GPS技術(shù)及其應用課件

2023/1/9-1衛(wèi)星無線電導航系統(tǒng)子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)（TRANSIT）全球定位系統(tǒng)（GPS）全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)（GLONASS）雙星導航定位系統(tǒng)（北斗一號）伽俐略系統(tǒng)（GAILILEO）1957年10月，世界上第一顆人造地球衛(wèi)星由前蘇聯(lián)成功發(fā)射，是人類致力于現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，它使空間科學技術(shù)的發(fā)展，迅速地跨入了一個嶄新的時代。2023/1/8-1衛(wèi)星無線電導航系統(tǒng)子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)（T2023/1/9-2一、子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)（TRANSIT）子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)，又稱多普勒衛(wèi)星定位系統(tǒng)，它是58年底由美國海軍武器實驗室開始研制，于64年建成的“海軍導航衛(wèi)星系統(tǒng)”（NavyNavigationSatelliteSystem）。這是人類歷史上誕生的第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)。1967年7月該系統(tǒng)由軍方解密供民間使用。此后用戶數(shù)量迅速增長，最多達9.5萬戶，而軍方用戶最多時只有650個，不足總數(shù)的1%，可見因生產(chǎn)的需要民間用戶遠遠大于軍方。2023/1/8-2一、子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)（TRANSIT）子2023/1/9-3系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座由六顆獨立軌道的極軌衛(wèi)星組成，軌道傾角i=90°；衛(wèi)星運行周期為T=107m；衛(wèi)星高度約為H=1075km。地面系統(tǒng)地面設(shè)有4個衛(wèi)星跟蹤站；1個計算中心；1個控制中心；2個注入站；1個天文臺（海軍天文臺）。2023/1/8-3系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座2023/1/9-4技術(shù)特點定軌精度廣播星歷所預報的衛(wèi)星位置的切向誤差±17m；徑向誤差±26m；法向誤差±8m。精密星歷所預報的衛(wèi)星位置精度為±2m。衛(wèi)星性能星體直徑約為50公分，衛(wèi)星重量為45~73公斤。衛(wèi)星信號4.9996MHz基準鐘頻信號，倍頻30和80倍后，形成149.988MHz和399.968MHz的標準信號。定位精度利用廣播星歷的單點定位精度約為10m，觀測100次衛(wèi)星通過后的測量數(shù)據(jù)平差解算后，可獲得精度為3~5m；利用精密星歷觀測40次衛(wèi)星通過的測量數(shù)據(jù)平差解算后，可獲得精度為0.5~1m；為了消除公共誤差提高定位精度，相對定位的精度為0.5m。2023/1/8-4技術(shù)特點定軌精度2023/1/9-5不足之處一次定位所需時間過長，無法滿足高速用戶的需要一次定位一般需要連續(xù)觀測一顆衛(wèi)星通過的時間約為15～18分鐘衛(wèi)星出現(xiàn)時間間隔過長，無法滿足連續(xù)導航的需要。沒有采用頻分、碼分、時分等多路接收技術(shù)，確定了該系統(tǒng)不能成為連續(xù)導航系統(tǒng)。子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)的定位精度偏低衛(wèi)星軌道低，信號頻率較低受電離層影響大，衛(wèi)星鐘頻不夠穩(wěn)定2023/1/8-5不足之處一次定位所需時間過長，無法滿足2023/1/9-6二、全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)（GLONASS）該系統(tǒng)是82年底由前蘇聯(lián)開始承建，期間因蘇聯(lián)解體，幾經(jīng)周折最后由俄羅斯于96年建成全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem,GLONASS）。該系統(tǒng)與美國的全球定位系統(tǒng)同屬于第二代衛(wèi)星定位系統(tǒng)。2023/1/8-6二、全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)（GLONASS）2023/1/9-7系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座三個獨立橢圓軌道，的24顆衛(wèi)星組成（另加1顆備用衛(wèi)星），每個軌道分布8顆衛(wèi)星，各軌道升交點赤經(jīng)相差120°；軌道偏心率e=0.01；衛(wèi)星軌道傾角i=64.8°；衛(wèi)星運行周期T=11h15m；衛(wèi)星高度H=19100km；衛(wèi)星設(shè)計使用壽命4.5年，直至1995年衛(wèi)星星座布成，經(jīng)過數(shù)據(jù)加載、調(diào)整和檢驗，已于1996年1月18日整個系統(tǒng)正式運轉(zhuǎn)。地面系統(tǒng)1個系統(tǒng)控制中心（在莫斯科區(qū)的Golitsyno-2），1個指令跟蹤站（CTS），整個跟蹤網(wǎng)絡分布于俄羅斯境內(nèi)。2023/1/8-7系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座2023/1/9-8技術(shù)特點衛(wèi)星信號兩種載波信號，L1載波信號1602~1616MHz，民用；L2載波信號1246~1256MHz，軍用。衛(wèi)星之間的識別方法采用頻分多址（FDMA），L1頻道間隔為0.5625MHz，L2頻道間隔為0.4375MHz。測距粗碼（C/A碼）的碼頻0.511MHz碼長為511比特，重復周期為1ms；精碼P碼，盡管前蘇聯(lián)嚴格保密，英國立茨大學G..R.Lennen博士成功破譯。定位精度水平精度：±50~70m；垂直精度：±75m；測速精度：±15cm/s；授時精度：±1μs。2023/1/8-8技術(shù)特點衛(wèi)星信號2023/1/9-9三、雙星導航定位系統(tǒng)（北斗一號）我國已于2000年底（10月31日、12月21日）發(fā)射了兩顆同步靜止定位衛(wèi)星，并完成了大量的測試工作。該系統(tǒng)的第三顆同步靜止定位衛(wèi)星，在2003年5月25日發(fā)射，于6月3日5時順利定點，系統(tǒng)大功告成。2023/1/8-9三、雙星導航定位系統(tǒng)（北斗一號）我國已2023/1/9-10系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座由3顆同步靜止衛(wèi)星組成（其中1顆在軌備用）；軌道傾角i=0°；公轉(zhuǎn)周期T=24h恒星時；軌道高度H=36000km。地面系統(tǒng)一個中心站、定軌觀測網(wǎng)、校準站、測高站2023/1/8-10系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座2023/1/9-11技術(shù)特點服務區(qū)域：70°~145°E；5°~55°N用戶設(shè)備：定位收發(fā)機的瞬間發(fā)射功率較大定位精度：平面精度±20m；垂直精度±10m2023/1/8-11技術(shù)特點服務區(qū)域：2023/1/9-12定位原理衛(wèi)星1☆星下點1☆星下點2定位圓1定位圓2地面中心站衛(wèi)星2地面中心站通過2顆衛(wèi)星傳送測距問詢信號，用戶回復應答信號。地面中心站可根據(jù)用戶的應答信號的時差計算出衛(wèi)地距離，這樣以兩顆定位衛(wèi)星為中心以兩個衛(wèi)地距離為半徑可作出兩個定位球。而兩個定位球又和地面交出兩個定位圓，用戶必定位于兩個定位圓相交的兩個點上（這兩個交點一定是以赤道為對稱軸南北對稱的）。地面中心站求出用戶坐標后，再根據(jù)坐標在地面數(shù)字高程模型中讀出用戶高程，進而讓衛(wèi)星轉(zhuǎn)告用戶。2023/1/8-12定位原理衛(wèi)星1☆星下點1☆星下點2定2023/1/9-13四、伽俐略系統(tǒng)（GAILILEO）從1994年歐盟開始對伽利略（GAILILEO）系統(tǒng)方案實施論證以來，2000年歐盟已向世界無線電委員會申請并獲準建立伽利略（GAILILEO）系統(tǒng)的L頻段的頻率資源。2002年3月歐盟15國交通部長一致同意伽利略（GAILILEO）系統(tǒng)的建設(shè)。該系統(tǒng)由歐盟各政府和私營企業(yè)共同投資（36億歐元），是將來精度最高的全開放的新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)。2023/1/8-13四、伽俐略系統(tǒng)（GAILILEO）從2023/1/9-14系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座3個獨立的圓形軌道，30顆GNSS衛(wèi)星（27顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星）；軌道傾角i=56°；公轉(zhuǎn)周期T=14h23m14s；軌道高度H=23616km。地面系統(tǒng)在歐洲建立2個控制中心；在全球構(gòu)建監(jiān)控網(wǎng)。定位精度導航定位精度比目前任何系統(tǒng)都高2023/1/8-14系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座2023/1/9-15計劃實施1994年開始進入方案論證階段；2003年開始發(fā)射兩顆試驗衛(wèi)星進入試驗階段；2008年整個伽利略（GNSS）系統(tǒng)建成并投入使用。2023/1/8-15計劃實施1994年開始進入方案論證階2023/1/9-16服務方式按不同用戶層次分為免費服務和有償服務兩種級別。免費服務包括：提供L1頻率基本公共服務，與現(xiàn)有的GPS民用基本公共服務信號相似，預計定位精度為10m。有償服務包括：提供附加的L2或L5信號，可為民航等用戶提供高可靠性、完好性和高精度的信號服務。系統(tǒng)定義了三種類型的業(yè)務：1.開放接入業(yè)務（OAS）：向民用用戶開放的免費業(yè)務2.一類控制接入業(yè)務（CAS1）：為商業(yè)應用提供有償服務。3.二類控制接入業(yè)務（CAS2）：為安全和軍事提供有償服務。所有這三類服務的精度都優(yōu)于10m。CAS2可實現(xiàn)水平4m、垂直16m的定位精度。2023/1/8-16服務方式按不同用戶層次分為免費服務和2023/1/9-17五、全球定位系統(tǒng)（GPS）

全球定位系統(tǒng)的全稱是：導航衛(wèi)星測時測距/全球定位系統(tǒng)（NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem），簡稱GPS。1973年12月，美國國防部批準陸、海、空三軍聯(lián)合研制第二代的衛(wèi)星導航系統(tǒng)——全球定位系統(tǒng)（GPS）。該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導航系統(tǒng)，具有全能性（陸地、海洋、航空、航天）、全球性、全天候、連續(xù)性、實時性的導航、定位和定時等多種功能。能為各類靜止或高速運動的用戶迅速提供精密的瞬間三維空間坐標、速度矢量和精確授時等多種服務。

GPS計劃經(jīng)歷了方案論證（1974～1978年），系統(tǒng)論證（1979～1987年），試驗生產(chǎn)（1988～1993年）三個階段，總投資300億美元。2023/1/8-17五、全球定位系統(tǒng)（GPS）2023/1/9-18GPS系統(tǒng)組成2023/1/8-18GPS系統(tǒng)組成2023/1/9-19空間部分24顆衛(wèi)星（21顆工作衛(wèi)星+3顆備用衛(wèi)星），6個近圓形軌道面，高度約20200km，軌道傾斜55，軌道平面升交點赤經(jīng)相差60，周期約11小時58分2023/1/8-19空間部分24顆衛(wèi)星（21顆工作衛(wèi)星2023/1/9-20GPS衛(wèi)星發(fā)展歷程第一代：實驗衛(wèi)星(BlockI)1978-1985共發(fā)射11顆，設(shè)計壽命5年，停止工作第二代：BlockII、BlockIIA、BlockIIR、BlockIIF1988-1994年共發(fā)射28顆BlockII、BlockIIA第三代：BlockIⅢ下一代工作衛(wèi)星2023/1/8-20GPS衛(wèi)星發(fā)展歷程第一代：實驗衛(wèi)星(B2023/1/9-21BLOCKIBLOCKII/IIA2023/1/8-21BLOCKIBLOCKII/IIA2023/1/9-22BLOCKIIFBLOCKIIR2023/1/8-22BLOCKIIFBLOCKIIR2023/1/9-23控制部分1個主控站、5個監(jiān)測站、3個注入站2023/1/8-23控制部分1個主控站、5個監(jiān)測站、3個注2023/1/9-24用戶設(shè)備部分用戶設(shè)備主要是GPS接收機，它由天線前置放大器、信號處理、控制與顯示、記錄和供電單元組成。2023/1/8-24用戶設(shè)備部分用戶設(shè)備主要是GPS接收機2023/1/9-25GPS系統(tǒng)的特點定位精度高觀測時間短測站間無需通視可提供三維坐標操作簡便全天候作業(yè)功能多，應用廣2023/1/8-25GPS系統(tǒng)的特點定位精度高2023/1/9-26美國對GPS用戶的限制性政策標準定位服務（SPS）和精密定位服務（PPS）選擇性可用（SA）政策——對（SPS）服務實施干擾反電子欺騙技術(shù)(A-S)——對P碼實施加密2023/1/8-26美國對GPS用戶的限制性政策標準定位2023/1/9-27標準定位服務和精密定位服務PrecisePositioningService-PPS(P-code)StandardPositioningService-SPS(C/Acode)

Accuracyin:PPS(95%)SPS(95%)

horizontalplane

22meters100meters

verticalplane27.7meters156meterstimetransfer200nanoseconds340nanoseconds2023/1/8-27標準定位服務和精密定位服務Precis2023/1/9-28選擇性可用政策（SelectiveAvailability，SA）δ技術(shù)將鐘頻信號加入高頻抖動使C/A碼波長不穩(wěn)定ε技術(shù)將廣播星歷的衛(wèi)星軌道參數(shù)加入人為誤差，降低定位精度SA政策1991年7月1日實施，因影響美國商業(yè)利益，于2000年5月2日取消SA政策2023/1/8-28選擇性可用政策（Selective2023/1/9-29單點定位:2000年五月以前L1C/A碼有SA政策25-100m2023/1/8-29單點定位:2000年五月以前L1C2023/1/9-30單點定位:目前L1C/A碼無SA政策10-20m2023/1/8-30單點定位:目前L1C/A碼10-22023/1/9-31單點定位:到2009年L1C/A碼L2C/A碼5-10m2023/1/8-31單點定位:到2009年L1C/A碼2023/1/9-32單點定位:到2013L1C/A碼L2C/A碼L5P碼1-5m更好的抗干擾特性2023/1/8-32單點定位:到2013L1C/A2023/1/9-33RTK定位:TodayL1碼和載波相位L2載波相位數(shù)據(jù)鏈10km2cm精度2023/1/8-33RTK定位:TodayL1碼和載波2023/1/9-34RTK定位:將來L1碼和載波相位L2碼和載波相位L5碼和載波相位數(shù)據(jù)鏈100+km信號失鎖快速恢復能力2cm精度2023/1/8-34RTK定位:將來L1碼和載波相位12023/1/9-35測繪/制圖/GIS方面的應用測量精度可達到cm-mm級精度節(jié)省時間、成本、勞動力大約100%-300%自動制圖各種工程測量石油、天然氣、礦藏開發(fā)各種等級的控制測量變形監(jiān)測：路基、橋梁和隧道的水平位移監(jiān)測，滑坡和高邊坡的變形監(jiān)測2023/1/8-35測繪/制圖/GIS方面的應用測量精度可2023/1/9-36相對經(jīng)典的測量技術(shù)，GPS技術(shù)主要特點如下：1、觀測站之間無需通視。既要保持良好的通視條件，又要保障測量控制網(wǎng)的良好結(jié)構(gòu)，這一直是經(jīng)典測量技術(shù)在實踐方面的困難問題之一。GPS測量不要求觀測站之間相互通視，因而不再需要建造覘標，這一優(yōu)點既可大大減少測量工作的經(jīng)費和時間，同時也使點位的選擇變得甚為靈活。2、定位精度高?，F(xiàn)已完成的大量實驗表明，目前在小于50km的基線上，其相對定位精度可達1~2×10-6，而在100km~500km的基線上可達10-6~10-7。隨著觀測技術(shù)與數(shù)據(jù)處理方法的改善，可望在大于1000km的距離上，相對定位精度可達到或優(yōu)于10-8。2023/1/8-36相對經(jīng)典的測量技術(shù)，GPS技術(shù)主要特點2023/1/9-37相對經(jīng)典的測量技術(shù)，GPS技術(shù)主要特點如下：3、觀測時間短。目前，利用經(jīng)典的靜態(tài)定位方法，完成一條基線的相對定位所需要的觀測時間，根據(jù)要求的精度不同，一般約為1~3小時。為了進一步縮短觀測時間，提高作業(yè)速度，近年來發(fā)展的短基線（例如不超過20km）快速相對定位法，其觀測時間僅需數(shù)分鐘。4、提供三維坐標。GPS測量，在精確測定觀測站平面位置的同時，可以精確測定觀測站的大地高程。GPS測量的這一特點，不僅為研究大地水準面的形狀和確定地面點的高程開辟了新途徑，同時也為其在航空物探，航空攝影測量及精度導航中的應用，提供了重要的高程數(shù)據(jù)。5、全天侯作業(yè)。GPS觀測工作，可以在任何地點，任何時間連續(xù)地進行，一般也不受天氣狀況的影響。2023/1/8-37相對經(jīng)典的測量技術(shù)，GPS技術(shù)主要特點2023/1/9-38衛(wèi)星無線電導航系統(tǒng)子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)（TRANSIT）全球定位系統(tǒng)（GPS）全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)（GLONASS）雙星導航定位系統(tǒng)（北斗一號）伽俐略系統(tǒng)（GAILILEO）1957年10月，世界上第一顆人造地球衛(wèi)星由前蘇聯(lián)成功發(fā)射，是人類致力于現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，它使空間科學技術(shù)的發(fā)展，迅速地跨入了一個嶄新的時代。2023/1/8-1衛(wèi)星無線電導航系統(tǒng)子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)（T2023/1/9-39一、子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)（TRANSIT）子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)，又稱多普勒衛(wèi)星定位系統(tǒng)，它是58年底由美國海軍武器實驗室開始研制，于64年建成的“海軍導航衛(wèi)星系統(tǒng)”（NavyNavigationSatelliteSystem）。這是人類歷史上誕生的第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)。1967年7月該系統(tǒng)由軍方解密供民間使用。此后用戶數(shù)量迅速增長，最多達9.5萬戶，而軍方用戶最多時只有650個，不足總數(shù)的1%，可見因生產(chǎn)的需要民間用戶遠遠大于軍方。2023/1/8-2一、子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)（TRANSIT）子2023/1/9-40系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座由六顆獨立軌道的極軌衛(wèi)星組成，軌道傾角i=90°；衛(wèi)星運行周期為T=107m；衛(wèi)星高度約為H=1075km。地面系統(tǒng)地面設(shè)有4個衛(wèi)星跟蹤站；1個計算中心；1個控制中心；2個注入站；1個天文臺（海軍天文臺）。2023/1/8-3系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座2023/1/9-41技術(shù)特點定軌精度廣播星歷所預報的衛(wèi)星位置的切向誤差±17m；徑向誤差±26m；法向誤差±8m。精密星歷所預報的衛(wèi)星位置精度為±2m。衛(wèi)星性能星體直徑約為50公分，衛(wèi)星重量為45~73公斤。衛(wèi)星信號4.9996MHz基準鐘頻信號，倍頻30和80倍后，形成149.988MHz和399.968MHz的標準信號。定位精度利用廣播星歷的單點定位精度約為10m，觀測100次衛(wèi)星通過后的測量數(shù)據(jù)平差解算后，可獲得精度為3~5m；利用精密星歷觀測40次衛(wèi)星通過的測量數(shù)據(jù)平差解算后，可獲得精度為0.5~1m；為了消除公共誤差提高定位精度，相對定位的精度為0.5m。2023/1/8-4技術(shù)特點定軌精度2023/1/9-42不足之處一次定位所需時間過長，無法滿足高速用戶的需要一次定位一般需要連續(xù)觀測一顆衛(wèi)星通過的時間約為15～18分鐘衛(wèi)星出現(xiàn)時間間隔過長，無法滿足連續(xù)導航的需要。沒有采用頻分、碼分、時分等多路接收技術(shù)，確定了該系統(tǒng)不能成為連續(xù)導航系統(tǒng)。子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)的定位精度偏低衛(wèi)星軌道低，信號頻率較低受電離層影響大，衛(wèi)星鐘頻不夠穩(wěn)定2023/1/8-5不足之處一次定位所需時間過長，無法滿足2023/1/9-43二、全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)（GLONASS）該系統(tǒng)是82年底由前蘇聯(lián)開始承建，期間因蘇聯(lián)解體，幾經(jīng)周折最后由俄羅斯于96年建成全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem,GLONASS）。該系統(tǒng)與美國的全球定位系統(tǒng)同屬于第二代衛(wèi)星定位系統(tǒng)。2023/1/8-6二、全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)（GLONASS）2023/1/9-44系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座三個獨立橢圓軌道，的24顆衛(wèi)星組成（另加1顆備用衛(wèi)星），每個軌道分布8顆衛(wèi)星，各軌道升交點赤經(jīng)相差120°；軌道偏心率e=0.01；衛(wèi)星軌道傾角i=64.8°；衛(wèi)星運行周期T=11h15m；衛(wèi)星高度H=19100km；衛(wèi)星設(shè)計使用壽命4.5年，直至1995年衛(wèi)星星座布成，經(jīng)過數(shù)據(jù)加載、調(diào)整和檢驗，已于1996年1月18日整個系統(tǒng)正式運轉(zhuǎn)。地面系統(tǒng)1個系統(tǒng)控制中心（在莫斯科區(qū)的Golitsyno-2），1個指令跟蹤站（CTS），整個跟蹤網(wǎng)絡分布于俄羅斯境內(nèi)。2023/1/8-7系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座2023/1/9-45技術(shù)特點衛(wèi)星信號兩種載波信號，L1載波信號1602~1616MHz，民用；L2載波信號1246~1256MHz，軍用。衛(wèi)星之間的識別方法采用頻分多址（FDMA），L1頻道間隔為0.5625MHz，L2頻道間隔為0.4375MHz。測距粗碼（C/A碼）的碼頻0.511MHz碼長為511比特，重復周期為1ms；精碼P碼，盡管前蘇聯(lián)嚴格保密，英國立茨大學G..R.Lennen博士成功破譯。定位精度水平精度：±50~70m；垂直精度：±75m；測速精度：±15cm/s；授時精度：±1μs。2023/1/8-8技術(shù)特點衛(wèi)星信號2023/1/9-46三、雙星導航定位系統(tǒng)（北斗一號）我國已于2000年底（10月31日、12月21日）發(fā)射了兩顆同步靜止定位衛(wèi)星，并完成了大量的測試工作。該系統(tǒng)的第三顆同步靜止定位衛(wèi)星，在2003年5月25日發(fā)射，于6月3日5時順利定點，系統(tǒng)大功告成。2023/1/8-9三、雙星導航定位系統(tǒng)（北斗一號）我國已2023/1/9-47系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座由3顆同步靜止衛(wèi)星組成（其中1顆在軌備用）；軌道傾角i=0°；公轉(zhuǎn)周期T=24h恒星時；軌道高度H=36000km。地面系統(tǒng)一個中心站、定軌觀測網(wǎng)、校準站、測高站2023/1/8-10系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座2023/1/9-48技術(shù)特點服務區(qū)域：70°~145°E；5°~55°N用戶設(shè)備：定位收發(fā)機的瞬間發(fā)射功率較大定位精度：平面精度±20m；垂直精度±10m2023/1/8-11技術(shù)特點服務區(qū)域：2023/1/9-49定位原理衛(wèi)星1☆星下點1☆星下點2定位圓1定位圓2地面中心站衛(wèi)星2地面中心站通過2顆衛(wèi)星傳送測距問詢信號，用戶回復應答信號。地面中心站可根據(jù)用戶的應答信號的時差計算出衛(wèi)地距離，這樣以兩顆定位衛(wèi)星為中心以兩個衛(wèi)地距離為半徑可作出兩個定位球。而兩個定位球又和地面交出兩個定位圓，用戶必定位于兩個定位圓相交的兩個點上（這兩個交點一定是以赤道為對稱軸南北對稱的）。地面中心站求出用戶坐標后，再根據(jù)坐標在地面數(shù)字高程模型中讀出用戶高程，進而讓衛(wèi)星轉(zhuǎn)告用戶。2023/1/8-12定位原理衛(wèi)星1☆星下點1☆星下點2定2023/1/9-50四、伽俐略系統(tǒng)（GAILILEO）從1994年歐盟開始對伽利略（GAILILEO）系統(tǒng)方案實施論證以來，2000年歐盟已向世界無線電委員會申請并獲準建立伽利略（GAILILEO）系統(tǒng)的L頻段的頻率資源。2002年3月歐盟15國交通部長一致同意伽利略（GAILILEO）系統(tǒng)的建設(shè)。該系統(tǒng)由歐盟各政府和私營企業(yè)共同投資（36億歐元），是將來精度最高的全開放的新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)。2023/1/8-13四、伽俐略系統(tǒng)（GAILILEO）從2023/1/9-51系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座3個獨立的圓形軌道，30顆GNSS衛(wèi)星（27顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星）；軌道傾角i=56°；公轉(zhuǎn)周期T=14h23m14s；軌道高度H=23616km。地面系統(tǒng)在歐洲建立2個控制中心；在全球構(gòu)建監(jiān)控網(wǎng)。定位精度導航定位精度比目前任何系統(tǒng)都高2023/1/8-14系統(tǒng)組成衛(wèi)星星座2023/1/9-52計劃實施1994年開始進入方案論證階段；2003年開始發(fā)射兩顆試驗衛(wèi)星進入試驗階段；2008年整個伽利略（GNSS）系統(tǒng)建成并投入使用。2023/1/8-15計劃實施1994年開始進入方案論證階2023/1/9-53服務方式按不同用戶層次分為免費服務和有償服務兩種級別。免費服務包括：提供L1頻率基本公共服務，與現(xiàn)有的GPS民用基本公共服務信號相似，預計定位精度為10m。有償服務包括：提供附加的L2或L5信號，可為民航等用戶提供高可靠性、完好性和高精度的信號服務。系統(tǒng)定義了三種類型的業(yè)務：1.開放接入業(yè)務（OAS）：向民用用戶開放的免費業(yè)務2.一類控制接入業(yè)務（CAS1）：為商業(yè)應用提供有償服務。3.二類控制接入業(yè)務（CAS2）：為安全和軍事提供有償服務。所有這三類服務的精度都優(yōu)于10m。CAS2可實現(xiàn)水平4m、垂直16m的定位精度。2023/1/8-16服務方式按不同用戶層次分為免費服務和2023/1/9-54五、全球定位系統(tǒng)（GPS）

全球定位系統(tǒng)的全稱是：導航衛(wèi)星測時測距/全球定位系統(tǒng)（NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem），簡稱GPS。1973年12月，美國國防部批準陸、海、空三軍聯(lián)合研制第二代的衛(wèi)星導航系統(tǒng)——全球定位系統(tǒng)（GPS）。該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導航系統(tǒng)，具有全能性（陸地、海洋、航空、航天）、全球性、全天候、連續(xù)性、實時性的導航、定位和定時等多種功能。能為各類靜止或高速運動的用戶迅速提供精密的瞬間三維空間坐標、速度矢量和精確授時等多種服務。

GPS計劃經(jīng)歷了方案論證（1974～1978年），系統(tǒng)論證（1979～1987年），試驗生產(chǎn)（1988～1993年）三個階段，總投資300億美元。2023/1/8-17五、全球定位系統(tǒng)（GPS）2023/1/9-55GPS系統(tǒng)組成2023/1/8-18GPS系統(tǒng)組成2023/1/9-56空間部分24顆衛(wèi)星（21顆工作衛(wèi)星+3顆備用衛(wèi)星），6個近圓形軌道面，高度約20200km，軌道傾斜55，軌道平面升交點赤經(jīng)相差60，周期約11小時58分2023/1/8-19空間部分24顆衛(wèi)星（21顆工作衛(wèi)星2023/1/9-57GPS衛(wèi)星發(fā)展歷程第一代：實驗衛(wèi)星(BlockI)1978-1985共發(fā)射11顆，設(shè)計壽命5年，停止工作第二代：BlockII、BlockIIA、BlockIIR、BlockIIF1988-1994年共發(fā)射28顆BlockII、BlockIIA第三代：BlockIⅢ下一代工作衛(wèi)星2023/1/8-20GPS衛(wèi)星發(fā)展歷程第一代：實驗衛(wèi)星(B2023/1/9-58BLOCKIBLOCKII/IIA2023/1/8-21BLOCKIBLOCKII/IIA2023/1/9-59BLOCKIIFBLOCKIIR2023/1/8-22BLOCKIIFBLOCKIIR2023/1/9-60控制部分1個主控站、5個監(jiān)測站、3個注入站2023/1/8-23控制部分1個主控站、5個監(jiān)測站、3個注2023/1/9-61用戶設(shè)備部分用戶設(shè)備主要是GPS接收機，它由天線前置放大器、信號處理、控制與顯示、記錄和供電單元組成。2023/1/8-24用戶設(shè)備部分用戶設(shè)備主要是GPS接收機2023/1/9-62GPS系統(tǒng)的特點定位精度高觀測時間短測站間無需通視可提供三維坐標操作簡便全天候作業(yè)功能多，應用廣2023/1/8-25GPS系統(tǒng)的特點定位精度高2023/1/9-63美國對GPS用戶的限制性政策標準定位服務（SPS）和精密定位服務（PPS）選擇性可用（SA）政策——對（SPS）服務實施干擾反電子欺騙技術(shù)(A-S)——對P碼實施加密2023/1/8-26美國對GPS用戶的限制性政策標準定位2023/1/9-64標準定位服務和精密定位服務PrecisePositioningService-PPS(P-code)StandardPositioningService-SPS(C/Acode)

Accuracyin:PPS(95%)SPS(95%)

horizontalplane

22meters100meters

verticalplane27.7meters156meterstimetransfer200nanoseconds340nanoseconds2023/1/8-27標準定位服務和精密定位服務Precis2023/1/9-65選擇性可用政策（SelectiveAvailability，SA）δ技術(shù)將鐘頻信號加入高頻抖動使C/A碼波長不穩(wěn)定ε技術(shù)將廣播星歷的衛(wèi)星軌道參數(shù)加入人為誤差，降低定位精度SA政策1991年7月1日實施，因影響美國商業(yè)利益，于2000年5月2日取消SA政策2023/1/8-28選擇性可用政策（Selective2023/1/9-66單點定位:2000年五月以前L1C/A碼有SA政策25-1