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GPS概述及其定位原理解析

GPS 概述及其定位原理

GPS 全球定位系统卫星定位

1.概述

五十年代未,原苏联发射了人类的第一颗人造地球卫星,美国科学家在对其的跟踪研究中,发现了多普勒频移现象,并利用该原理促成了多普勒卫星导航定位系统TRANsIT 的建成,在军事和民用方面取得了极大的成功,是导航定位史上的一次飞跃,我国也曾引进了多台多普勒接收机,应用于海岛联测、地球勘探等领域。但由于多普勒卫星轨道高度低、信号载波频率低,轨道精度难以提高,使得定位精度较低,以满足大地测量或工程测量的要求,更不可能用于天文地球动力学研究。为了提高卫星定位的精度,美国从1973 年开始筹建全球定位系统GPS (Global Positioning System。在进过了方案论证、系统试验阶段后,于1989年开始发射正式工作卫星,并于1994年全部建成,投入使用。GPS 系统的空间部分由21颗卫星组成,均匀分布在6个轨道面上,地面高度为20000余公里,轨道倾角为55度,扁心率约为0,周期约为12小时,卫星向地面发射两个波段的载波信号,载波信号频率分别为1575.442兆赫兹(L1波段)和1227.6兆赫兹(L2波段),卫星上安装了精度很高的原子钟,以确保频率的稳定性,在载波上调制有表示卫星位置的广播星历,用于测距的C/A码和P 码,以及其它系统信息,能在全球范围内,向任意多用户提供高精度的、全天候的、连续的、实时的三维测速、三维定位和授时。

GPS 系统的控制部分由设在美国本上的5个监控站组成,这些站不问断地对GPS 卫星进行观测,并将计算和预报的信息由注入站对卫星信息更新。

GPS 系统的用户是非常隐蔽的,它是一种单程系统,用户只接收而不必发射信号,因此用户的数量也是不受限制的。虽然GPS 系统一开始是为军事目的而建立的,但很快在民用方面得到了极大的发展,各类GPS 接收机和处理软件纷纷涌现出来。目前在中国市场上出现的接收机主要有R0GUE 、ASHTECH 、TRIMBLE 、LEICA 、S0KKIA 、T0PC0F 等。能对两个频率进行观测的接收机称

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