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球

衛

星

定

位

系

統全球衛星定位系統的現狀北斗GPSGLONASS伽利略全球衛星定位系統用途GPS導航的艦載飛彈配備GPS的士兵

美國海軍核潛艇GPS在軍事中的應用全球衛星定位系統用途GPS在交通運輸業中的應用航運、航空搜索陸路交通（車輛導航、監控）船舶遠洋導航和進港引水全球定位系統的其他應用精確定時：廣泛應用在天文臺、通信系統基站、電視臺中

GPS的增強系統工程施工：道路、橋梁、隧道的施工中大量采用GPS設備進行工程測量勘探測繪：野外勘探及城區規劃中都有用到導航飛機導航：航線導航、進場著陸控制星際導航：衛星軌道定位個人導航：個人旅游及野外探險定位車輛防盜系統，手機，PDA，PPC等通信移動設備防盜，電子地圖，定位系統兒童及特殊人群的防走失系統農業勘測……全球衛星定位系統的提出1957年蘇聯發射了第一顆人造衛星美國研究人員提出：

觀測站位置->衛星位置

衛星位置->觀測站位置？1964年美國海軍研制“子午儀”導航衛星，屬于低軌道衛星，此為全球定位系統的前身。

主要用于：北極星核導彈提供精確的定位

核潛艇和水面艦艇的導航子午衛星系統及其局限性系統簡介NNSS–NavyNavigationSatelliteSystem（海軍導航衛星系統），由于其衛星軌道為極地軌道，故也稱為Transit（子午衛星系統）采用利用多普勒效應進行導航定位，也被稱為多普勒定位系統美國研制、建立1964年1月建成1967年7月解密供民用子午衛星系統及其局限性系統缺陷衛星少，觀測時間和間隔時間長，無法提供實時導航定位服務導航定位精度低衛星信號頻率低，不利于補償電離層折射效應的影響衛星軌道低，難以進行精密定軌TRANSIT系統衛星：6顆極地軌道軌道高度：1075km信號頻率：400MHz、150MHz絕對定位精度：1m相對定位精度：0.1m~0.5m定位原理：多普勒定位存在問題：衛星少，無法實現實時定位；軌道低，難以精密定軌；頻率低，難以消除電離層影響。GPS系統發展簡史階段時間事件方案論證階段1973.12美國國防部批準研制GPS1978.2第1顆GPS試驗衛星發射成功1973~1979共發射了4顆試驗衛星，研制了地面接收機及建立地面跟蹤網全面研制和試驗1979~1987陸續發射了7顆試驗衛星，研制了各種用途接收機實用組網階段1989.2第1顆GPS工作衛星發射成功1991在海灣戰爭中，GPS首次大規模用于實戰1993實用的GPS網即（21+3）GPS星座已經建成1995.7GPS達到FOC–完全運行能力（FullOperationalCapability）GPS系統概況GPS衛星星座設計星座：21+321顆正式的工作衛星+3顆活動的備用衛星保證在每天24小時的任何時刻，在高度角15以上，能夠同時觀測到4顆以上衛星當前星座：28顆采用P碼和C/A碼兩種碼型進行通訊GPS衛星作用：接收、存儲導航電文生成用于導航定位的信號（測距碼、載波）發送用于導航定位的信號（采用雙相調制法調制在載波上的測距碼和導航電文）接受地面指令，進行相應操作其他特殊用途，如通訊、監測核暴等。GPS系統概況GPS衛星類型試驗衛星：BlockⅠ工作衛星：BlockⅡBlockⅡ：存儲星歷能力為14天，具有SA和AS能力BlockⅡA（Advanced）：衛星間可相互通訊，存儲星歷能力為180天，SV35和SV36帶有激光反射棱鏡BlockⅡR（Replacement/Replenishment）：衛星間可相互跟蹤相互通訊BlockⅡF（FollowOn）：新一代的GPS衛星,增設第三民用頻率GPS系統構成空間部分：產生兩種電碼，C/A碼，P碼控制部分1個主控站：各監測站收集跟蹤數據,計算出衛星的軌道和時鐘參數,然后將結果送到3個地面控制站5個全球監測站：取得的衛星觀測數據3個地面控制站：將導航數據及主控站指令注入到衛星用戶部分捕獲到按一定衛星截止角所選擇的待測衛星,并跟蹤這些衛星的運行GPS系統構成GPS系統定位原理1.測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離2.然后綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置3.根據星載時鐘所記錄的時間在衛星星歷中查出衛星位置4.用戶到衛星的距離則通過記錄衛星信號傳播到用戶所經歷的時間，再將其乘以光速得到。北斗導航系統由5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成。2012年，“北斗”系統將覆蓋亞太地區2020年左右，將建成覆蓋全球的北斗衛星導航系統。北斗導航的優劣支持三頻信號：消除高階電離層延遲，提高定位可靠性，增強數據預處理能力，大大提高模糊度的固定效率，定位的可靠性和抗干擾能力有源定位及無源定位綜合使用短報文通信服務。原子鐘的精度較差缺少覆蓋全球的監測站點通信技術水平還有待提高北斗的短報文通訊何為短報文通訊？用戶機遇用戶機，用戶機與地面中心站提供每次最多1680比特的短報文通訊服務采用1戶1密的加密方式，均需經過地面中心站轉發與定位功能類似，短報文通訊的傳輸延遲0.5秒，通訊的最高頻度也是1秒1次GLONASS導航系統由24顆工作星和3顆備份星組成24顆星均勻地分布在3個近圓形的軌道平面上這三個軌道平面兩兩相隔120度，每個軌道面有8顆衛星，同平面內的衛星之間相隔45度軌道高度1.91萬公里，運行周期11小時15分，軌道傾角64.8度四大系統的比較衛星系統建成之后衛星數量軌道高度/(km)位置精度/(km)授時精度/(ns)速度精度/(m/s)系統定位方式服務區域GPS24+202006km20ns0.1單項式，獨立式，終端自己解碼與定位全球全侯伽利略30+241261km20ns0.1GLONASS24+1910012km25ns0.1北斗30+2150010km50ns0.2雙向通信中國附近亞洲區域，全天候注：以上全為民用數據全球定位系統接收系統組成用戶接收設備接收設備GPS信號接收機其它儀器設備全球定位系統接收機GPS信號接收機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器微處理器輸入輸出設備電源全球定位系統接收機接收單元接收（信號）通道定義：接收機中用來跟蹤、處理、量測衛星信號的部件，由無線電元器件、數字電路等硬件和專用軟件所組成。類型：根據信號跟蹤方式：序慣通道、多路復用通道和多通道；根據工作原理：碼相關通道、平方通道等存儲器微處理器作用：數據處理、控制輸入輸出設備電源定位系統誤差GPS測量通過地面接收設備接收衛星傳送的信息來確定地面點的三維坐標。GPS定位中，影響觀測量精度的主要誤差來源分為三類：?與衛星有關的誤差。?與信號傳播有關的誤差。?與接收設備有關的誤差。為了便于理解，通常均把各種誤差的影響投影到站星距離上，以相應的距離誤差表示，稱為等效距離誤差。定位誤差來源誤差來源P碼C/A碼衛星星歷與模型誤差鐘差與穩定度衛星攝動相位不確定性其它合計4.23.01.00.50.95.44.23.01.00.50.95.4信號傳播電離層折射對流層折射多路徑效應其它合計2.32.01.20.53.35.0-10.02.01.20.55.5-10.3接收機接收機噪聲其它合計1.00.51.17.50.57.5總計6.410.8-13.6

衛星定位市場占有率全球定位系統前景1.衛星導航的多系統并存未來幾年內，衛星導航系統將進入一個新的階段。首先，用戶將面臨四大系統(GPS/GLONASS/Galileo/北斗)近百顆導航衛星同時并存、互相兼容的局面