機(jī)載GPS技術(shù)在民用系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)用篇PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1 機(jī)載機(jī)載GPS技術(shù)在民用系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)用篇技術(shù)在民用系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)用篇 背景知識 GPS工作頻率1575.42/1227.6兆赫，其中1575.42兆赫為商用 頻率。 在航空領(lǐng)域，由于GPS的精確性、連續(xù)性和全球的性能， GPS可以提供完美的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)，滿足航空用戶的許多要求。以 空間為基地的定位和導(dǎo)航可以在飛行的所有階段確定三維的位置， 從起飛、飛行和降落，到機(jī)場的地面導(dǎo)航。 GPS還是一些其他航空系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分, 例如增強(qiáng)型近地 警告系統(tǒng)（EGPWS）就已經(jīng)被證明可以成功地減少飛行撞擊地面 的危險(xiǎn)性，而這是造成很多飛機(jī)失事的主要原因。 第1頁/共15頁 系統(tǒng)組成及部件位置 75

2、7-200飛機(jī)GPS（“用戶接收機(jī)”）包括： 2個天線 2部MMR（多模式接收機(jī)） 第2頁/共15頁 第3頁/共15頁 l天線阻 抗50歐 姆 第4頁/共15頁 第5頁/共15頁 l內(nèi)置GPS接收機(jī)組件 lL波段接收機(jī) l存儲器內(nèi)有衛(wèi)星歷書（簡稱星歷） ，是衛(wèi)星軌道參數(shù)與瞬間坐標(biāo)的數(shù) 據(jù)集合（任何時間衛(wèi)星在軌道上的 位置） 第6頁/共15頁 l第3頁顯示左右GPS 位置 另1：GPS警告信息顯示 在CDU便簽行和 EICAS（L GPS、R GPS、GPS） 另2：傳感器頁報(bào)告GPS OK/FAIL GPS顯示： 第7頁/共15頁 GPS原理 由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀測中，我們可得到

3、衛(wèi)星 到接收機(jī)的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就 可以組成3個方程式，解出觀測點(diǎn)的位置(X,Y,Z)?？紤]到衛(wèi)星的時 鐘與接收機(jī)時鐘之間的誤差，實(shí)際上有4個未知數(shù)，X、Y、Z和鐘 差，因而需要引入第4顆衛(wèi)星，形成4個方程式進(jìn)行求解，從而得 到觀測點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程。 事實(shí)上，接收機(jī)往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星，這時，接收機(jī) 可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組，每組4顆，然后通過算法挑選出 誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。 由于衛(wèi)星運(yùn)行軌道、衛(wèi)星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離 層對信號的影響，以及人為的SA保護(hù)政策，使得民用GPS的定位 精度只有100米。為提高定位精度，普遍采用差分

4、GPS(DGPS)技 術(shù)，建立基準(zhǔn)站(差分臺)進(jìn)行GPS觀測，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐 標(biāo)，與觀測值進(jìn)行比較，從而得出一修正數(shù)，并對外發(fā)布。接收 機(jī)收到該修正數(shù)后，與自身的觀測值進(jìn)行比較，消去大部分誤差 ，得到一個比較準(zhǔn)確的位置。實(shí)驗(yàn)表明，利用差分GPS，定位精 度可提高到5米。 第8頁/共15頁 GPS工作方式 1. 自檢（上電時） 2. 初始化（自檢通過后） 3. 截獲方式（若有IRS位置數(shù)據(jù)可快速確認(rèn)在當(dāng)前位置可觀測到的 衛(wèi)星，若無則需10分鐘左右；截獲并鎖定4顆以上衛(wèi)星后進(jìn)入導(dǎo)航 方式輸出實(shí)時位置、速率、加速度、時間等導(dǎo)航數(shù)據(jù)） 4. 高度輔助方式（跟蹤衛(wèi)星僅3顆時，使用IRS慣性高度與

5、地球半 徑之和作為第4星距） 5. 輔助方式（跟蹤衛(wèi)星少于3顆時，在30秒內(nèi)，使用IRS高度、航 跡、地速繼續(xù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)的計(jì)算，此為輔助方式；30秒后，停止輸 出導(dǎo)航數(shù)據(jù)，回到截獲方式尋找衛(wèi)星） 6. 故障（自檢失敗或工作中探測到故障） 第9頁/共15頁 系統(tǒng)圖L： 第10頁/共15頁 系統(tǒng)圖R： 第11頁/共15頁 A-GPS 背景知識 A-GPS，通訊輔助，通訊輔助GPS系統(tǒng)，系統(tǒng)，是在通訊系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加上 A-GPS服務(wù)器等組成。A-GPS服務(wù)器有一個參考的GPS接收器， 它面對空曠的天空，接收和用戶接收機(jī)同樣的GPS衛(wèi)星信號，并 計(jì)算出相關(guān)輔助信息，通過CDMA、GSM、無線互聯(lián)網(wǎng)等無

6、線通 訊網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送給終端用戶。 AGPS工作原理： a. AGPS終端（如：手機(jī)等）將自身的基 站地址通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿恢梅?wù)器； b. 位置服務(wù)器根據(jù)該終端 的大概位置傳輸與該位置相關(guān)的GPS輔助信息（包含GPS的星歷 和方位俯仰角等）到終端； c. 終端AGPS模塊根據(jù)輔助信息（以 提升GPS信號的第一鎖定時間TTFF能力）接收GPS原始信號； d. 終端在接收到GPS原始信號后解調(diào)信號，計(jì)算終端到衛(wèi)星的偽 距（偽距為受各種GPS誤差影響的距離），并將有關(guān)信息通過網(wǎng) 絡(luò)傳輸?shù)轿恢梅?wù)器； e. 位置服務(wù)器根據(jù)傳來的GPS偽距信息 和來自其他定位設(shè)備（如差分GPS基準(zhǔn)站等）的輔助信息完成對 G

7、PS信息的處理，并估算該終端的位置； f. 位置服務(wù)器將該終端 的位置通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)蕉ㄎ痪W(wǎng)關(guān)或應(yīng)用平臺。 第12頁/共15頁 A-GPS 背景知識 A-GPS系統(tǒng)主要優(yōu)勢： 1.大大縮短首次定位時間 A-GPS服務(wù)器內(nèi)部的GPS接收機(jī)能計(jì)算出衛(wèi)星信號的多普 勒頻偏，并將該多普勒頻偏信息發(fā)送給終端用戶手持GPS 接收機(jī)，這樣手持GPS接收機(jī)的搜索范圍大大減少，只對 很少的幾個頻率區(qū)（Frequency bins）進(jìn)行搜索，首次定 位時間（TTFF）也就可以減小到只有幾秒。而傳統(tǒng)的 GPS接收機(jī)要在整個頻率范圍內(nèi)進(jìn)行搜索。 2.提高接收機(jī)的靈敏度。 第13頁/共15頁 手機(jī)GPS快速定位操作方法 1.（執(zhí)行GPS導(dǎo)航軟件前）開啟手機(jī)上網(wǎng)功能； 2.（在能收到衛(wèi)星信號的區(qū)域）開啟G