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GPS卫星导航定位技术与方法知识点总结

测绘工程

第一章全球定位系统概论

全球导航卫星系统GNSS目前包括全球定位系统GPS、俄罗斯的格罗纳斯系统GLONASS。中国的北斗卫星定位系统COMPASS以及欧洲联盟正在建设的伽利略系统GALILEO GPS利用卫星发射无线电信号进行导航定位,具有全球、全天候、高精度、快速实时的三维导航、定位、测速和授时功能。GPS主要由GPS(GPS卫星星座)空间部分、地面监控部分、用户接受处理部分组成,GPS地面监控部分有分布在全球的若干个跟踪站组成的监控系统组成,跟踪站被分为主控站、监控站和注入站。GPS用户部分有GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备(如计算机气象仪)组成。

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,宣告了GPS系统进入了工程建设阶段,这种工作卫星称为Block Ⅱ和BlockⅡA型卫星。这两组卫星差别是:Block Ⅱ只能存储14天用的导航电文(每天更新三次);而BlockⅡA卫星能存储180天用的导航电文,确保在特殊情况下使用GPS卫星。实用的GPS网即(21颗工作卫星+3颗备用卫星)GPS星座已建立,今后将根据计划更换失效的卫星。

GPS的特点:定位精度高、观测时间短、测站无需通视、可提供三维坐标、操作简便、全天候作业。功能多,应用广

GPS卫星信号包括测距码信号(即P码和C/A码信号)、导航电文(或称D码,即数据码信号)和载波信号。

GPS卫星的导航电文主要包括:卫星星历、时钟改正参数、电离层时延改正参数、遥测码,以及由C/A码确定P码信号时的交接码等参数。电文以二进制码的形式发送,因此又叫数据码,或称D码。

GPS 根据不同的用户提供两种不同的服务。一种是标准定位服务SPS、另一种是精密定位服务PPS。SPS主要面向全世界民用用户,PPS主要面向美国及其盟国的军事部门以及民用特许用户。

SA选择可用性AS反电子欺骗

第二章坐标与时间系统

在GPS定位中通常采用的两类坐标系统:

天球坐标系是在空间固定的坐标系,该坐标系与地球自转无关,对描述卫星的运行位置和状态极其方便。

地球坐标系是与地球体相固联的坐标系统,该系统对表达地面观测站的位置和处理GPS观测数据尤为方便。

坐标系统是由坐标原点位置、坐标轴指向和尺度所定义的。在GPS定位中,坐标系原点一般取地球质心,而坐标轴的指向具有一定的选择性,为了使用上的方便,国际上都通过协议来确定某些全球性坐标系统的坐标轴指向,这种共同确认的坐标系称为协议坐标系天球坐标系:原点位于地球质心,z轴指向瞬时地球自转方向,x轴指向瞬时春分点,y

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