李玉柏衛(wèi)星導(dǎo)航與定位001-概述(第五版)

李玉柏衛(wèi)星導(dǎo)航與定位001-概述(第五版)第一頁(yè)，共65頁(yè)。課程說(shuō)明課程名稱：衛(wèi)星導(dǎo)航原理與應(yīng)用課程編號(hào)：H0104630學(xué)時(shí)與學(xué)分：48學(xué)時(shí)，學(xué)分：3課程性質(zhì)：專業(yè)選修課課程主要參考書（教材）《GPS軟件接收機(jī)基礎(chǔ)(第2版)》(美)IAMESBAO-YENTSUI著，陳軍等譯，電子工業(yè)出版社，2008年7月第二頁(yè)，共65頁(yè)。課程說(shuō)明課程主要參考資料：1）《GPS原理與應(yīng)用（第2版）》，(美)ElliottD.Kaplan著，譯者寇艷紅，電子工業(yè)出版社，2007年07月；2）《全球定位系統(tǒng)--信號(hào)、測(cè)量與性能(第2版)》，(美)PratapMisra，PerEnge著，電子工業(yè)出版社，2008年4月；3）《GPS基本原理及其MATLAB仿真》，楊俊等著，西安電子科技大學(xué)出版社，2006年8月。4）《衛(wèi)星導(dǎo)航原理與應(yīng)用》，袁建平等編著，中國(guó)宇航出版社出版，2004年9月；第三頁(yè)，共65頁(yè)。課程說(shuō)明主要的學(xué)生閱讀資料：1）ICD-GPS-200C2）ICD-GPS-705__02_Dec__Rev_23）GNSS—GalileoOpenServiceSignalInSpaceInterfaceControlDocument(OSSISICD)Draft04）GNSS—GLONASSINTERFACECONTROLDOCUMENTNavigationalradiosignalInbandsL1,L2第四頁(yè)，共65頁(yè)。課程說(shuō)明基本要求上課時(shí)間：參見課表

注意時(shí)間——不要遲到盡管大家業(yè)務(wù)繁忙，課內(nèi)不準(zhǔn)使用手機(jī)注意課堂紀(jì)律，絕不可影響他人。第五頁(yè)，共65頁(yè)。課程說(shuō)明課程教學(xué)綱要：課程教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)：利用衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)提供的導(dǎo)航衛(wèi)星的位置、速度、時(shí)間等信息，來(lái)完成對(duì)地球各種目標(biāo)（也簡(jiǎn)稱用戶）的定位、授時(shí)、導(dǎo)航、監(jiān)測(cè)和管理。課程教學(xué)培養(yǎng)能力：衛(wèi)星導(dǎo)航算法設(shè)計(jì)能力、編程能力、誤差分析能力，以及GPS軟件接收機(jī)設(shè)計(jì)能力。第六頁(yè)，共65頁(yè)。課程說(shuō)明課程教學(xué)主要知識(shí)點(diǎn)：第一講GPS衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)概述：定位與授時(shí)的基本概念；主要介紹GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、發(fā)展史以及在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。第二講GPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)第三講GPS衛(wèi)星星座中衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)知識(shí)重點(diǎn)介紹衛(wèi)星軌道知識(shí)；衛(wèi)星位置速度計(jì)算。第七頁(yè)，共65頁(yè)。課程說(shuō)明課程主要內(nèi)容：第四講GPS導(dǎo)航信號(hào)與導(dǎo)航電文GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組成導(dǎo)航信號(hào)組成導(dǎo)航電文第五講GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)無(wú)線電定位技術(shù)；包括衛(wèi)星導(dǎo)航定位的基本方程；定位解算基本方法、速度計(jì)算方法。第八頁(yè)，共65頁(yè)。課程說(shuō)明課程主要內(nèi)容：第六講GPS定位誤差分析，包括衛(wèi)星與用戶時(shí)鐘誤差、相對(duì)論效應(yīng)、電離層延遲、對(duì)流層延遲、多路徑誤差等。第七講衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的捕獲，包括捕獲原理，多普勒頻率補(bǔ)償?shù)取５诎酥v衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的跟蹤，包括跟蹤原理，以及碼跟蹤環(huán)、載波跟蹤環(huán)的具體實(shí)現(xiàn)。第九講GPS衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)硬件結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)，以及相關(guān)軟件處理。第九頁(yè)，共65頁(yè)。課程說(shuō)明讓我們開始吧。。。。第十頁(yè)，共65頁(yè)。第一講：衛(wèi)星導(dǎo)航與定位概述

—基本概念第十一頁(yè)，共65頁(yè)。第一章：衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)概述§1.1定位與授時(shí)的基本概念§1.2GPS的誕生與發(fā)展§1.3GPS在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用§1.4美國(guó)政府的GPS政策§1.5其它衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)第十二頁(yè)，共65頁(yè)。1、定位與授時(shí)的基本概念1）定位技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要技術(shù)地理測(cè)繪：包括地圖、地質(zhì)監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、橋梁監(jiān)測(cè)、喜馬拉雅山高測(cè)試；機(jī)械加工：元器件加工到大型建筑施工定位；智能交通：交通工具的定位；航海、航空、航天中飛行器定位；移動(dòng)通信的LBS服務(wù)：基于用戶定位的信息服務(wù)，比如旅游、電子?xùn)艡?、。。。第十三?yè)，共65頁(yè)。傳統(tǒng)的基于地基的定位方法可分為機(jī)械式、磁力和無(wú)線電等多種方式采用的儀器設(shè)備尺：銦鋼尺光學(xué)儀器：經(jīng)緯儀，水準(zhǔn)儀電磁波或激光儀器：測(cè)距儀綜合多種技術(shù)的儀器：全站儀觀測(cè)值角度或方向觀測(cè)距離觀測(cè)天文觀測(cè)方法第十四頁(yè)，共65頁(yè)?；诘鼗ㄎ环椒ǖ木窒扌孕枰孪炔荚O(shè)大量的地面控制點(diǎn)/地面站無(wú)法同時(shí)精確確定點(diǎn)的三維坐標(biāo)觀測(cè)受氣候、環(huán)境條件限制觀測(cè)點(diǎn)之間需要保證通視需要修建覘標(biāo)/架設(shè)高大天線邊長(zhǎng)受到限制觀測(cè)難度大效率低：無(wú)用的中間過(guò)渡點(diǎn)受系統(tǒng)誤差影響大，如地球旁折光難以確定地心坐標(biāo)第十五頁(yè)，共65頁(yè)。2）同樣授時(shí)技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要技術(shù)軍事用途，小到武器控制、大到指揮系統(tǒng)現(xiàn)代金融行業(yè)，無(wú)論銀行或證券交易所，其業(yè)務(wù)操作都涉及嚴(yán)格的時(shí)間同步和頻率同步電力系統(tǒng)的電壓、電流、相角、功角變化，都是時(shí)間的函數(shù)。電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行離不開嚴(yán)格的時(shí)間同步移動(dòng)通信需要嚴(yán)格的時(shí)間同步，一方面是計(jì)費(fèi)需要；另一方面是基站時(shí)間頻率同步有嚴(yán)格要求，以防止不同步引起的頻差滑碼、軟切換指令不匹配、通話連接不能建立等問(wèn)題第十六頁(yè)，共65頁(yè)。傳統(tǒng)授時(shí)技術(shù)長(zhǎng)安八景之一—晨鐘暮鼓；

（就像下課鈴聲那么重要）航海的重要標(biāo)記—落球報(bào)時(shí)；（就像燈塔一樣重要）無(wú)線電授時(shí)——短波授時(shí)臺(tái)（BPM）長(zhǎng)波授時(shí)臺(tái)（BPL）網(wǎng)絡(luò)授時(shí)；第十七頁(yè)，共65頁(yè)。定位與授時(shí)技術(shù)的發(fā)展隨著技術(shù)發(fā)展，人們對(duì)定位精度和授時(shí)精度要求越來(lái)越高；同時(shí)，導(dǎo)航范圍從地球局部擴(kuò)展到整個(gè)地球、甚至宇宙；對(duì)導(dǎo)航、定位與授時(shí)的要求地基向天基的轉(zhuǎn)換基于原子鐘的世界協(xié)調(diào)時(shí)為基準(zhǔn)全覆蓋性和巨量目標(biāo)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展要求對(duì)每個(gè)物體進(jìn)行定位，以便進(jìn)行通信、組網(wǎng)、導(dǎo)航、控制和信息交互。第十八頁(yè)，共65頁(yè)。2、GPS的誕生與發(fā)展GPS的英文全稱是

NavigationSatelliteTimingAndRangingGlobalPositionSystem

簡(jiǎn)稱GPS，有時(shí)也被稱作NAVSTARGPS。其意為“導(dǎo)航星測(cè)時(shí)與測(cè)距全球定位系統(tǒng)”，或簡(jiǎn)稱全球定位系統(tǒng)。第十九頁(yè)，共65頁(yè)。1）GPS系統(tǒng)的誕生GPS系統(tǒng)的前身是美國(guó)海軍導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)（NNSS：NavyNavigationSatelliteSystem），該系統(tǒng)有稱為子午衛(wèi)星系統(tǒng)（Transit）。美國(guó)海軍導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)NNSS又起源美國(guó)霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室，對(duì)1957年前蘇聯(lián)發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星的多普勒頻率研究結(jié)果?！岢隽硕嗥绽招l(wèi)星設(shè)想第二十頁(yè)，共65頁(yè)。GPS系統(tǒng)的誕生子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)于1964年1月正式建成并投入軍方使用。美國(guó)海軍尋求一種可以對(duì)在北極潛艇的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行間斷精確修正方法，提出了NNSS驗(yàn)證計(jì)劃，由霍普金斯大學(xué)牽頭實(shí)施：研制衛(wèi)星；建立地球重力場(chǎng)模型以便衛(wèi)星的精確定軌和準(zhǔn)確預(yù)報(bào)衛(wèi)星的空間位置；研制多普勒接收機(jī)。子午衛(wèi)星子午衛(wèi)星星座第二十一頁(yè)，共65頁(yè)。子午衛(wèi)星系統(tǒng)及其局限性系統(tǒng)組成空間部分衛(wèi)星：發(fā)送導(dǎo)航定位信號(hào)（信號(hào)：4.9996MHz30=149.988MHz；4.9996MHz80=399.968MHz；星歷）衛(wèi)星星座–由6顆衛(wèi)星構(gòu)成，6軌道面，軌道高度1075km地面控制部分包括：跟蹤站、計(jì)算中心、注入站、控制中心和海軍天文臺(tái)用戶部分多普勒接收機(jī)大地測(cè)量多普勒接收機(jī)-1（MX1502）大地測(cè)量多普勒接收機(jī)-2（CMA751）第二十二頁(yè)，共65頁(yè)。子午衛(wèi)星系統(tǒng)及其局限性TRANSIT系統(tǒng)衛(wèi)星：6顆極地軌道軌道高度：1075km絕對(duì)定位精度：1m（長(zhǎng)時(shí)間計(jì)算）定位原理：多普勒定位存在問(wèn)題：衛(wèi)星少，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位；軌道低，難以精密定軌；頻率低，難以消除電離層影響。第二十三頁(yè)，共65頁(yè)。2）GPS的發(fā)展

基于NNSS的技術(shù)成功，美國(guó)著手新的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研制——NavigationSatelliteTimingAndRangingGlobalPositionSystem，簡(jiǎn)稱GPS系統(tǒng)。開發(fā)的目的：在全球范圍內(nèi)，提供實(shí)時(shí)、連續(xù)、全天候的導(dǎo)航定位及授時(shí)服務(wù)工作原理：基于CDMA編碼的被動(dòng)式無(wú)線

測(cè)距，然后通過(guò)多個(gè)衛(wèi)星測(cè)距

的距離交匯確定位置。第二十四頁(yè)，共65頁(yè)。GPS的發(fā)展—方案論證階段1973年12月，美國(guó)國(guó)防部批準(zhǔn)研制GPS。1978年2月22日，第1顆GPS試驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射成功。從1973年到1979年，共發(fā)射了4顆試驗(yàn)衛(wèi)星。研制了地面接收機(jī)及建立地面跟蹤網(wǎng)。第二十五頁(yè)，共65頁(yè)。GPS的發(fā)展—全面研制和試驗(yàn)階段從1979年到1987年，又陸續(xù)發(fā)射了7顆試驗(yàn)衛(wèi)星，研制了各種用途接收機(jī)。實(shí)驗(yàn)表明，GPS定位精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。第二十六頁(yè)，共65頁(yè)。GPS的發(fā)展—實(shí)用組網(wǎng)階段1989年2月14日，第1顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功。1991年，在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，GPS首次大規(guī)模用于實(shí)戰(zhàn)。1993年底實(shí)用的GPS網(wǎng)即（21+3）GPS星座已經(jīng)建成，今后將根據(jù)計(jì)劃更換失效的衛(wèi)星。

1995年7月17日，GPS達(dá)到FOC–完全運(yùn)行能力（FullOperationalCapability）。第二十七頁(yè)，共65頁(yè)。3、GPS在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用1）GPS在軍事中的應(yīng)用GPS導(dǎo)航的艦載飛彈

配備GPS的士兵

美國(guó)海軍核潛艇

第二十八頁(yè)，共65頁(yè)。GPS在軍事中的應(yīng)用美軍導(dǎo)彈打擊后的伊拉克坎大哈機(jī)場(chǎng)精確打擊12枚第二十九頁(yè)，共65頁(yè)。2）GPS在交通運(yùn)輸業(yè)中的應(yīng)用陸路交通（車輛導(dǎo)航、監(jiān)控）船舶遠(yuǎn)洋導(dǎo)航和進(jìn)港引水第三十頁(yè)，共65頁(yè)。GPS在交通運(yùn)輸業(yè)中的應(yīng)用航空機(jī)構(gòu)推動(dòng)GNSS以及增強(qiáng)系統(tǒng)的使用，來(lái)提供從航路到精密接近飛行階段的導(dǎo)航。飛行的五個(gè)階段：

i)越洋飛行；

ii)內(nèi)陸航路飛行；

iii)終端區(qū)飛行；

iv)I/II/III類進(jìn)近；

v)地面滑行全球設(shè)置廣域增強(qiáng)基站，各機(jī)場(chǎng)建立局域增強(qiáng)基站。(北美、歐洲、日本、澳大利亞)第三十一頁(yè)，共65頁(yè)。GPS在交通運(yùn)輸業(yè)中的應(yīng)用第三十二頁(yè)，共65頁(yè)。3）GPS在測(cè)量中的應(yīng)用建立和維持全球性的參考框架（國(guó)際地球參考框架ITRS）第三十三頁(yè)，共65頁(yè)。GPS在測(cè)量中的應(yīng)用布設(shè)城市控制網(wǎng)、工程測(cè)量控制網(wǎng)，進(jìn)行各種工程測(cè)量和地震災(zāi)害檢測(cè)。第三十四頁(yè)，共65頁(yè)。4）GPS在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用精細(xì)農(nóng)業(yè)遙感衛(wèi)星定軌資源勘探個(gè)人旅游及野外探險(xiǎn)電力、廣播、電視、通訊等網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步、時(shí)間傳遞….第三十五頁(yè)，共65頁(yè)。5）GPS在國(guó)際空間站應(yīng)用其他應(yīng)用：不怕做不到！就怕想不到！第三十六頁(yè)，共65頁(yè)。4、美國(guó)政府的GPS政策SPS與PPSSPS–標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)使用C/A碼，民用2DRMS水平=100m2DRMS垂直=150-170m2DRMS時(shí)間=340nsPPS–精密定位服務(wù)可使用P碼，軍用2DRMS水平=22m2DRMS垂直=27.7m2DRMS時(shí)間=200ns第三十七頁(yè)，共65頁(yè)。1）美國(guó)政府的GPS政策SA技術(shù)（1990.3.25~2000.5.1）SelectiveAvailability–選擇可用性人為降低普通用戶的測(cè)量精度:ε技術(shù)：降低星歷精度-加入隨機(jī)變化δ技術(shù)：衛(wèi)星鐘加高頻抖動(dòng)

—（短周期，快變化）AS技術(shù)（1994.1.31~至今）Anti-Spoofing–反電子欺騙P碼加密，P+WY第三十八頁(yè)，共65頁(yè)。2）GPS現(xiàn)代化1999年1月25日，美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)栃?，將斥資40億美元，進(jìn)行GPS現(xiàn)代化。GPS現(xiàn)代化實(shí)質(zhì)是要加強(qiáng)GPS對(duì)美軍現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中的支撐和保持全球民用導(dǎo)航領(lǐng)域中的領(lǐng)導(dǎo)地位。第三十九頁(yè)，共65頁(yè)。GPS現(xiàn)代化GPS現(xiàn)代化的內(nèi)涵：保護(hù)。即GPS現(xiàn)代化是為了更好地保護(hù)美方和友好方的使用，要發(fā)展軍碼和強(qiáng)化軍碼的保密性能，加強(qiáng)抗干擾能力；阻止。即阻擾敵對(duì)方的使用，施加干擾，施加SA，AS等；保持。即是保持在有威脅地區(qū)以外的民用用戶有更精確更安全的使用。第四十頁(yè)，共65頁(yè)。GPS現(xiàn)代化內(nèi)容—更新衛(wèi)星GPS現(xiàn)代化第一階段發(fā)射12顆改進(jìn)型的BLOCKⅡR型衛(wèi)星。

GPS現(xiàn)代化第二階段發(fā)射6顆GPSBLOCKⅡF（“ⅡFLite”）。GPS現(xiàn)代化計(jì)劃的第三階段發(fā)射GPSBLOCKⅢ型衛(wèi)星，在2003年前完成代號(hào)為GPSⅢ的GPS完全現(xiàn)代化計(jì)劃設(shè)計(jì)工作。第四十一頁(yè)，共65頁(yè)。GPS現(xiàn)代化—更新導(dǎo)航信號(hào)改進(jìn)計(jì)劃項(xiàng)目時(shí)間取消SA2000年5月GPSIIR增強(qiáng)--L2上加C/A碼--L1及L2上加M碼2003-2006GPSIIF增強(qiáng)--L2上加C/A碼--L1及L2上加M碼--L52005-2010GPSIII增強(qiáng)--L2上加C/A碼--L1及L2上加M碼，增大信號(hào)能量--L5--其他未來(lái)能力2010-OCS增強(qiáng)OCS:OperationalControlSegment2000-2008第四十二頁(yè)，共65頁(yè)。1）其它衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)—GLONASSGLONASS－GlobalNavigationSatelliteSystem（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）開發(fā)者—俄羅斯（前蘇聯(lián)）5、其它衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)第四十三頁(yè)，共65頁(yè)。GLONASS與GPS的比較參數(shù)GLONASSNAVSTARGPS系統(tǒng)中的衛(wèi)星數(shù)21＋321＋3軌道平面數(shù)36軌道傾角64.8°55°軌道高度19100km20180km軌道周期（恒星時(shí)）11h15min12h衛(wèi)星信號(hào)的區(qū)分FDMACDMAL1頻率1602~1615MHz頻道間隔0.5625MHz1575MHzL2頻率1246~1256MHz頻道間隔0.4375MHz1228MHz其它衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)—GLONASS第四十四頁(yè)，共65頁(yè)。其它衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)—GLONASS衛(wèi)星運(yùn)行狀況從1982年10月12日發(fā)射第一顆GLONASS衛(wèi)星起，至1995年12月14日共發(fā)射了73顆衛(wèi)星。由于衛(wèi)星壽命過(guò)短，沒(méi)有及時(shí)補(bǔ)充新衛(wèi)星，故該系統(tǒng)不能維持正常工作。進(jìn)入2000年后，俄羅斯開始重構(gòu)GLONASS系統(tǒng)，到2012年10月10日，GLONASS系統(tǒng)共有24顆衛(wèi)星在軌，3顆維修中，3顆備用，1顆測(cè)試中，開始發(fā)揮導(dǎo)航定位功能。隨著地面設(shè)施的發(fā)展，GLONASS系統(tǒng)預(yù)計(jì)在2015年完全建成。其定位誤差為1米左右。第四十五頁(yè)，共65頁(yè)。2）其它衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)—Galileo伽俐略（Galileo）衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)2002年3月24日歐盟決定研制組建自己的民用衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)——Galileo系統(tǒng)。Galileo衛(wèi)星星座將由27顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星組成，這30顆衛(wèi)星將均勻分布在3個(gè)軌道平面上，衛(wèi)星高度為23616km，軌道傾角為56°。“如今的GPS只能找到街道，而Galileo系統(tǒng)則能找到車庫(kù)門”——Galileo系統(tǒng)的目標(biāo)。第四十六頁(yè)，共65頁(yè)。其它衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)—Galileo2005年12月28日第一顆Galileo試驗(yàn)衛(wèi)星（GalileoIn-OrbitValidationElements--GlOVE-A）成功進(jìn)入高度為2.3萬(wàn)Km的預(yù)定軌道。2006年1月12日，GlOVE-A已開始向地面發(fā)送信號(hào)，這標(biāo)志著總投資為34億歐元的計(jì)劃已進(jìn)入實(shí)施階段。2013年Galileo項(xiàng)目管理人員宣布2013年進(jìn)行兩次一箭雙星發(fā)射，2014年實(shí)現(xiàn)14-18顆FOC衛(wèi)星在軌運(yùn)行，并將開始提供民用信號(hào)的“早期服務(wù)”。P28第四十七頁(yè)，共65頁(yè)。3）其它衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)—北斗一代BD1我國(guó)自行研制的兩顆北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星分別于2000年10月31日和12月20日從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心升空并準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定的地球同步軌道，，標(biāo)志著我國(guó)擁有了自己的第一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)——BD–1。第四十八頁(yè)，共65頁(yè)。其它衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)—北斗一代BD1與GPS等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不同，所有用戶終端位置的計(jì)算都是在地面控制中心站完成。用戶終端分為定位通信終端、集團(tuán)用戶管理站終端、校時(shí)終端等。BD–1衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。如投資少，組建快；具有通信功能；捕獲信號(hào)快等。BD–1衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的缺點(diǎn)和不足距。如用戶隱蔽性差；無(wú)測(cè)高和測(cè)速功能；用戶數(shù)量受限制；用戶的設(shè)備體積大、重量重、能耗大等。第四十九頁(yè)，共65頁(yè)。4）其它衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)BD2—北斗二代系統(tǒng)COMPASS為了使我國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的性能有實(shí)質(zhì)性的提高，決定研制組建第二代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（BD–2）。從導(dǎo)航體制、測(cè)距方法、衛(wèi)星星座、信號(hào)結(jié)構(gòu)及接收機(jī)等方面進(jìn)行全面改進(jìn)。衛(wèi)星星座計(jì)劃由GEO衛(wèi)星，IGSO衛(wèi)星和MEO衛(wèi)星組成。北斗II，簡(jiǎn)稱COMPASS系統(tǒng)，其衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座由30多顆GSO和MEO衛(wèi)星構(gòu)成。采用CDMA方式，工作原理同GPS。P33第五十頁(yè)，共65頁(yè)。北斗二代系統(tǒng)COMPASSP33第一步：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)（2003年）有源服務(wù)能力（2015年左右）區(qū)域無(wú)源服務(wù)能力（2020年左右）全球服務(wù)能力第二步：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)第五十一頁(yè)，共65頁(yè)。日本的GNSS區(qū)域系統(tǒng)—QZSSP33日本2006年起，日本政府和企業(yè)聯(lián)合開始研發(fā)準(zhǔn)天頂衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（QZSS：Quasi-ZenithSatelliteSystem）。QZSS空間星座由位于3個(gè)高橢圓軌道上的3顆IGSO衛(wèi)星組成。IGSO空間星座的設(shè)計(jì)，確保在仰角60度以上的空間，至少可以看到1顆IGSO衛(wèi)星，這也是QZSS之所以稱為“準(zhǔn)天頂”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的原因。第五十二頁(yè)，共65頁(yè)。印度的GNSS的區(qū)域系統(tǒng)—IRNSSP33印度空間局ISRO主持了印度獨(dú)立自主的區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)－IRNSS的研制。IRNSS空間星座有分別位于東經(jīng)34度，83度和132度的3顆GEO衛(wèi)星，以及東經(jīng)55度和111度的4顆傾角為29度的IGSO衛(wèi)星組成，設(shè)計(jì)星座覆蓋范圍為東經(jīng)40度～140度和緯度±40度之間，可以為用戶發(fā)播單頻和雙頻信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)定位精度優(yōu)于20m。第五十三頁(yè)，共65頁(yè)。思考題1.什么是定位?什么是授時(shí)？為什么說(shuō)定位和授時(shí)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐？5.談?wù)凣PS的應(yīng)用前景?3.簡(jiǎn)述GPS的發(fā)展概況?4.簡(jiǎn)述GLONASS、Galileo（歐）和北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的特點(diǎn)?2.什么是GPS?該系統(tǒng)的特點(diǎn)有哪些？第五十四頁(yè)，共65頁(yè)。電子科技大學(xué)歡迎您！感謝武漢大學(xué)李征航老師及精品課程網(wǎng)站資料。第五十五頁(yè)，共65頁(yè)。附件：GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)GPS空間段/地面控制段/用戶段：GPSspacesegment/GPSgroundcontrolsegment/GPSusersegment；BlockⅠ/Ⅱ/Ⅱa/ⅡR/ⅡR-M/ⅡF/Ⅲ衛(wèi)星：BlockⅠ是原型衛(wèi)星；BlockⅡ和ⅡA是目前的基本工作衛(wèi)星；BlockⅡR和ⅡR-M是正在發(fā)射的替補(bǔ)衛(wèi)星；BlockⅡF是后繼衛(wèi)星，BlockⅢ是在規(guī)劃中的2010年以后發(fā)射的衛(wèi)星；偽衛(wèi)星：pseudolite設(shè)立在地面上的GPS信號(hào)發(fā)射站，它發(fā)播與真實(shí)的GPS衛(wèi)星相似的信號(hào)，可在近距離內(nèi)起到和GPS衛(wèi)星類同的作用；星歷：ephemeris描述天體的空間位置的軌道參數(shù)精密星歷：preciseephemeris由若干個(gè)不屬于GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星跟蹤站獲得的測(cè)量值，經(jīng)事后處理計(jì)算出的衛(wèi)星軌道參數(shù)，供事后精密定位使用。第五十六頁(yè)，共65頁(yè)。附件：GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)歷書：almanac，GPS衛(wèi)星電文中包含的所有在軌衛(wèi)星的粗略軌道參數(shù)。歷元：epoch指一個(gè)時(shí)期和一個(gè)事件的起始時(shí)刻或者表示某個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的參考日期。偽隨機(jī)噪聲碼：pseudorandomnoise（PRN）code一種具有與白噪聲類似的自相關(guān)特性確定的碼序列。GPS信號(hào)中采用了偽隨機(jī)噪聲編碼技術(shù)，以產(chǎn)生碼分多址CDMA，直接序列擴(kuò)頻和偽距測(cè)量功能。粗/捕獲碼coarse/acquisitioncode；精碼precisecode；C/A碼：用于調(diào)制GPS衛(wèi)星L1載頻信號(hào)的民用偽隨機(jī)碼。P碼：曾經(jīng)用于調(diào)制GPS衛(wèi)星L1和L2載頻信號(hào)的偽隨機(jī)碼。第五十七頁(yè)，共65頁(yè)。附件：GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)Y碼：GPS衛(wèi)星用于調(diào)制L1和L2載頻信號(hào)的軍用偽隨機(jī)碼，由P碼與加密碼W模2相加而成。由于Y碼仍然保持著P碼的碼速率，因此也稱作P（Y）碼。偽距pseudo-range：由GPS接收機(jī)測(cè)出的衛(wèi)星信號(hào)傳播時(shí)間而計(jì)算出的衛(wèi)星與接收天線相位中心間的距離。反欺騙ASanti-spoofing：GPS衛(wèi)星信號(hào)中用加密碼W與P碼相疊加，使之變?yōu)閅碼的措施，用于精密定位服務(wù)PPS。只有具有解密能力的接收機(jī)才能利用精密定位服務(wù)。GPS天線相位中心：GPSantennaphasecenter指GPS天線的電氣中心。其理論設(shè)計(jì)應(yīng)與天線的幾何中心一致。均方根誤差RMS：rootmeansquare表明GPS觀測(cè)值數(shù)據(jù)質(zhì)量的參數(shù)，其值越小，數(shù)據(jù)質(zhì)量越好。第五十八頁(yè)，共65頁(yè)。附件：GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)用戶距離誤差URE：userrangeerror用戶測(cè)量所得的偽距與至衛(wèi)星真實(shí)距離的誤差，用均方根值來(lái)規(guī)定。GPS導(dǎo)航電文：GPSnavigationmessage是由GPS衛(wèi)星播發(fā)給用戶的描述衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)與參數(shù)的電文，包括衛(wèi)星健康狀況、星歷、歷書，衛(wèi)星時(shí)鐘的修正值、電離層時(shí)延模型參數(shù)等內(nèi)容，以50bps速率播發(fā)。轉(zhuǎn)換字HOW-handoverword：GPS導(dǎo)航電文中的轉(zhuǎn)換字載有時(shí)間信息，用于在P(Y)碼接收機(jī)中輔助從C/A碼跟蹤狀態(tài)轉(zhuǎn)換到P(Y)碼跟蹤狀態(tài)。Z-計(jì)數(shù)：Z-countGPS衛(wèi)星時(shí)鐘時(shí)間，在GPS導(dǎo)航電文中位于每個(gè)子幀的第二個(gè)轉(zhuǎn)換字（HOW）之前，用29位二進(jìn)制數(shù)表示，單位為1.5s，一個(gè)Z-計(jì)數(shù)為6s。第五十九頁(yè)，共65頁(yè)。附件：GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC：以世界時(shí)作為時(shí)間初始基準(zhǔn)，以原子時(shí)作為時(shí)間單元秒基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。GPS時(shí)間：根據(jù)地面監(jiān)控站和衛(wèi)星上的原子鐘的時(shí)間加權(quán)而得到的，作為GPS信號(hào)的時(shí)間基準(zhǔn)。GPS周數(shù)：GPSweeknumber是從1980年1月6日開始累計(jì)的星期數(shù)。可用性指示AI：AvailabilityIndicator；數(shù)據(jù)偏移齡期AODO：AgeofDataOffset；自主導(dǎo)航Autonav：AutonomousNavigation；二進(jìn)制相移鍵控BPSK：Bi-PhaseShiftKey；每秒周數(shù)CPS：CyclesPerSecond；循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC：CyclicRedundancyCheck；第六十頁(yè)，共65頁(yè)。附件：GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)電可擦寫的只讀存儲(chǔ)器EAROM：ElectricallyAlterableRead-OnlyMemory地心地固坐標(biāo)系ECEF：Earth-CenteredEarth-Fixed地心慣性坐標(biāo)系ECI：Earth-CenteredInertial地球邊緣EOE：Edge-of-Earth衛(wèi)星壽命終點(diǎn)EOL：EndofLife距離偏差估計(jì)ERD：EstimatedRangeDeviation前向糾錯(cuò)FEC：ErrorCorrection接口控制訂約者ICC：InterfaceControl