GPS原理與應用第一章-精選文檔

GPS原理及應用05級地信專業(yè)王宇明電話：23540105Email:yuming50251631GPS原理及應用05級地信專業(yè)1全球定位系統(tǒng)（GPS）

NavigationSystemTimeandRanging/GlobalPositioningSystem

NAVSTAR/GPS

三維位置（經度、緯度、高度）三維速度時間根據(jù)Wooden1985年所給出的定義：NAVSTAR全球定位系統(tǒng)（GPS）是一個空基全天侯導航系統(tǒng)，它由美國國防部開發(fā)，用以滿足軍方在地面或近地空間內獲取在一個通用參照系中的位置、速度和時間信息的要求。10/25/20222全球定位系統(tǒng)（GPS）

NavigationSystem內容提要一、概述（1）二、坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)（2）三、衛(wèi)星運動基礎及GPS衛(wèi)星星歷（3）四、GPS衛(wèi)星的導航電文和衛(wèi)星信號（4）五、GPS衛(wèi)星定位基本原理（4，5，6，7）六、GPS衛(wèi)星導航（8）七、GPS測量的誤差來源及其影響（9，10）八、GPS測量的設計與實施（11）九、GPS測量數(shù)據(jù)處理（12）十、GPS應用（13）10/25/20223內容提要一、概述（1）10/18/20223課程要求及考核

課程的要求基本概念的掌握知識面的拓展課程成績理論考試70％，平時成績（考勤,作業(yè)和問答）30％主要考核基本概念和基本知識考核包括簡單的計算，無公式推導考試范圍為課程的講授范圍17周上復習課，18周考試10/25/20224課程要求及考核

課程的要求10/18/20224參考文獻

1.周忠謨等，GPS衛(wèi)星測量原理與應用，

測繪出版社，20192.徐紹銓等，GPS測量原理及應用，武漢大學出版社，20193.劉基余，GPS衛(wèi)星導航定位原理與方法，

科學出版社，20194.李征航，空間定位技術及應用，

武漢大學出版社，20191.B.Hofmann-Wellenhof,H.Lichtenegger,J.Collins,GlobalPositioningSystemTheoryandPractice,Fourth,revisededition,Springer-Verlag/Wien,2019.2.GPSforGeodesy,2nded.,Springer-Verlag,NewYork,2019.10/25/20225參考文獻

1.周忠謨等，GPS衛(wèi)星測量原理與應用，1.B第一章概論GPS的發(fā)展與由來GPS的特點GPS的組成美國政府的GPS政策（限制）非特許用戶的對策（反限制）10/25/20226第一章概論GPS的發(fā)展與由來10/18/20226衛(wèi)星定位技術產生的必然性

提供精確的地心坐標的需要提供全球統(tǒng)一的坐標的需要長距離高精度定位的需要全天候、快速、精確、簡便定位方式的需要10/25/20227衛(wèi)星定位技術產生的必然性

提供精確的地心坐標的需要10/181957年10月4日前蘇聯(lián)發(fā)射了人類的第一顆人造地球衛(wèi)星；美國海軍武器實驗室利用多普勒頻移原理于1967年7月建成了海軍導航衛(wèi)星定位系統(tǒng)（NavyNavigationSatelliteSystem-NNSS）即TRANSIT（子午衛(wèi)星系統(tǒng)，衛(wèi)星軌道通過地極）；GPS的發(fā)展與由來10/25/202281957年10月4日前蘇聯(lián)發(fā)射了人類的第一顆人造地球衛(wèi)星；TRANSIT系統(tǒng)衛(wèi)星：6顆極地軌道軌道高度：1100km信號頻率：400MHz、150MHz衛(wèi)星通過時間間隔：~100min，有時達到10h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10/25/20229TRANSIT系統(tǒng)10/18/20229子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)存在什么問題？GPS的發(fā)展與由來（續(xù)）10/25/202210子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)存在什么問題？GPS的發(fā)展與由來（續(xù)）10/TRANSIT（子午衛(wèi)星系統(tǒng)）缺點：衛(wèi)星數(shù)?。?~6顆，無法實現(xiàn)連續(xù)導航定位；高度低：1000km，難以精密定軌；一次定位所需時間過長（1.5h）頻率低，難以消除電離層影響。因而，滿足不了軍事需要。GPS的發(fā)展與由來（續(xù)）10/25/202211TRANSIT（子午衛(wèi)星系統(tǒng)）缺點：衛(wèi)星數(shù)小：5~6顆，無美國國防部從1973年開始籌建GPS，整個GPS系統(tǒng)于1994年3月全部建成。GPS系統(tǒng)是20世紀空間技術上最重大的成就之一。

GPS的發(fā)展與由來（續(xù)）10/25/202212美國國防部從1973年開始籌建GPS，整個GPS系統(tǒng)于1992.GPS組成

空間衛(wèi)星部分

24顆衛(wèi)星6個軌道軌道高度20200KM運行周期11小時58分地面監(jiān)控部分監(jiān)測站主控站注入站

用戶設備部分GPS接收機天線硬件軟件包10/25/2022132.GPS組成空間衛(wèi)星部分地面監(jiān)控部分2.GPS組成（續(xù)）GPS衛(wèi)星的發(fā)展可分為五個階段：

BlockⅠBlockⅡ、BlockⅡABlockⅡR、BlockⅡFGPS空間衛(wèi)星部分10/25/2022142.GPS組成（續(xù)）GPS衛(wèi)星的發(fā)展可分為五個階段：GGPS衛(wèi)星星座設計星座(21+3)：21顆正式的工作衛(wèi)星+3顆活動的備用衛(wèi)星6個軌道面，平均軌道高度20200km，軌道傾角55，周期11h58min（地球-衛(wèi)星的幾何關系每天提前4min重復一次）保證在24小時，在高度角15°以上，能夠同時觀測到4至12顆衛(wèi)星當前星座：28顆作用（基本功能）：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(fā)送用于導航定位的信號（采用雙向調制法調制在載波上的測距碼和導航電文）接受地面指令，進行相應操作銫鐘和銣鐘提供精密的時間標準10/25/202215GPS衛(wèi)星星座作用（基本功能）：10/18/202215BlockIIRBlockIIABlockIIRBlockIIFBlockIIRGPS衛(wèi)星類型10/25/202216BlockIIRBlockIIABlockIIRBloGPS的控制部分由分布在全球的由若干個跟蹤站所組成。分為主控站、監(jiān)控站和注入站。主控站位于美國克羅拉多Colorado的法爾孔Falcon空軍基地。它的作用是根據(jù)各監(jiān)控站根據(jù)GPS的觀測數(shù)據(jù)，計算出衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去。同時它還對衛(wèi)星進行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令，當工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時調度備用衛(wèi)星替代失效的工作衛(wèi)星工作。主控站也具有監(jiān)控站的功能。監(jiān)控站有五個。除了主控站外其它四個分別位于夏威夷(Hawaii)、阿松森群島(Ascencion)、迭哥伽西亞(DiegoGarcia)、卡瓦加蘭(Kwajalein)。監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號、監(jiān)測衛(wèi)星的工作狀態(tài)。注入站有三個。分別位于阿松森群島、迭哥伽西亞、卡瓦加蘭。注入站的作用是將主控站計算出的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘的改正數(shù)等注入到衛(wèi)星中去。地面監(jiān)控部分10/25/202217GPS的控制部分由分布在全球的由若干個跟蹤站所組成。分為主地面監(jiān)控部分（GroundSegment）主控站：1個監(jiān)測站：5個注入站：3個10/25/202218地面監(jiān)控部分（GroundSegment）主控站：1個監(jiān)主控站管理、協(xié)調地面監(jiān)控系統(tǒng)各部分的工作編算廣播星歷,軌道參數(shù),衛(wèi)星鐘差和大氣層改正數(shù)等送給注入站調整衛(wèi)星狀態(tài)(軌道糾偏)調度衛(wèi)星(用備用衛(wèi)星代替失效工作衛(wèi)星)監(jiān)測站對衛(wèi)星進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)星注入導航電文和指令等地面監(jiān)控部分的主要任務10/25/202219主控站監(jiān)測站注入站地面監(jiān)控部分的主要任務10/18/2022用戶部分（UserSegment）組成用戶接收設備接收設備GPS信號接收機10/25/202220用戶部分（UserSegment）10/18/20222GPS信號接收機組成天線單元天線前置放大器接收天線接收單元信號通道（channel）存儲器微處理器輸入輸出設備電源任務按一定高度截止角捕獲衛(wèi)星，跟蹤衛(wèi)星運行對接收到的GPS信號，具有變換、放大、處理功能測量信號傳播時間，解譯導航電文；實時計算用戶位置、速度與時間10/25/202221GPS信號接收機組成任務10/18/2022213.GPS的特點傳統(tǒng)定位方法的局限性需要事先布設大量的地面控制點觀測點之間需要保證通視作業(yè)難度大需要修建覘標邊長受到限制效率低：無用的中間過渡點無法同時精確確定點的三維坐標觀測受氣候、環(huán)境條件限制受系統(tǒng)誤差影響大難以確定地心坐標

GPS相對傳統(tǒng)的測量技術

觀測站間無需通視定位精度高（絕對精度10米，相對精度2毫米）觀測時間短提供3維坐標操作簡單全天候作業(yè)10/25/2022223.GPS的特點傳統(tǒng)定位方法的局限性GPS相對傳統(tǒng)的測3.GPS的特點（續(xù)）◆GPS相對其它導航系統(tǒng)全球地面連續(xù)覆蓋功能多，精度高實時定位應用廣泛10/25/2022233.GPS的特點（續(xù)）◆GPS相對其它導航系統(tǒng)10/14.美國政府的GPS政策(限制)(1)提供不同的用戶服務方式(2)實施SA（選擇可用性）政策(3)實施AS（精碼加密）政策10/25/2022244.美國政府的GPS政策(限制)(1)提供不同的用戶服4.美國的GPS政策(續(xù)）(1)提供不同的用戶服務方式

精密定位服務

PPS（PrecisePositioningService）標準定位服務SPS(StandardPositioningService)GPS衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號含有二種精度不同的測距碼P碼（又稱精碼）軍用PPS定位服務

C/A碼（又稱粗碼）民用

SPS定位服務

P碼獲得較高的定位精度，單點實時定位精度可優(yōu)于10米C/A碼獲得較低的定位精度，單點實時定位精度約為30-40米左右10/25/2022254.美國的GPS政策(續(xù)）(1)提供不同的用戶服務方式4.美國GPS的政策(續(xù)）(2)實施SA政策SA----SelectiveAvailability（選擇可用性）

SPS定位服務中加干擾技術-技術-技術干擾衛(wèi)星星歷引入高頻抖動實施SA政策：水平定位100米，垂直定位150米（2000年5月前）衛(wèi)星原子鐘的基頻1=19.03cm2=24.42cm10/25/2022264.美國GPS的政策(續(xù)）(2)實施SA政策-(3)實施AS政策AS--Anti-Spoofing(精碼P碼加密)AS--反電子欺騙PWY特許用戶和非特許用戶定位精度

10/25/202227(3)實施AS政策PWY特許用戶和非特許用戶定位精度10研究差分GPS技術建立獨立衛(wèi)星定位系統(tǒng)GLONASS伽利略(Galileo)北斗開發(fā)組合接收機和組合系統(tǒng)GPS/GLONASSGPS/INS5.非特許用戶的對策（反限制）10/25/202228研究差分GPS技術建立獨立衛(wèi)星定位系統(tǒng)開發(fā)組合接收機和組合系GLONASS是GLObaleNAvigationSatelliteSystem(全球導航衛(wèi)星系統(tǒng))的字頭縮寫，是前蘇聯(lián)從80年代初開始建設的與美國GPS系統(tǒng)相類似的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，也由衛(wèi)星星座、地面監(jiān)測控制站和用戶設備三部分組成?，F(xiàn)在由俄羅斯空間局管理。

GLONASS系統(tǒng)的衛(wèi)星星座由24顆衛(wèi)星組成，均勻分布在3個近圓形的軌道平面上，每個軌道面8顆衛(wèi)星，軌道高度19100公里，運行周期11小時15分，軌道傾角64.8°。GLONASS衛(wèi)星的載波上也調制了兩種偽隨機噪聲碼：S碼和P碼。GLONASS系統(tǒng)從理論上有24顆衛(wèi)星，但由于衛(wèi)星使用壽命和資金緊張等問題，實際上目前只有8顆。GLONASS系統(tǒng)單點定位精度水平方向為16m，垂直方向為25m。

GLONASS系統(tǒng)10/25/202229GLONASS是GLObaleNAvigationSatGLONASS系統(tǒng)(GLObalNAvigationSatelliteSystem,俄羅斯)星座組成24顆衛(wèi)星（21＋3）三個軌道平面每個軌道面上衛(wèi)星均勻分布軌道高度：19100km軌道傾角：64.8°衛(wèi)星運行周期：11h15min2019年底建成10/25/202230GLONASS系統(tǒng)(GLObalNAvigationSGLONASS信號每顆衛(wèi)星載波頻率不同計劃調整載波頻率，使同軌道上相對的衛(wèi)星載波頻率相同。2019年后L1:1598.0625~1604.2500MHzL2:1242.9375~1247.7500MHz各顆衛(wèi)星也有C/A碼與P碼，且不同衛(wèi)星間相同無SA與AS技術，但不向民用用戶提供P碼GLONASS單點定位精度平面±20m左右；高程±40m左右（95%）10/25/202231GLONASS信號10/18/20223110/25/20223210/18/20223210/25/20223310/18/202233系統(tǒng)組成：①衛(wèi)星星座：由3個獨立的圓形軌道，30顆GNSS衛(wèi)星組成（27顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星）。衛(wèi)星的軌道傾角i=56°；衛(wèi)星的公轉周期T=14h23m14S恒星時；軌道高度H=23616km。②地面系統(tǒng)：在歐洲建立2個控制中心；在全球構建監(jiān)控網。③定位原理：與GPS相同。④定位精度：導航定位精度比目前任何系統(tǒng)都高。計劃實施：①1994年開始進入方案論證階段；②2019年開始發(fā)射兩顆試驗衛(wèi)星進入試驗階段；③2019年整個伽利略（GNSS）系統(tǒng)建成并投入使用；伽俐略系統(tǒng)10/25/202234系統(tǒng)組成：伽俐略系統(tǒng)10/18/202234GALILEO系統(tǒng)(歐洲)星座組成30顆衛(wèi)星（27＋3）三個軌道平面軌道高度：23616km軌道傾角：56°Galileo信號根據(jù)公開、安全、商業(yè)、政府四種服務模式采用不同信號載波頻率：L波段（E1,E2,E5a,E5b和E6）10/25/202235GALILEO系統(tǒng)(歐洲)星座組成10/18/20223星座建立計劃2019，發(fā)射GSTB(GalileoSystemTestBed)試驗衛(wèi)星2019～2019，發(fā)射4顆工作衛(wèi)星，在軌作業(yè)試驗2019，建立Galileo工作星座10/25/202236星座建立計劃2019，發(fā)射GSTB(GalileoSy北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(中國)系統(tǒng)組成導航衛(wèi)星：2顆地球同步衛(wèi)星（Sat-31/32靜地衛(wèi)星），東經80度與140度上空地面中心站：地面控制中心＋地面數(shù)據(jù)處理中心定軌觀測網：3個以上地面定軌觀測站校準站測高站用戶發(fā)收機系統(tǒng)建成時間：2000年底10/25/202237北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(中國)系統(tǒng)組成10/18/202237北斗星系統(tǒng)定位原理主動式：用戶設備既接收也發(fā)送信號，地面中心站解算用戶位置并告知用戶；需要高程約束解算用戶位置，且用戶不能自己解算坐標。定位精度：平面±20m10/25/202238北斗星系統(tǒng)定位原理主動式：用戶設備既接收也發(fā)送信號，地面中心GPS、GLONASS、GALILEO等統(tǒng)稱全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)GNSS（GLOBALNAVIGATIONSATELLITESYSTEM）10/25/202239GPS、GLONASS、GALILEO等統(tǒng)稱全球導航衛(wèi)星10/25/20224010/18/202240GPS在國民經濟建設中的應用將在第十章中詳細介紹陸地應用海洋應用航空應用航天應用10/25/202241GPS在國民經濟建設中的應用將在第十章中詳細介紹10/183.簡述GPS的基本組成4.簡述GPS的定位服務方式及相應的定位精度5.舉例說明GPS的應用(提示：精密測量，智能交通，城市規(guī)化，軍事應用，旅游探險)習題子午衛(wèi)星系統(tǒng)與GPS定位原理有何區(qū)別？為什么在衛(wèi)星原子鐘基準頻率中加入干擾可以降低定位精度？10/25/2022423.簡述GPS的基本組成習題子午衛(wèi)星系統(tǒng)與GPS定位原GPS原理及應用05級地信專業(yè)王宇明電話：23540105Email:yuming502516343GPS原理及應用05級地信專業(yè)1全球定位系統(tǒng)（GPS）

NavigationSystemTimeandRanging/GlobalPositioningSystem

NAVSTAR/GPS

三維位置（經度、緯度、高度）三維速度時間根據(jù)Wooden1985年所給出的定義：NAVSTAR全球定位系統(tǒng)（GPS）是一個空基全天侯導航系統(tǒng)，它由美國國防部開發(fā)，用以滿足軍方在地面或近地空間內獲取在一個通用參照系中的位置、速度和時間信息的要求。10/25/202244全球定位系統(tǒng)（GPS）

NavigationSystem內容提要一、概述（1）二、坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)（2）三、衛(wèi)星運動基礎及GPS衛(wèi)星星歷（3）四、GPS衛(wèi)星的導航電文和衛(wèi)星信號（4）五、GPS衛(wèi)星定位基本原理（4，5，6，7）六、GPS衛(wèi)星導航（8）七、GPS測量的誤差來源及其影響（9，10）八、GPS測量的設計與實施（11）九、GPS測量數(shù)據(jù)處理（12）十、GPS應用（13）10/25/202245內容提要一、概述（1）10/18/20223課程要求及考核

課程的要求基本概念的掌握知識面的拓展課程成績理論考試70％，平時成績（考勤,作業(yè)和問答）30％主要考核基本概念和基本知識考核包括簡單的計算，無公式推導考試范圍為課程的講授范圍17周上復習課，18周考試10/25/202246課程要求及考核

課程的要求10/18/20224參考文獻

1.周忠謨等，GPS衛(wèi)星測量原理與應用，

測繪出版社，20192.徐紹銓等，GPS測量原理及應用，武漢大學出版社，20193.劉基余，GPS衛(wèi)星導航定位原理與方法，

科學出版社，20194.李征航，空間定位技術及應用，

武漢大學出版社，20191.B.Hofmann-Wellenhof,H.Lichtenegger,J.Collins,GlobalPositioningSystemTheoryandPractice,Fourth,revisededition,Springer-Verlag/Wien,2019.2.GPSforGeodesy,2nded.,Springer-Verlag,NewYork,2019.10/25/202247參考文獻

1.周忠謨等，GPS衛(wèi)星測量原理與應用，1.B第一章概論GPS的發(fā)展與由來GPS的特點GPS的組成美國政府的GPS政策（限制）非特許用戶的對策（反限制）10/25/202248第一章概論GPS的發(fā)展與由來10/18/20226衛(wèi)星定位技術產生的必然性

提供精確的地心坐標的需要提供全球統(tǒng)一的坐標的需要長距離高精度定位的需要全天候、快速、精確、簡便定位方式的需要10/25/202249衛(wèi)星定位技術產生的必然性

提供精確的地心坐標的需要10/181957年10月4日前蘇聯(lián)發(fā)射了人類的第一顆人造地球衛(wèi)星；美國海軍武器實驗室利用多普勒頻移原理于1967年7月建成了海軍導航衛(wèi)星定位系統(tǒng)（NavyNavigationSatelliteSystem-NNSS）即TRANSIT（子午衛(wèi)星系統(tǒng)，衛(wèi)星軌道通過地極）；GPS的發(fā)展與由來10/25/2022501957年10月4日前蘇聯(lián)發(fā)射了人類的第一顆人造地球衛(wèi)星；TRANSIT系統(tǒng)衛(wèi)星：6顆極地軌道軌道高度：1100km信號頻率：400MHz、150MHz衛(wèi)星通過時間間隔：~100min，有時達到10h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10/25/202251TRANSIT系統(tǒng)10/18/20229子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)存在什么問題？GPS的發(fā)展與由來（續(xù)）10/25/202252子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)存在什么問題？GPS的發(fā)展與由來（續(xù)）10/TRANSIT（子午衛(wèi)星系統(tǒng)）缺點：衛(wèi)星數(shù)?。?~6顆，無法實現(xiàn)連續(xù)導航定位；高度低：1000km，難以精密定軌；一次定位所需時間過長（1.5h）頻率低，難以消除電離層影響。因而，滿足不了軍事需要。GPS的發(fā)展與由來（續(xù)）10/25/202253TRANSIT（子午衛(wèi)星系統(tǒng)）缺點：衛(wèi)星數(shù)?。?~6顆，無美國國防部從1973年開始籌建GPS，整個GPS系統(tǒng)于1994年3月全部建成。GPS系統(tǒng)是20世紀空間技術上最重大的成就之一。

GPS的發(fā)展與由來（續(xù)）10/25/202254美國國防部從1973年開始籌建GPS，整個GPS系統(tǒng)于1992.GPS組成

空間衛(wèi)星部分

24顆衛(wèi)星6個軌道軌道高度20200KM運行周期11小時58分地面監(jiān)控部分監(jiān)測站主控站注入站

用戶設備部分GPS接收機天線硬件軟件包10/25/2022552.GPS組成空間衛(wèi)星部分地面監(jiān)控部分2.GPS組成（續(xù)）GPS衛(wèi)星的發(fā)展可分為五個階段：

BlockⅠBlockⅡ、BlockⅡABlockⅡR、BlockⅡFGPS空間衛(wèi)星部分10/25/2022562.GPS組成（續(xù)）GPS衛(wèi)星的發(fā)展可分為五個階段：GGPS衛(wèi)星星座設計星座(21+3)：21顆正式的工作衛(wèi)星+3顆活動的備用衛(wèi)星6個軌道面，平均軌道高度20200km，軌道傾角55，周期11h58min（地球-衛(wèi)星的幾何關系每天提前4min重復一次）保證在24小時，在高度角15°以上，能夠同時觀測到4至12顆衛(wèi)星當前星座：28顆作用（基本功能）：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(fā)送用于導航定位的信號（采用雙向調制法調制在載波上的測距碼和導航電文）接受地面指令，進行相應操作銫鐘和銣鐘提供精密的時間標準10/25/202257GPS衛(wèi)星星座作用（基本功能）：10/18/202215BlockIIRBlockIIABlockIIRBlockIIFBlockIIRGPS衛(wèi)星類型10/25/202258BlockIIRBlockIIABlockIIRBloGPS的控制部分由分布在全球的由若干個跟蹤站所組成。分為主控站、監(jiān)控站和注入站。主控站位于美國克羅拉多Colorado的法爾孔Falcon空軍基地。它的作用是根據(jù)各監(jiān)控站根據(jù)GPS的觀測數(shù)據(jù)，計算出衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去。同時它還對衛(wèi)星進行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令，當工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時調度備用衛(wèi)星替代失效的工作衛(wèi)星工作。主控站也具有監(jiān)控站的功能。監(jiān)控站有五個。除了主控站外其它四個分別位于夏威夷(Hawaii)、阿松森群島(Ascencion)、迭哥伽西亞(DiegoGarcia)、卡瓦加蘭(Kwajalein)。監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號、監(jiān)測衛(wèi)星的工作狀態(tài)。注入站有三個。分別位于阿松森群島、迭哥伽西亞、卡瓦加蘭。注入站的作用是將主控站計算出的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘的改正數(shù)等注入到衛(wèi)星中去。地面監(jiān)控部分10/25/202259GPS的控制部分由分布在全球的由若干個跟蹤站所組成。分為主地面監(jiān)控部分（GroundSegment）主控站：1個監(jiān)測站：5個注入站：3個10/25/202260地面監(jiān)控部分（GroundSegment）主控站：1個監(jiān)主控站管理、協(xié)調地面監(jiān)控系統(tǒng)各部分的工作編算廣播星歷,軌道參數(shù),衛(wèi)星鐘差和大氣層改正數(shù)等送給注入站調整衛(wèi)星狀態(tài)(軌道糾偏)調度衛(wèi)星(用備用衛(wèi)星代替失效工作衛(wèi)星)監(jiān)測站對衛(wèi)星進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)星注入導航電文和指令等地面監(jiān)控部分的主要任務10/25/202261主控站監(jiān)測站注入站地面監(jiān)控部分的主要任務10/18/2022用戶部分（UserSegment）組成用戶接收設備接收設備GPS信號接收機10/25/202262用戶部分（UserSegment）10/18/20222GPS信號接收機組成天線單元天線前置放大器接收天線接收單元信號通道（channel）存儲器微處理器輸入輸出設備電源任務按一定高度截止角捕獲衛(wèi)星，跟蹤衛(wèi)星運行對接收到的GPS信號，具有變換、放大、處理功能測量信號傳播時間，解譯導航電文；實時計算用戶位置、速度與時間10/25/202263GPS信號接收機組成任務10/18/2022213.GPS的特點傳統(tǒng)定位方法的局限性需要事先布設大量的地面控制點觀測點之間需要保證通視作業(yè)難度大需要修建覘標邊長受到限制效率低：無用的中間過渡點無法同時精確確定點的三維坐標觀測受氣候、環(huán)境條件限制受系統(tǒng)誤差影響大難以確定地心坐標

GPS相對傳統(tǒng)的測量技術

觀測站間無需通視定位精度高（絕對精度10米，相對精度2毫米）觀測時間短提供3維坐標操作簡單全天候作業(yè)10/25/2022643.GPS的特點傳統(tǒng)定位方法的局限性GPS相對傳統(tǒng)的測3.GPS的特點（續(xù)）◆GPS相對其它導航系統(tǒng)全球地面連續(xù)覆蓋功能多，精度高實時定位應用廣泛10/25/2022653.GPS的特點（續(xù)）◆GPS相對其它導航系統(tǒng)10/14.美國政府的GPS政策(限制)(1)提供不同的用戶服務方式(2)實施SA（選擇可用性）政策(3)實施AS（精碼加密）政策10/25/2022664.美國政府的GPS政策(限制)(1)提供不同的用戶服4.美國的GPS政策(續(xù)）(1)提供不同的用戶服務方式

精密定位服務

PPS（PrecisePositioningService）標準定位服務SPS(StandardPositioningService)GPS衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號含有二種精度不同的測距碼P碼（又稱精碼）軍用PPS定位服務

C/A碼（又稱粗碼）民用

SPS定位服務

P碼獲得較高的定位精度，單點實時定位精度可優(yōu)于10米C/A碼獲得較低的定位精度，單點實時定位精度約為30-40米左右10/25/2022674.美國的GPS政策(續(xù)）(1)提供不同的用戶服務方式4.美國GPS的政策(續(xù)）(2)實施SA政策SA----SelectiveAvailability（選擇可用性）

SPS定位服務中加干擾技術-技術-技術干擾衛(wèi)星星歷引入高頻抖動實施SA政策：水平定位100米，垂直定位150米（2000年5月前）衛(wèi)星原子鐘的基頻1=19.03cm2=24.42cm10/25/2022684.美國GPS的政策(續(xù)）(2)實施SA政策-(3)實施AS政策AS--Anti-Spoofing(精碼P碼加密)AS--反電子欺騙PWY特許用戶和非特許用戶定位精度

10/25/202269(3)實施AS政策PWY特許用戶和非特許用戶定位精度10研究差分GPS技術建立獨立衛(wèi)星定位系統(tǒng)GLONASS伽利略(Galileo)北斗開發(fā)組合接收機和組合系統(tǒng)GPS/GLONASSGPS/INS5.非特許用戶的對策（反限制）10/25/202270研究差分GPS技術建立獨立衛(wèi)星定位系統(tǒng)開發(fā)組合接收機和組合系GLONASS是GLObaleNAvigationSatelliteSystem(全球導航衛(wèi)星系統(tǒng))的字頭縮寫，是前蘇聯(lián)從80年代初開始建設的與美國GPS系統(tǒng)相類似的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，也由衛(wèi)星星座、地面監(jiān)測控制站和用戶設備三部分組成?，F(xiàn)在由俄羅斯空間局管理。

GLONASS系統(tǒng)的衛(wèi)星星座由24顆衛(wèi)星組成，均勻分布在3個近圓形的軌道平面上，每個軌道面8顆衛(wèi)星，軌道高度19100公里，運行周期11小時15分，軌道傾角64.8°。GLONASS衛(wèi)星的載波上也調制了兩種偽隨機噪聲碼：S碼和P碼。GLONASS系統(tǒng)從理論上有24顆衛(wèi)星，但由于衛(wèi)星使用壽命和資金緊張等問題，實際上目前只有8顆。GLONASS系統(tǒng)單點定位精度水平方向為16m，垂直方向為25m。

GLONASS系統(tǒng)10/25/202271GLONASS是GLObaleNAvigationSatGLONASS系統(tǒng)(GLObalNAvigationSatelliteSystem,俄羅斯)星座組成24顆衛(wèi)星（21＋3）三個軌道平面每個軌道面上衛(wèi)星均勻分布軌道高度：19100km軌道傾角：64.8°衛(wèi)星運行周期：11h15min2019年底建成10/25/202272GLONASS系統(tǒng)(GLObalNAvigationSGLONASS信號每顆衛(wèi)星載波頻率不同計劃調整載波頻率，使同軌道上相對的衛(wèi)星載波頻率相同。2019年后L1:1598.0625~1604.2500MHzL2:1242.9375~1247.7500MHz各顆衛(wèi)星也有C/A碼與P碼，且不同衛(wèi)星間相同無SA與AS技術，但不向民用用戶提供P碼G