館、飯店和劇院信息以及天氣預(yù)報(bào)等所選服務(wù)自動(dòng)定制發(fā)送到用戶手機(jī)上的數(shù)據(jù)。判定主叫者的位置，其位置將被自動(dòng)確

17、定并被報(bào)告給最近的緊急服務(wù)單位。人員跟蹤是另外一種應(yīng)用，在該應(yīng)用中能夠更有效地對外勤人員進(jìn)行協(xié)調(diào)，包括訪問患者的醫(yī)護(hù)人員和社會(huì)福利人員、警察、消防員、商業(yè)人員。該項(xiàng)服務(wù)能廣泛用于控制和協(xié)調(diào)群體活動(dòng)。提高上學(xué)途中學(xué)童的安全性。,35,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用,搜救及危機(jī)處理提高搜救能力。危機(jī)處理的快速反應(yīng)及相應(yīng)資源高效利用，例如對于森林火葬的有效反應(yīng)是盡早呼救并得到火災(zāi)發(fā)生地可靠而精確的位置。治安和緊急服務(wù)需要了解力量部署可靠而準(zhǔn)確位置，

18、以便對他們進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)。其它危機(jī)情況，包括洪水、海難、井噴、地震和人道救援行動(dòng)。,36,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用,工程應(yīng)用測量定位放樣形變監(jiān)測水道測量GIS數(shù)據(jù)采集,37,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用,環(huán)境監(jiān)測、減災(zāi)防災(zāi)、科學(xué)研究污染范圍確定、肇事船只追蹤地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測地面沉降監(jiān)測,38,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用,環(huán)境監(jiān)測、減災(zāi)防災(zāi)、科學(xué)研究大氣監(jiān)測（電離層、水汽）地球重力場,39,6.國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),40,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>子

19、午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)系統(tǒng)簡介全稱：海軍導(dǎo)航系統(tǒng)（NNSS – Navy Navigation Satellite System）由于采用極軌道，故也被稱為Transit（子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）由約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室(APL)設(shè)計(jì)研制屬多普勒型的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)有時(shí)又被稱為多普勒系統(tǒng)1964年1月建成1967年7月解密供民用,41,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間部分衛(wèi)星

20、：OSCAR（1963）NOVA（1979）衛(wèi)星星座 6顆衛(wèi)星6個(gè)極軌道面軌道高度1075km信號頻率14.9996MHz ? 30 = 149.988MHz頻率24.9996MHz ? 80 = 399.968MHz星歷（廣播星歷）,子午衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星星座,子午衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星,42,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)地面控制部分跟蹤站計(jì)算中心注入站控制中心海軍天文臺(tái)用戶部分

21、多普勒接收機(jī)天線及前置放大器接收單元微機(jī)或微處理器輸出設(shè)備,多普勒接收機(jī),43,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位方法單點(diǎn)定位方法：在一個(gè)站上用一臺(tái)接收機(jī)對衛(wèi)星進(jìn)行觀測，進(jìn)而求得該站的地心坐標(biāo)的方法。精度：廣播星歷100次衛(wèi)星通過3~5m，精密星歷40次衛(wèi)星通過0.5~1m特點(diǎn)：方法簡單，瞬時(shí)定位，定位精度低。,多普勒單點(diǎn)定位,44,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),子午衛(wèi)星導(dǎo)航系

22、統(tǒng)定位方法聯(lián)測定位方法：在兩個(gè)測站上同時(shí)對衛(wèi)星進(jìn)行測量，進(jìn)而求出這兩站間的相對位置的定位方法。精度： ，D為站間距，n為衛(wèi)星通過次數(shù)特點(diǎn)：可消除公共誤差或其影響，定位精度高。,多普勒聯(lián)測定位,45,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位方法短弧法定位方法：在單點(diǎn)定位和聯(lián)測定位中都把衛(wèi)星星歷視為已知值而固定下來。在短弧

23、法平差中卻將其視為未知參數(shù)，通過平差計(jì)算同時(shí)求得精確的衛(wèi)星軌道及測站坐標(biāo)和其它參數(shù)。精度：廣播星歷，200~1000km，達(dá)0.5~1m特點(diǎn)：算法復(fù)雜，當(dāng)觀測時(shí)間長，站間距離遠(yuǎn)時(shí)，定位精度高。,46,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)系統(tǒng)的局限性一次定位所需時(shí)間長不是一個(gè)連續(xù)的導(dǎo)航定位系統(tǒng)所有衛(wèi)星都使用相同頻率的信號，未采用多址通訊技術(shù)，接收機(jī)在同一時(shí)間只能對一顆衛(wèi)星進(jìn)行觀測導(dǎo)航定位精度低衛(wèi)星和接

24、收機(jī)的鐘頻穩(wěn)定度不高衛(wèi)星信號頻率低，不利于消除電離層折射衛(wèi)星軌道低，不利于獲得高精度的軌道,47,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),前蘇聯(lián)類似的系統(tǒng)前蘇聯(lián)海軍于1965年開始也建立了一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，稱之為CICADA軍用系統(tǒng)PARUS民用系統(tǒng)Tsikada,TSYKLON (或TSIKLON）衛(wèi)星,48,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>全球定位系統(tǒng)（GPS）,全球定位系統(tǒng)（GPS）概況NAVigation Satelli

25、te Timing And Ranging Global Positioning System – NAVSTAR GPS。美國建立坐標(biāo)參照系：WGS-84時(shí)間系統(tǒng)：GPST,49,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>全球定位系統(tǒng)（GPS）,全球定位系統(tǒng)（GPS）發(fā)展簡史史1973年12月，DoD批淮進(jìn)行研制，總投資300億美元．系統(tǒng)研制和建立分方案論證、工程研制和生產(chǎn)作業(yè)等三個(gè)階段 1978年2月22日，第一顆GPS試驗(yàn)衛(wèi)星的發(fā)射成功

26、，標(biāo)志著工程研制階段的開始，1989年2月14日，第一顆GPS工作衛(wèi)星的發(fā)射成功，宣告GPS系統(tǒng)進(jìn)入了生產(chǎn)作業(yè)階段。1991年，在海灣戰(zhàn)爭中，GPS首次大規(guī)模用于實(shí)戰(zhàn)。1993年6月（12月8日宣布）系統(tǒng)達(dá)到初始運(yùn)行能力（IOC - Initial Operational Capability）。1995年4月27日（7月17日宣布），系統(tǒng)達(dá)到全運(yùn)行能力（FOC - Full Operational Capability）。1

27、999年1月25日，美國宣布，將斥資40億美圓，進(jìn)行GPS現(xiàn)代化。2000年5月1日，美國宣布，GPS停止實(shí)施SA – 一種人為降低GPS導(dǎo)航定位精度的措施。（實(shí)際停止實(shí)施SA是5月2日）。,50,,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>全球定位系統(tǒng)（GPS）,全球定位系統(tǒng)（GPS）GPS的系統(tǒng)組成,空間部分,地面監(jiān)控部分,用戶部分,GPS,51,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>全球定位系統(tǒng)（GPS）,全球定位系統(tǒng)（GPS）GPS衛(wèi)星星座設(shè)計(jì)星座2

28、1(工作衛(wèi)星)+3(活動(dòng)的備用衛(wèi)星)軌道6個(gè)軌道面平均軌道高度20200km軌道傾角55?周期11h 58min（顧及地球自轉(zhuǎn)，地球-衛(wèi)星的幾何關(guān)系每天提前4min重復(fù)一次） 特點(diǎn)保證在任何時(shí)刻，高度角15?以上，能同時(shí)觀測到4至8顆衛(wèi)星當(dāng)前星座29顆,52,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>全球定位系統(tǒng)（GPS）,全球定位系統(tǒng)（GPS）GPS衛(wèi)星星座,53,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>全球定位系統(tǒng)（GPS）,全球定位系統(tǒng)（GPS

29、） GPS衛(wèi)星作用：接收、存儲(chǔ)導(dǎo)航電文生成用于導(dǎo)航定位的信號（測距碼、載波）發(fā)送用于導(dǎo)航定位的信號（采用雙相調(diào)制法調(diào)制在載波上的測距碼和導(dǎo)航電文）接受地面指令，進(jìn)行相應(yīng)操作其他特殊用途，如通訊、監(jiān)測核暴等。 主要設(shè)備太陽能電池板原子鐘（2臺(tái)銫鐘、2臺(tái)銣鐘）信號生成與發(fā)射裝置,54,全球定位系統(tǒng)（GPS）GPS衛(wèi)星的類型試驗(yàn)衛(wèi)星：Block Ⅰ工作衛(wèi)星：Block ⅡBlock Ⅱ：存儲(chǔ)星歷能力為14天，具有

30、SA和AS地能力Block ⅡA （Advanced）：衛(wèi)星間可相互通訊，存儲(chǔ)星歷能力為180天，SV35和SV36帶有激光反射棱鏡Block ⅡR （Replacement/Replenishment）：衛(wèi)星間可相互跟蹤相互通訊Block ⅡF（Follow On）：新一代的GPS衛(wèi)星,增設(shè)第三民用頻率,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>全球定位系統(tǒng)（GPS）,55,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>全球定位系統(tǒng)（GPS）,全球定位系統(tǒng)（GPS）

31、GPS衛(wèi)星,56,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>全球定位系統(tǒng)（GPS）,全球定位系統(tǒng)（GPS）當(dāng)前的GPS衛(wèi)星狀態(tài),GPS OPERATIONAL ADVISORY 269SUBJ: GPS STATUS 26 SEP 20051. SATELLITES, PLANES, AND CLOCKS (CS=CESIUM RB=RUBIDIUM):A. BLOCK I : NONE B. BLOCK II: P

32、RNS 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15 PLANE : SLOT F6, D7, C2, D4, B4, C1, C4, A3, A1, E3, D2, F3, F1, D5 CLOCK : CS, RB, CS, RB, RB, RB, RB, CS, CS, CS, RB, RB, RB, CS BLOCK II: PR

33、NS 16, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 PLANE : SLOT B1, E4, C3, E1, D3, E2, F4, D1, A2, F2, A4, B3, F5, B2 CLOCK : RB, RB, RB, RB, RB, RB, RB, CS, CS, RB, CS, RB, RB, RB BLOCK II: PRN

34、S 31 PLANE : SLOT C5 CLOCK : CS,57,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>全球定位系統(tǒng)（GPS）,全球定位系統(tǒng)（GPS）地面監(jiān)控部分 （Ground Segment）組成主控站：1個(gè)監(jiān)測站：5個(gè)注入站：3個(gè)通訊與輔助系統(tǒng),58,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>全球定位系統(tǒng)（GPS）,全球定位系統(tǒng)（GPS）地面監(jiān)控部分 （Ground Segment）分布,59,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)&

35、gt;全球定位系統(tǒng)（GPS）,全球定位系統(tǒng)（GPS）地面監(jiān)控部分 （Ground Segment）作用主控站管理、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)星鐘改正數(shù)等調(diào)整衛(wèi)星狀態(tài)調(diào)度衛(wèi)星監(jiān)測站對衛(wèi)星進(jìn)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)航電文和指令等通訊與輔助系統(tǒng)負(fù)責(zé)各部分間的通訊及數(shù)據(jù)傳送,60,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>全球定位系統(tǒng)（GPS）,全球定位系統(tǒng)（GPS）

36、用戶部分（User Segment）組成用戶接收設(shè)備接收設(shè)備GPS信號接收機(jī)其它儀器設(shè)備,61,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>全球定位系統(tǒng)（GPS）,全球定位系統(tǒng)（GPS）用戶部分（User Segment）GPS信號接收機(jī)的組成天線單元帶前置放大器接收天線接收單元信號通道存儲(chǔ)器微處理器輸入輸出設(shè)備電源,天線單元,接收單元,62,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>全球定位系統(tǒng)（GPS）,63,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>

37、全球定位系統(tǒng)（GPS）,全球定位系統(tǒng)（GPS）GPS衛(wèi)星信號的組成部分載波（Carrier）L1L2測距碼（Ranging Code）C/A碼（目前只被調(diào)制在L1上）P(Y)碼（被分別調(diào)制在L1和L2上）衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文（Message）,64,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>GLONASS,GLONASS簡介GLONASS – GLObal NAvigation Satellite System俄羅斯的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

38、1976年蘇聯(lián)決定建立GLONASS系統(tǒng)坐標(biāo)參照系：PZ-90時(shí)間系統(tǒng)：UTC（SU）,65,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>GLONASS,GLONASS系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座（空間段）地基控制設(shè)施（控制段）用戶設(shè)備（用戶段）,66,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>GLONASS,GLONASSGLONASS的衛(wèi)星星座,67,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>GLONASS,GLONASSGLONASS的衛(wèi)星星座第一顆衛(wèi)星于1982年發(fā)射升空。原

39、計(jì)劃1991年成為一個(gè)完全運(yùn)行系統(tǒng)，但直到1995/1996年星座才部署完成。衛(wèi)星GLONASS：壽命3年（過去）GLONASS-M：壽命7年（當(dāng)前）GLONASS-K：壽命10年（將來）,68,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>GLONASS,1.STATUS Information Group GLONASS Constellation Status (

40、September 26, 2005) GLONASS Cosmos Plane/ Frequ. Launch Intro Status Outagenumber number slot chann. date date date796 2413 1/01 02 26.12.2004 06.02.2

41、005 operating 794 2402 1/02 01 10.12.2003 02.02.2004 operating 789 2381 1/03 12 01.12.2001 04.01.2002 operating 795 2403 1/04 06 10.12.20

42、03 30.01.2004 operating 711 2382 1/05 02 01.12.2001 15.04.2003 operating 701 2404 1/06 01 10.12.2003 09.12.2004 operating 712 2411 1/07 26.12.2004

43、 .797 2412 1/08 06 26.12.2004 06.02.2005 operating 787 2375 3/17 05 13.10.2000 04.11.2000 operating 783 2374 3/18 10 13.1

44、0.2000 05.01.2001 operating 792 2395 3/21 05 25.12.2002 31.01.2003 operating 791 2394 3/22 10 25.12.2002 10.02.2003 operating 793 2396 3/23

45、11 25.12.2002 31.01.2003 operating 788 2376 3/24 03 13.10.2000 21.11.2000 operating Note: All the dates (DD.MM.YY) are given at Moscow Time (UTC+0300),當(dāng)前GLONASS衛(wèi)星星座的狀態(tài),

46、69,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>GLONASS,GLONASSGLONASS的導(dǎo)航定位信號結(jié)構(gòu)載波測距碼導(dǎo)航電文輔助碼,70,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>GLONASS,GLONASSGLONASS的導(dǎo)航定位信號載波兩個(gè)頻率：L1，L2頻分多址右旋極化,,,71,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>GLONASS,GLONASSGLONASS的導(dǎo)航定位信號信號的調(diào)制L1：511 kbps的偽隨機(jī)測距信號50

47、bps的導(dǎo)航電文信號100 Hz的輔助信號L2：511 kbps的偽隨機(jī)測距信號100 Hz的輔助信號,,,72,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>Galileo,Galileo簡介Galileo – 歐洲的民用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)計(jì)劃2008年建成總投資約32~34億歐元目前處于系統(tǒng)試驗(yàn)階段，計(jì)劃2005年發(fā)射1~2顆試驗(yàn)衛(wèi)星坐標(biāo)參照系：GTRF時(shí)間系統(tǒng)：GST,73,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>Galileo,Galileo系

48、統(tǒng)組成空間段三個(gè)軌道面，30顆MEO（27+3），每軌道面10顆衛(wèi)星，9顆正式工作衛(wèi)星，1顆活動(dòng)備用衛(wèi)星，軌道傾角56°。地面段包括全球地面控制段、全球地面任務(wù)段、全球域網(wǎng)、導(dǎo)航管理中心、地面支持設(shè)施、地面管理機(jī)構(gòu)。用戶段 用戶接收機(jī)。多用途、兼容型（Galileo+GPS+Glonass）接收機(jī)。 環(huán)境段 包括電離層、對流層、多徑效應(yīng)和無線電干擾等。,74,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>Galileo,Galile

49、o信號組成載波4個(gè)頻率E5a和E5b：1164–1215 MHzE6： 1260–1300 MHzE2-L1-E1 ：1559–1592 MHz右旋極化導(dǎo)航信號測距碼導(dǎo)航電文完備性信息…,75,國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)>Galileo,Galileo導(dǎo)航信號的類型OS Data – Open Service（開放服務(wù)）：調(diào)制在E5a, E5b 和 E2-L1-E1，未加密。CS Data – Comm

50、ercial Service （商業(yè)服務(wù)） ：調(diào)制在E5b, E6和E2-L1-E1上，加密。SOL Data – Safety-of-life Services （生命安全服務(wù)）：調(diào)制在E5a, E5b 和 E2-L1-E1，受控。PRS Data – Public Regulated Service（公共管制服務(wù)）：調(diào)制在E6和E2-L1-E1上，加密。,76,7.中國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng),77,中國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng),簡介我國獨(dú)立

51、自主建立的導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)。由于系統(tǒng)由兩顆地球靜止衛(wèi)星構(gòu)成，又被稱為雙星系統(tǒng)。2000年10月31日發(fā)射了第一顆試驗(yàn)衛(wèi)星。2000年12月21日發(fā)射了第二顆試驗(yàn)衛(wèi)星。,78,中國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng),系統(tǒng)組成空間衛(wèi)星部分2~3顆地球靜止衛(wèi)星（GEO）地面部分（以地面控制中心站為主）北斗用戶終端,79,中國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng),北斗用戶機(jī),手持型,車載/船載型,車載型,通訊型,授時(shí)型,80,中國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng),系統(tǒng)功能快速定位北斗

52、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(shí)時(shí)定位服務(wù)，定位精度與GPS相當(dāng)。 1秒內(nèi)完成定位。實(shí)時(shí)導(dǎo)航簡單通信/短報(bào)文通信北斗系統(tǒng)用戶終端具有雙向數(shù)字報(bào)文通信能力，用戶可以一次傳送多達(dá)120個(gè)漢字的短報(bào)文信息。 精密授時(shí)北斗系統(tǒng)具有精密授時(shí)功能，可向用戶提供20ns時(shí)間同步精度。,81,中國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng),定位的基本思想由2顆地球靜止衛(wèi)星（GEO）對用戶雙向測距由1個(gè)配有電子高程圖庫的地面中心站進(jìn)行位置解算定位由

53、用戶終端向中心站發(fā)出請求，中心站對其進(jìn)行位置解算后將定位信息發(fā)送給該用戶。,82,中國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng),定位原理三球交會(huì)。以2顆衛(wèi)星的已知坐標(biāo)為圓心，各以測定的本星至用戶機(jī)距離為半徑，形成2個(gè)球面中心站電子高程地圖庫提供的是一個(gè)以地心為球心、以球心至地球表面高度為半徑的非均勻球面求解圓弧線與地球表面交點(diǎn)，并已知目標(biāo)在赤道平面北側(cè)，即可獲得用戶的二維位置,83,中國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng),定位原理具體過程地面中心站對其中一顆導(dǎo)航衛(wèi)星

54、連續(xù)發(fā)送C波段的載波，載波上的數(shù)據(jù)流含有測距信號，地址電文和時(shí)間等，它們被稱為詢問脈沖和詢問信號。詢問信號經(jīng)導(dǎo)航衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)給用戶設(shè)備。用戶設(shè)備接收詢問信號，并注入必要信息，向兩顆導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射作為應(yīng)答。兩顆衛(wèi)星收到應(yīng)答信號，再將它們轉(zhuǎn)發(fā)到地面中心站。地面中心站利用所接收到的應(yīng)答信號，計(jì)算用戶設(shè)備的坐標(biāo)和交換電報(bào)信息。中心站再經(jīng)衛(wèi)星把處理后的信息發(fā)送給用戶設(shè)備。,84,中國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng),優(yōu)勢同時(shí)具備定位與通訊功能，無需其他通訊

55、系統(tǒng)支持。覆蓋中國及周邊國家和地區(qū)，24小時(shí)全天候服務(wù)，無通訊盲區(qū)。特別適合集團(tuán)用戶大范圍監(jiān)控與管理和數(shù)據(jù)采集用戶數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用。融合北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)和衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)兩大資源，提供更豐富的增值服務(wù)。自主系統(tǒng)、高強(qiáng)度加密設(shè)計(jì)，安全、可靠、穩(wěn)定，適合關(guān)鍵部門應(yīng)用。,85,中國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng),測距方法的類型測距碼測距載波測距脈沖測距,86,導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的測距方法,測距碼測距偽隨機(jī)噪聲碼（PRN碼）測距碼測距特點(diǎn)