第三章衛(wèi)星信號及位置計算(地信2007).

1、吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用GPSGPS的組成的組成 衛(wèi)星運動及其軌道衛(wèi)星運動及其軌道 GPS信號及導航電文信號及導航電文 GPS衛(wèi)星在軌位置的計算衛(wèi)星在軌位置的計算 第三章第三章GPS系統(tǒng)及其信號系統(tǒng)及其信號吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用 GPS的組成的組成 由三部分組成由三部分組成 空間部分空間部分 地面部分地面部分 用戶部分用戶部分 GPS的系統(tǒng)組成Galileo:Galileo: 空間段、空間段、地面段地面段和用戶和用戶 吉長東(qq群:4042615,email:

2、) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用 GPS consists of three segments: : the space segmentthe space segment the control segmentthe control segment and the user segmentand the user segment中國北斗中國北斗兩顆地球同步衛(wèi)星兩顆地球同步衛(wèi)星（GEO） 、地面、地面中心站、用戶終端中心站、用戶終端 吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用The space segmentThe space seg

3、ment Consists of the 24-satellite constellation introduced in the previous section. Each GPS satellite transmits a signal, which has a number of components: two sine waves (also known as carrier frequencies), two digital codes, and a navigation message. The codes and the navigation message are added

4、 to the carriers as binary bi-phase modulations 雙向調制. The carriers and the codes are used mainly to determine the distance from the users receiver to the GPS satellites. The navigation message contains, along with other information, the coordinates (the location) of the satellites as a function of t

5、ime. The transmitted signals are controlled by highly accurate atomic clocks onboard the satellites.吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用 of the GPS system consists of a worldwide network of tracking stations, with a master control station (MCS) located in the United States at Colorado Sprin

6、gs, Colorado. The primary task of the operational control segment is tracking the GPS satellites in order to determine and predict satellite locations, system integrity, behavior of the satellite atomic clocks, atmospheric data, the satellite almanac, and other considerations. This information is th

7、en packed and uploaded into the GPS satellites through the S-band link.吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用The user segmentThe user segment includes all military and civilian users. With a GPS receiver connected to a GPS antenna, a user can receive the GPS signals, which can be used to dete

8、rmine his or her position anywhere in the world. GPS is currently available to all users worldwide at no direct charge.吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用GPS satellite generations GPS satellite constellation build-up started with a series of 11 satellites known as Block I satellites (Figur

9、e 1). The first satellite in this series (and in the GPS system) was launched on February 22, 1978; the last was launched on October 9, 1985. Block I satellites were built mainly for experimental purposes. The inclination angle of the orbital planes of these satellites, with respect to the equatoreq

10、uator, was 63, which was modified in the following satellite generations . Figure 1吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用 Although the design lifetime of Block I satellites was 4.5 years, some remained in service for more than 10 years. The last Block I satellite was taken out of service on N

11、ovember 18,1995. The second generation of the GPS satellitesThe second generation of the GPS satellites is known as Block II/IIABlock II/IIA satellites (Figure 1). Block IIA is an advanced version of Block II, with an increase in the navigation message data storage capability from 14 days for Block

12、II to 180 days for Block IIA. This means that Block II and Block IIA satellites can function continuously, without ground support, for periods of 14 and 180 days, respectively. A total of 28 Block II/IIA satellites were launched during the period from February 1989 to November 1997. Of these, 23 are

13、 currently in service. Unlike Block I, the orbital plane of Block II/IIA satellites are inclined by 55with respect to the equator. 吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用 The design lifetime of a Block II/IIA satellite is 7.5 years, which was exceeded by most Block II/IIA satellites. To ensure

14、 national security ,some security features, known as selective availability (SA) and anti-spoofing（A-S）,were added to Block II/IIA satellites .A new generation of GPS satellites, known as Block IIR ,is currently being launched (Figure 1).These replenishment(替補) satellites will be backward compatible

15、（適合） with Block II/IIA, which means that the changes are transparent to the users. Block IIR consists of 21 satellites with a design life of 10 years. In addition to the expected higher accuracy, Block IIR satellites have the capability of operating autonomously for at least 180 days without ground

16、corrections or accuracy degradation（降低）.The autonomous navigation capability of this satellite generation is achieved in part through mutual（相互） satellite ranging capabilities. 吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用 In addition, predicted ephemeris and clock data for a period of 210 days are

17、uploaded by the ground control segment to support the autonomous navigation. More features will be added to the last 12 Block 12 Block IIRIIR satellites under the GPS modernization programGPS modernization program, which will be launched at the beginning of 2003.As of July 2001,six Block IIR satelli

18、tes have been successfully launched. Block IIR will be followed by another system, called Block IIF (for “follow-on”) ,consisting of 33 satellites. The satellite life span will be 15 years. Block IIF satellites will have new capabilities under the GPS modernization GPS modernization program that wil

19、l dramatically（引人注目） improve the autonomous GPS positioning accuracy . The first Block IIF satellite is scheduled to be launched in 2005（發(fā)射沒？）.吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用 GPS的系統(tǒng)組成 空間部分GPS衛(wèi)星星座衛(wèi)星星座設計星座：設計星座：21+3 21顆正式的工作衛(wèi)星顆正式的工作衛(wèi)星+3顆顆活動的備用衛(wèi)星活動的備用衛(wèi)星 6個軌道面，平均軌道高度個軌道面，平均軌道高度20200km，軌道傾角

20、，軌道傾角55 ，周，周期期11h 58min（顧及地球自轉，顧及地球自轉，地球地球-衛(wèi)星的幾何關系衛(wèi)星的幾何關系每天提前每天提前4min重復一次）重復一次） 保證在保證在24小時，在小時，在高度角高度角15 以上，能夠同時觀測到以上，能夠同時觀測到4至至8顆衛(wèi)星顆衛(wèi)星當前星座：當前星座：28顆？顆？空間部分空間部分Glonass 19100km， 11h15min Galileo 23616km , 14h4min 北斗導航（CNSS）36000km 12h GLONASS衛(wèi)星 GPS星座 用用途途定位星定位星座座間隙段間隙段星星座座參參數(shù)數(shù)目目的的吉長東(qq群:4042615,email

21、:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用GPS衛(wèi)星的基本功能包括：衛(wèi)星的基本功能包括： -接收和存儲由地面監(jiān)控站發(fā)來的導航信息，接收并執(zhí)行監(jiān)控站的控制指令；-衛(wèi)星上設有微處理機，進行部分必要的數(shù)據(jù)處理工作；-通過星載的高精度銣鐘、銫鐘產生基準信號和提供精密的時間標準；-向用戶發(fā)送導航定位信號。包括：包括： 兩種載波（兩種載波（L1 和和L2） 調制在調制在L1上的偽噪聲碼上的偽噪聲碼C/A碼碼 調制在調制在L1和和L2上的偽噪聲上的偽噪聲P碼碼 -在地面監(jiān)控站的指令下，通過推進器調整衛(wèi)星的姿態(tài)和啟用備用衛(wèi)星。-還有 GPS的系統(tǒng)組成 空間部分空間部分空間部分 (續(xù)續(xù))吉長東(qq群:4

22、042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用 GPS衛(wèi)星衛(wèi)星 作用：作用： 發(fā)送用于導航定位的信號發(fā)送用于導航定位的信號 接收地面注入站信息接收地面注入站信息,適時地發(fā)送給廣大用戶適時地發(fā)送給廣大用戶 接收地面主控站通過注入站發(fā)送到衛(wèi)星的調度命令接收地面主控站通過注入站發(fā)送到衛(wèi)星的調度命令 主要設備：原子鐘（主要設備：原子鐘（2臺銫鐘、臺銫鐘、2臺銣鐘）、信號生成與發(fā)射裝置臺銣鐘）、信號生成與發(fā)射裝置 類型類型 試驗衛(wèi)星：試驗衛(wèi)星：Block 工作衛(wèi)星：工作衛(wèi)星：Block Block Block A Block R Block R-M 改善衛(wèi)星改善衛(wèi)星Block

23、（計劃在（計劃在2008年要發(fā)射年要發(fā)射 ） GPS的系統(tǒng)組成 空間部分空間部分空間部分 (續(xù)續(xù)) 衛(wèi)星設有導航分衛(wèi)星設有導航分系統(tǒng)，包括：存系統(tǒng)，包括：存儲器儲器 、頻標、頻標、偽噪聲碼發(fā)生器偽噪聲碼發(fā)生器和和S波段與波段與L波段波段雙頻發(fā)射機雙頻發(fā)射機 如何識別衛(wèi)星（編號方式）如何識別衛(wèi)星（編號方式）（1 1） 順序編號順序編號（3 3） IRONIRON編號編號（4 4） NASANASA編號編號（5 5） 國際識別號國際識別號GLONASS衛(wèi)星：衛(wèi)星：第一代第一代GLONASS第二代第二代GLONASS-M，第三代第三代GLONASS-K吉長東(qq群:4042615,email:)

24、遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用 地面部分地面部分 組成：主控站（組成：主控站（1個）、跟蹤站（個）、跟蹤站（5個）和注入站（個）和注入站（3個）個） 作用：監(jiān)測和控制衛(wèi)星運行，編算衛(wèi)星星歷（導航電文），保持系統(tǒng)時作用：監(jiān)測和控制衛(wèi)星運行，編算衛(wèi)星星歷（導航電文），保持系統(tǒng)時間等。間等。 GPS的系統(tǒng)組成 地面部分主控站主控站監(jiān)控站監(jiān)控站監(jiān)控站監(jiān)控站注入站注入站/監(jiān)控站監(jiān)控站注入站注入站/監(jiān)控站監(jiān)控站注入站注入站/監(jiān)控站監(jiān)控站GPS 衛(wèi)星地面監(jiān)控系統(tǒng)分布圖衛(wèi)星地面監(jiān)控系統(tǒng)分布圖 吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用 主控站（主控站

25、（1個，個，還有還有1個備用主控站個備用主控站）功能：功能： （1）采集數(shù)據(jù)： （2）編輯導航電文：注入電文和星歷，傳送到注入站。 （3）診斷功能：整個地面支撐系統(tǒng)和衛(wèi)星的健康狀況。 （4）調整衛(wèi)星：預定軌道、衛(wèi)星調度和用備份衛(wèi)星取代失效的工作衛(wèi)星。 地點：地點：美國克羅拉多州法爾孔空軍基地 監(jiān)測站（監(jiān)測站（5個）個） 作用作用：接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，采集環(huán)境數(shù)據(jù) ，存儲并傳送給主控站 地點：地點：夏威夷、主控站及三個注入站。 注入站（注入站（3個）個）作用：作用：將導航電文注入GPS衛(wèi)星,并監(jiān)測其準確性。地點：地點：阿松森群島（大西洋）、迪戈加西亞（印度洋）和卡瓦加蘭（太平洋）。 GPS的系統(tǒng)組成

26、地面部分吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用地面監(jiān)控系統(tǒng)工作流程地面監(jiān)控系統(tǒng)工作流程 GPS的系統(tǒng)組成 地面部分吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用 用戶部分用戶部分 用戶部分：用戶部分：GPS信號接收機及相關設備信號接收機及相關設備 接收、跟蹤、變換和測量接收、跟蹤、變換和測量GPS信號的設備信號的設備 多數(shù)采用石英鐘多數(shù)采用石英鐘 類型：測量型、導航型、守（授）時型；單頻，雙頻；類型：測量型、導航型、守（授）時型；單頻，雙頻；C/A碼，碼，P碼碼 GPS的系統(tǒng)組成 用戶部分吉長東(q

27、q群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用接收機天線接收機天線-Choke Ring用戶設備部分的主要設備是用戶設備部分的主要設備是GPS接收機接收機 , 接收機天線示意圖 GPS的系統(tǒng)組成 用戶部分吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用3.2 衛(wèi)星運動及其軌道衛(wèi)星運動及其軌道 衛(wèi)星運動的軌道衛(wèi)星運動的軌道 衛(wèi)星的無攝運動（重點）衛(wèi)星的無攝運動（重點） 衛(wèi)星的受攝運動衛(wèi)星的受攝運動 GPS系統(tǒng)及其信號衛(wèi)星運動及其軌道上課睡覺的同學，你達上課睡覺的同學，你達到這種境界沒有？到這種境界沒有？吉長東(qq群:4

28、042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用衛(wèi)星軌道（衛(wèi)星軌道（軌跡，軌道位置和狀態(tài)軌跡，軌道位置和狀態(tài)）誤差對定位精度的影響）誤差對定位精度的影響 絕對定位絕對定位 衛(wèi)星軌道上的任何誤差會直接影響到用戶定位的精度。 相對定位相對定位衛(wèi)星軌道誤差影響減弱，但當基線較長且精度要求較高時，誤差影響不可忽視衛(wèi)星軌道誤差對所測基線精度的影響如表因此，為滿足精密定位要求，衛(wèi)星的軌道必須具有足夠的精度相對精度相對精度(10-6) 衛(wèi)星軌道誤衛(wèi)星軌道誤差差(m) 基線長度基線長度(km) 基線誤差基線誤差(cm) 1 20101001000 110100 0.1 21010010

29、00 0.1110 GPS系統(tǒng)及其信號衛(wèi)星運動及其軌道衛(wèi)星運動的軌道DD吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用影響衛(wèi)星軌道的因素影響衛(wèi)星軌道的因素 作用于衛(wèi)星的力分為兩類作用于衛(wèi)星的力分為兩類：一類是中心引力(Central Gravitational Force) 一類是攝動力(Perturbative Force) （非中心力）二者詳情見表 作用力作用力 作用力來源作用力來源 結結 果果 衛(wèi)星運動衛(wèi)星運動 衛(wèi)星軌道衛(wèi)星軌道 中心引力 假設地球為均質球體的引力（質量集中在球體的中心） 決定衛(wèi)星運動的基本規(guī)律和特征 無攝運動 理想軌道（無攝軌

30、道） 攝動力（非中心力） 地球非球形引力力、太陽、月亮和其它天體引力、大氣阻力、太陽光壓、地球潮汐力等 衛(wèi)星偏離理想軌道 受攝運動 受攝軌道（偏離量的大小隨時間變化） GPS系統(tǒng)及其信號衛(wèi)星運動及其軌道衛(wèi)星運動的軌道45年在日本放煙花的最高境界年在日本放煙花的最高境界 吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用補充知識研究衛(wèi)星運動的規(guī)律一般分為兩步：中心引力無攝運動（Undisturbed Motion）（開普勒運動）（Keplerian Motion）無攝軌道（ Undisturbed Orbit）。攝動力受攝運動（Perturbed Moti

31、on）受攝軌道（Perturbed Orbit） 理想基本特征理想基本特征 修正瞬時位置修正瞬時位置迎親的最高境界迎親的最高境界 吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用衛(wèi)星的無攝運動衛(wèi)星的無攝運動 衛(wèi)星升空后，在其運動速度超過（7.91km/s）時，它將擺脫地球引力而不停地繞地球運行。假設地球為均勻密度物質的球體，衛(wèi)星在地球引力場中的無攝運動無攝運動（即忽略大氣阻力、太陽光壓和地球潮汐力等因素的影響），根據(jù)牛頓萬有引力定律，其引力加速度：式中，G為引力常數(shù)，M為地球質量，為衛(wèi)星質量，r為衛(wèi)星的地心向徑。一般地，衛(wèi)星質量相對于地球質量M可以忽略

32、不計，有： 這種運動也稱開普勒運動開普勒運動，其規(guī)律可通過開普勒定律開普勒定律來描述。 GPS系統(tǒng)及其信號衛(wèi)星運動及其軌道衛(wèi)星的無攝運動釣魚的最高境界釣魚的最高境界 吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用開普勒定律開普勒定律 開普勒第一定律：開普勒第一定律：衛(wèi)星運行的軌道是一個橢圓，而該橢圓的一個焦點與地球的質心相重合。 表明： -衛(wèi)星繞地球運行的軌道面開普勒橢圓，其形狀和大小不變。 -在橢圓軌道平面上，遠地點和近地點在慣性空間的位置是固定不變的。 開普勒第二定律或面積定律開普勒第二定律或面積定律(The Law of Areas)：衛(wèi)星的地

33、心向徑，即地球質心與衛(wèi)星質心間的距離向量，在相同的時間內所掃過的面積相等 表明 -衛(wèi)星在橢圓軌道上的運行速度是不斷變化的，在近地點處速度最大，在遠地點速度最小 開普勒第三定律開普勒第三定律：衛(wèi)星運動周期的平方與軌道橢圓長半徑的立方之比為一常量，而該常量等于地球引力常數(shù)GM的倒數(shù)。 數(shù)學表達為2243TSGMas GPS系統(tǒng)及其信號衛(wèi)星運動及其軌道衛(wèi)星的無攝運動沙雕！吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用無攝衛(wèi)星軌道的描述無攝衛(wèi)星軌道的描述衛(wèi)星軌道參數(shù)衛(wèi)星軌道參數(shù) 開普勒軌道參數(shù)或開普勒軌道根數(shù) （） 為軌道橢圓長半軸 為軌道橢圓偏心率i為軌道

34、面傾角為升交點赤經（升春）s為近地點角距（近升）表達了開普勒橢圓在軌道平面上的定向 fs （V） 衛(wèi)星的真近點角 （衛(wèi)星-近） 注意：只有真近點角是時間的注意：只有真近點角是時間的函數(shù)，其余均為常數(shù)。函數(shù)，其余均為常數(shù)。為衛(wèi)星的真近點角確定了衛(wèi)星在軌道上的瞬時位置確定了開普勒橢圓的形狀和大小 唯一地確定了衛(wèi)星軌道平面與地球體之間的相對定向 GPS系統(tǒng)及其信號衛(wèi)星運動及其軌道衛(wèi)星的無攝運動吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用衛(wèi)星軌道參數(shù)衛(wèi)星軌道參數(shù) 吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用真近

35、點角與偏近點角真近點角與偏近點角 動物也有這職業(yè)動物也有這職業(yè)吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用真近點角的計算真近點角的計算 平近點角=n（t-t0）N平均角速度，t0過近地點的時刻吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用衛(wèi)星的受攝運動衛(wèi)星的受攝運動 地球的非中心引力（地球非球形及質量分布不均勻而引起的作用力）、太陽引力、月亮引力、太陽的直接與間接輻射壓力、大氣的阻力、地球潮汐力、磁力等。 表表3.6 攝動力對攝動力對GPS衛(wèi)星的影響衛(wèi)星的影響1、衛(wèi)星的受攝運動力、衛(wèi)星的受攝運動力 GPS

36、系統(tǒng)及其信號衛(wèi)星運動及其軌道衛(wèi)星的受攝運動吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用地球引力場攝動力的影響地球引力場攝動力的影響 引起軌道平面在空間的旋轉引起軌道平面在空間的旋轉結果：使升交點沿地球赤道緩慢進動，產生周期性的變化 引起近地點在軌道面內旋轉引起近地點在軌道面內旋轉結果：引起衛(wèi)星軌道近地點角距 的緩慢變化引起平近點引起平近點Ms的變化的變化結果：由其引起的衛(wèi)星軌道攝動主要是長周期的 GPS系統(tǒng)及其信號衛(wèi)星運動及其軌道衛(wèi)星的受攝運動吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用 GPS信號及導

37、航電文信號及導航電文 GPS系統(tǒng)及其信號 GPS信號及導航電文 MHzGPS衛(wèi)星所播發(fā)的信號（基準頻率：10.23）GPS衛(wèi)星信號的構成衛(wèi)星信號的構成 GPS衛(wèi)星信號衛(wèi)星信號 吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用衛(wèi)星信號的調制衛(wèi)星信號的調制 （續(xù)）（續(xù)） GPS系統(tǒng)及其信號 GPS信號及導航電文 吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用衛(wèi)星信號的調制和解制衛(wèi)星信號的調制和解制 接收機接收機是衛(wèi)星信號解調的硬件設備。 它的主要工作是:重建載波，提取測距碼信號和導航電文重建載波，提取測距碼信號和

38、導航電文 信號解調的常用方式有兩種： -復制碼相關技術（含D碼） -平方解調技術 前市售的大部分接收機都采用這兩種技術衛(wèi)星信號衛(wèi)星信號都是在同一個基本頻率f0=10.23MHz的控制下產生的 。 不論測距碼還是數(shù)據(jù)碼，都是通過調相技術調制在高頻載波上的。也就是說，當碼值(調制信號)從1變成O，或從0變成1時，將使載波相位改變180度。調制以后的衛(wèi)星信號經由衛(wèi)發(fā)射天線向用戶播發(fā) 。 GPS系統(tǒng)及其信號 GPS信號及導航電文 吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用GPSGPS衛(wèi)星發(fā)射的衛(wèi)星發(fā)射的P P碼，產生原理碼，產生原理與與C/AC/A碼相似

39、，但其是采用兩種碼相似，但其是采用兩種各由兩個各由兩個1212級反饋移位寄存器構級反饋移位寄存器構成的，情況更為復雜。線路設計成的，情況更為復雜。線路設計細節(jié)均是保密的。細節(jié)均是保密的。P P碼特征：碼特征： 碼長碼長Nu 2.35Nu 2.35* *10141014比特比特 碼元寬度碼元寬度tu 0.0977752stu 0.0977752s ( (相應距離相應距離 為為29.3m)29.3m) 周期周期Tu = Nu tu 267Tu = Nu tu 267 數(shù)碼率數(shù)碼率=10.23Mbit/s=10.23Mbit/s吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程

40、系GPS技術及應用導航電文導航電文 它包含該衛(wèi)星的星歷(Satellite Vehicle Ephemeris)，衛(wèi)星工作狀況(Satellite Vehicle Heath)，系統(tǒng)時間(System Time)，時鐘改正(Clock Correction Parameters) ，軌道攝動改正(Perturbed Orbit Correction Parameters)，電離層時延改正即電離層折射參數(shù)(Ionospheric Delay Model Parameters)，大氣折射改正，由C/A碼捕獲P碼的信息，衛(wèi)星的概略星歷等導航信息。導航電文的主要內容：導航電文的主要內容： GPS系統(tǒng)及

41、其信號 GPS信號及導航電文 D碼、數(shù)據(jù)碼和衛(wèi)星電文導航電文示例吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用導航電文導航電文 （續(xù)）（續(xù)） 導航電文 的格式是： 導航電文的格式導航電文的格式 ： GPS系統(tǒng)及其信號 GPS信號及導航電文 吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用 安徽鳳陽的明皇陵 導航電文導航電文 （續(xù)）（續(xù)）吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用導航電文導航電文 （續(xù)）（續(xù)） 吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工

42、程技術大學測繪工程系GPS技術及應用導航電文導航電文 （續(xù)）（續(xù)） 導航電文內容導航電文內容 遙測碼（TLW） 轉換碼（HOW） 第一數(shù)據(jù)塊 第二數(shù)據(jù)塊 第三數(shù)據(jù)塊 GPS系統(tǒng)及其信號 GPS信號及導航電文 吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用導航電文導航電文 （續(xù)）（續(xù)）0 0、WNWN（WEEN NUMBERWEEN NUMBER）: :1980.1.5-0- -1999.8.21-0-10241999.8.22-0-2019.4.6-0-1023/10242019.4.7-0-2038.11.20-0-1023/1024接收機和軟件均

43、做接收機和軟件均做GPSGPS周調整！不然？周調整！不然？1 1、傳輸參數(shù)傳輸參數(shù)N URA2N URA2N NN=1111(?),URA6144m N=1111(?),URA6144m 不能定位！不能定位！ 2、電離層時延改正（Tgd）-L1上的C/A 碼和P碼偽距測量的3、星鐘的數(shù)據(jù)齡期（AODC），AODC=tOC-tL4、衛(wèi)星時鐘改正（每一顆衛(wèi)星上的鐘相對于GPS時的改正 ）吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用GPS衛(wèi)星軌道參數(shù)衛(wèi)星軌道參數(shù)吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用 G

44、PS系統(tǒng)及其信號 GPS信號及導航電文 吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用GPS衛(wèi)星星歷分類： 廣播星歷（預報星歷） 精密星歷（后處理星歷） 精密星歷軟件： 瑞士伯爾尼大學研制的瑞士伯爾尼大學研制的BERNESE (win/linux)（4.2/5.0） 美國麻省理工學院的美國麻省理工學院的GAMIT/GLOBK(linux)(10.31) 美國美國JPL的的GIPSY/OASIS(GOA) 美國NASA的GEODYN； 美國德克薩斯大學的TEXGAL 德國GFZ的GEPHARD ； 歐洲空間局(ESA)研制的GPSOBS等 反思：是不是

45、免費的？一臺GPS接收機多少錢？吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用1、GPS衛(wèi)星位置計算衛(wèi)星位置計算 利用利用GPS進行導航和定位進行導航和定位，衛(wèi)星視為動態(tài)已知點。，衛(wèi)星視為動態(tài)已知點。首先首先位置位置，然后有，然后有觀測量觀測量（偽距或相位），待定點位。（偽距或相位），待定點位。 導航電文是計算衛(wèi)星位置的關鍵（參數(shù)）。導航電文是計算衛(wèi)星位置的關鍵（參數(shù)）。 計算衛(wèi)星在軌道平面上的位置（重點）計算衛(wèi)星在軌道平面上的位置（重點） 地心坐標系中 （難點） 站心坐標系中 （難點） 為此，根據(jù)下列程序計算出衛(wèi)星的位置為此，根據(jù)下列程序計算出衛(wèi)星

46、的位置（軌道平面）（軌道平面）。 GPS系統(tǒng)及其信號 GPS 衛(wèi)星在軌位置的計算步驟吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用軌道平面軌道平面1：計算衛(wèi)星運行的平均角速度計算衛(wèi)星運行的平均角速度n GPS系統(tǒng)及其信號 GPS 衛(wèi)星在軌位置的計算吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用 GPS系統(tǒng)及其信號 GPS 衛(wèi)星在軌位置的計算軌道平面軌道平面2：計算歸化時刻計算歸化時刻t tk k 吉長東(qq群:4042615,email:) 遼寧工程技術大學測繪工程系GPS技術及應用 GPS系統(tǒng)及其信號 GPS 衛(wèi)星在軌位置的計算軌道平面軌道平面3：計算觀測時刻的平近點角計算觀測時刻的平近點角Mk 4： 計算偏近點角計算偏近點角Ek 5：計算衛(wèi)星矢徑：計算衛(wèi)星矢徑rk3、有基準時刻的平近點角、有基準時刻的平近點角M0 4、偏心率、偏心率e 和和Mk 5：計算衛(wèi)星矢徑計算衛(wèi)星矢徑rk