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gps卫星导航功能(看GPS导航的原理)

gps卫星导航功能(看GPS导航的原理)罗兰C罗兰A1942德国V-2火箭惯性导航19世纪奠定了无线电导航的基础无线电导航 :

gps卫星导航功能(看GPS导航的原理)(1)

GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging / Global Positioning System的缩写 意为利用卫星导航进行测时和测距 以构成全球卫星定位系统。是美国国防部主要为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的需要而建立的。自1973年美国军方批准成立联合计划局开始GPS的研究工作到1993年系统建成 该工程历时20年,耗资300亿美元,成为继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大空间计划。它从根本上解决了人类在地球上的导航和定位问题,在军事和工农业等领域得到了广泛的应用。给导航和定位技术带来了巨大的变化。

司南(指南针)

gps卫星导航功能(看GPS导航的原理)(2)

  • 15世纪郑和下西洋

  • 17世纪欧洲各国天文导航

  • 1942德国V-2火箭惯性导航

  • 19世纪奠定了无线电导航的基础

  • 无线电导航 :

    罗兰A

    罗兰C

    奥米伽

    测向仪

    原理: 测向、测距、测量距离之差

    卫星导航定位系统 :

    1、受外界条件的限制较小;

    2、导航定位精度高

    (如子午仪系统为40~500m,GPS系统为5~100m),定位速度快(如GPS系统.北斗系统可近乎实时定位);

    3、可靠性高,经济效益好。

    卫星导航定位系统的建立,最初完全是出于军事目的。例如,1964年投入使用的子午仪系统,就是为北极星导弹潜艇在远海中导航定位而研制的。随着冷战时代的结束,以及卫星导航定位系统的发展和完善,卫星导航定位中的国际合作活动日益增多,卫星导航定位中的商业化趋势势越来越明显,从而形成今后卫星导航定位技术的发展特点。

    GPS发展历程:

    GPS实施计划共分三个阶段:

    第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973年到1979年,共发射了4颗试验卫星。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。

    第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979年到1984年,又陆续发射了7颗试验卫星,研制了各种用途接收机。实验表明,GPS定位精度远远超过设计标准。

    第三阶段为实用组网阶段。1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功,表明GPS系统进入工程建设阶段。1993年底实用的GPS网即(21 3)GPS星座已经建成,之后根据计划更换失效的卫星。

    GPS卫星导航系统 :

    1973至1993

    由三部分组成,空间、地面监控、用户 ;

    空间:21 3颗卫星,20000km高、6个轨道面、轨道倾角55度、周期12h、4颗卫星/轨道(120度/卫星间),载波频率f1=1575.42MHz和f2=1227.60MHz,采用三种为随机噪声码(PRN) ;

    调制方式(P、C/A、Y);码分多址;

    gps卫星导航功能(看GPS导航的原理)(3)

    GLONASS卫星导航系统 :

    1982至1993;

    也由三部分组成,空间、地面监控、用户

    空间:24 1颗卫星,19130km高、3个轨道面、轨道倾角64.8度、周期11h15min(8天17圈回归)、6颗卫星/轨道(60度/卫星间);

    载波频率f1=1.246-1.257MHz和f2=1.602-1.616MHz;

    调制方式:频分多址。

    北斗导航系统 :

    1994至2000;

    也由三部分组成,空间、地面监控、用户

    空间:2 1颗卫星,同步轨道;

    轨道:东经80、140、110.5度;

    上行:L频段(1610 -- 1626.5MHz)

    下行:S频段(2483.5 -- 2500MHz)

    欧洲伽利略导航卫星系统 :

    2002至今;

    也由三部分组成,空间、地面监控、用户;

    空间:30颗卫星,24000km高、3个轨道面、轨道倾角55度、周期52810.10s;

    频率:L频段

    gps卫星导航功能(看GPS导航的原理)(4)

    gps卫星导航功能(看GPS导航的原理)(5)

    GPS系统的特点:

    1、全球,全天候工作:能为用户提供连续,实时的三维位置,三维速度和精密时间。不受天气的影响。

    2、定位精度高:单机定位精度优于10米,采用差分定位,精度可达厘米级和毫米级。

    3、定位时间短、操作便捷、可以实现实时定位。

    4、抗干扰能力强。

    5、功能多,应用广:随着人们对GPS认识的加深,GPS不仅在测量,导航,测速,测时等方面得到更广泛的应用,而且其应用领域不断扩大 。

    6、能为高动态平台提供服务。

    7、可独立使用;

    8、卫星轨道高、周期长。

    GPS系统的组成:

    GPS由三个独立的部分组成:

    ●空间部分:21颗工作卫星,3颗备用卫星。

    ● 地面控制系统:1个主控站,3个注入站,5个监测站。

    ● 用户设备部分:接收GPS卫星发射信号,以获得必要的导航和定位信息,经数据处理,完成导航和定位工作。GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。

    gps卫星导航功能(看GPS导航的原理)(6)

    GPS的空间部分是由24 颗GPS 工作卫星所组成的。其中21 颗为可用于导航的卫星,3 颗为活动的备用卫星。24 颗卫星分布在6个倾角为55°的轨道上绕地球运行,平均轨道高度20200km。卫星的运行周期约为12 恒星时,每颗GPS 工作卫星都发出用于导航定位的信号,GPS 用户正是利用这些信号来进行工作的。卫星统一编号。

    目前可用的卫星通常有28颗之多。

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    GPS卫星:

    接收、储存导航信息和控制指令;

    数据处理;

    提供时间基准(铯钟和铷钟);

    发送定位信息;

    调整卫星姿态、启用备用卫星

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    GPS接收器:

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    gps卫星导航功能(看GPS导航的原理)(10)

    gps卫星导航功能(看GPS导航的原理)(11)

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