衛(wèi)星定位技術(shù)-幾種主要的GNSS系統(tǒng)（工程測量）

第六章全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS

6.1認(rèn)識衛(wèi)星定位技術(shù)本節(jié)重點GNSS概述2幾種主要的GNSS系統(tǒng)1幾種主要的GNSS系統(tǒng)美國全球定位系統(tǒng)（GPS）俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)歐洲“伽利略”系統(tǒng)中國“北斗”系統(tǒng)北斗格洛納斯伽利略GPS美國全球定位系統(tǒng)（GPS）GPS是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系統(tǒng)）的簡稱。GPS是美國從上世紀(jì)70年代開始研制,歷時20余年,耗資200億美元,于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實施三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。美國全球定位系統(tǒng)（GPS）主要目的是為陸?？杖箢I(lǐng)域提供實時、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報搜集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的。GPS經(jīng)過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成；GPS是目前世界上最先進、最完善的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與定位系統(tǒng)。美國全球定位系統(tǒng)（GPS）GPS的基本定位原理衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計算求出接收機的三維位置，三維方向以及運動速度和時間信息。美國全球定位系統(tǒng)（GPS）美國GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間運行的衛(wèi)星星座、地面控制部分、用戶部分等三部分組成。GPS-系統(tǒng)組成24顆工作衛(wèi)星組成距地表20200km上空全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛(wèi)星空間部分監(jiān)測站主控制站地面天線地面控制GPS-系統(tǒng)組成測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率計算出用戶所在經(jīng)緯度、高度、速度、時間用戶設(shè)備空間衛(wèi)星部分GPS系統(tǒng)的空間星座部分是由（21+3）顆衛(wèi)星組成，其中21顆為工作衛(wèi)星，另外3顆為備用衛(wèi)星；這24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內(nèi)，每個軌道面包含4顆衛(wèi)星；軌道面相對赤道面傾角為55度，各個軌道平面之間相距60度，即軌道的升交點赤經(jīng)各相差60度；每個軌道平面。地面監(jiān)控部分通訊和輔助系統(tǒng)2監(jiān)測站：5個3注入站：3個主控站：1個1用戶設(shè)備部分用戶設(shè)備部分GPS衛(wèi)星星座車輛GPS信號接收機Intenet網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心1監(jiān)控中心2監(jiān)控中心N監(jiān)控系統(tǒng)GPRS/CDMA基站基站GPS-定位系統(tǒng)的應(yīng)用陸地應(yīng)用車輛導(dǎo)航應(yīng)急反應(yīng)大氣物理觀測地球資源勘探工程測量變形監(jiān)測地殼運動監(jiān)測市政規(guī)劃控制海洋應(yīng)用遠洋船最佳航程航線測定船只實時調(diào)度與導(dǎo)航海洋救援海洋探寶水文地質(zhì)測量海洋平臺定海平面升降監(jiān)測GPS-定位系統(tǒng)的應(yīng)用航空航天飛機導(dǎo)航航空遙感姿態(tài)控制低軌衛(wèi)星定軌導(dǎo)彈制導(dǎo)航空救援載人航天器防護探測GPS的應(yīng)用(1)陸地應(yīng)用(2)海洋應(yīng)用主要包括車輛導(dǎo)航、應(yīng)急反應(yīng)、大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形監(jiān)測、地殼運動監(jiān)測、市政規(guī)劃控制等;包括遠洋船最佳航程航線測定、船只實時調(diào)度與導(dǎo)航、海洋救援、海洋探寶、水文地質(zhì)測量以及海洋平臺定位、海平面升降監(jiān)測等;包括飛機導(dǎo)航、航空遙感姿態(tài)控制、低軌衛(wèi)星定軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空救援和載人航天器防護探測等。(3)航空航天應(yīng)用GPS的應(yīng)用（4）道路工程應(yīng)用GPS在道路工程中的應(yīng)用，目前主要是用于建立各種道路工程控制網(wǎng)及測定航測外控點等。由于無需通視，可構(gòu)成較強的網(wǎng)形，提高點位精度，同時對檢測常規(guī)測量的支點也非常有效。GPS技術(shù)在隧道測量中也具有廣泛的應(yīng)用前景，GPS測量無需通視，減少了常規(guī)方法的中間環(huán)節(jié)，因此，速度快、精度高，具有明顯的經(jīng)濟和社會效益。GPS的應(yīng)用（5）汽車導(dǎo)航應(yīng)用1、車輛跟蹤利用GPS和電子地圖可以實時顯示出車輛的實際位置，并可任意放大、縮小、還原、換圖；可以隨目標(biāo)移動，使目標(biāo)始終保持在屏幕上；還可實現(xiàn)多窗口、多車輛、多屏幕同時跟蹤。利用該功能可對重要車輛和貨物進行跟蹤運輸。GPS的應(yīng)用2、提供出行路線規(guī)劃和導(dǎo)航提供出行路線規(guī)劃是汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的一項重要的輔助功能，它包括自動線路規(guī)劃和人工線路設(shè)計。自動線路規(guī)劃是由駕駛者確定起點和目的地，由計算機軟件按要求自動設(shè)計最佳行駛路線，包括最快的路線、最簡單的路線、通過高速公路路段次數(shù)最少的路線的計算；（5）汽車導(dǎo)航應(yīng)用GPS的應(yīng)用2、提供出行路線規(guī)劃和導(dǎo)航人工線路設(shè)計是由駕駛員根據(jù)自己的目的地設(shè)計起點、終點和途經(jīng)點等，自動建立路線庫。線路規(guī)劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設(shè)計路線，并同時顯示汽車運行路徑和運行方法。（5）汽車導(dǎo)航應(yīng)用GPS的應(yīng)用3、信息查詢?yōu)橛脩籼峁┲饕飿?biāo)、如旅游景點、賓館、醫(yī)院等數(shù)據(jù)庫，用戶能夠在電子地圖上顯示其位置。同時，監(jiān)測中心可以利用監(jiān)測控制臺對區(qū)域內(nèi)的任意目標(biāo)所在位置進行查詢，車輛信息將以數(shù)字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來。（5）汽車導(dǎo)航應(yīng)用GPS的應(yīng)用4、話務(wù)指揮指揮中心可以監(jiān)測區(qū)域內(nèi)車輛運行狀況，對被監(jiān)控車輛進行合理調(diào)度。指揮中心也可隨時與被跟蹤目標(biāo)通話，實行管理。（5）汽車導(dǎo)航應(yīng)用GPS的應(yīng)用5、緊急援助通過GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對遇有險情或發(fā)生事故的車輛進行緊急援助。監(jiān)控臺的電子地圖顯示求助信息和報警目標(biāo)，規(guī)劃最優(yōu)援助方案，并以報警聲光提醒值班人員進行應(yīng)急處理。（5）汽車導(dǎo)航應(yīng)用GPS的應(yīng)用5、緊急援助GPS技術(shù)所具有的全天候、高精度和自動測量的特點，作為先進的測量手段和新的生產(chǎn)力，已經(jīng)融入了國民經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)和社會發(fā)展的各個應(yīng)用領(lǐng)域。（5）汽車導(dǎo)航應(yīng)用GPS的應(yīng)用例如GPS的應(yīng)用范圍還有船舶、汽車、飛機等運動物體進行定位導(dǎo)航。1船舶遠洋導(dǎo)航和進港引水2飛機航路引導(dǎo)和進場降落3汽車自主導(dǎo)航4地面車輛跟蹤和城市智能交通管理GPS的應(yīng)用例如GPS的應(yīng)用范圍還有船舶、汽車、飛機等運動物體進行定位導(dǎo)航。5緊急救生6個人旅游及野