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GPS 原理及其应用 ( 一 )

GPS 原理及其应用 ( 一 ). §1.1 全球定位系统的产生、发展及前景 §1.2 GPS 在各个领域中的应用. §1.1 全球定位系统的产生、发展及前景. 绪论 > 全球定位系统的产生、发展及前景 > 什么是全球定位系统. 什么是 GPS ？. GPS 的英文全称是 Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System 简称 GPS ，有时也被称作 NAVSTAR GPS 。. 其意为“导航星测时与测距全球定位系统”，或简称全球定位系统。.

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GPS 原理及其应用 ( 一 )

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Presentation Transcript

  1. GPS原理及其应用(一)

  2. §1.1 全球定位系统的产生、发展及前景 §1.2 GPS在各个领域中的应用

  3. §1.1 全球定位系统的产生、发展及前景

  4. 绪论 > 全球定位系统的产生、发展及前景 > 什么是全球定位系统 什么是GPS？ • GPS的英文全称是 Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System 简称GPS，有时也被称作NAVSTAR GPS。 其意为“导航星测时与测距全球定位系统”，或简称全球定位系统。

  5. 绪论 > 全球定位系统的产生、发展及前景 > GPS概述① GPS概述① • 建立国家 • 美国 • 目的 • 在全球范围内，提供实时、连续、全天候的导航定位及授时服务 • 开始筹建时间 • 1973年 • 完全建成时间 • 1995年

  6. 绪论绪论 > 全球定位系统的产生、发展及前景 > GPS概述② GPS概述② • 系统构成 • 空间部分、地面控制部分、用户部分 • 服务方式 • 通过由多颗卫星所组成的卫星星座提供导航定位服务 • 定位原理 • 距离交会 • 测距原理 • 被动式电磁波测距 • 特点 • 全球覆盖、全天候、不间断、精度高

  7. 绪论 > 全球定位系统的产生、发展及前景 > 常规（地面）定位方法 常规（地面）定位方法 • 近、现代的常规定位方法 • 采用的仪器设备 • 尺：铟钢尺 • 光学仪器：经纬仪，水准仪 • 电磁波或激光仪器：测距仪 • 综合多种技术的仪器：全站仪 • 观测值 • 角度或方向观测 • 距离观测 • 天文观测方法

  8. 绪论 > 全球定位系统的产生、发展及前景 > 常规（地面）定位方法的局限性 常规定位方法的局限性 • 需要事先布设大量的地面控制点/地面站 • 无法同时精确确定点的三维坐标 • 观测受气候、环境条件限制 • 观测点之间需要保证通视 • 需要修建觇标/架设高大的天线 • 边长受到限制 • 观测难度大 • 效率低：无用的中间过渡点 • 受系统误差影响大，如地球旁折光 • 难以确定地心坐标

  9. 绪论 > 全球定位系统的产生、发展及前景 > 子午卫星系统及其局限性 子午卫星系统及其局限性 • 系统简介 • NNSS – Navy Navigation Satellite System（海军导航卫星系统），由于其卫星轨道为极地轨道，故也称为Transit（子午卫星系统） • 采用利用多普勒效应进行导航定位，也被称为多普勒定位系统 • 美国研制、建立 • 1964年1月建成 • 1967年7月解密供民用

  10. 绪论 > 全球定位系统的产生、发展及前景 > 子午卫星系统及其局限性 子午卫星系统及其局限性 • 系统组成 • 空间部分 • 卫星：发送导航定位信号（信号：4.9996MHz  30 = 149.988MHz；4.9996MHz  80 = 399.968MHz；星历） • 卫星星座 –由6颗卫星构成，6轨道面，轨道高度1075km • 地面控制部分 • 包括：跟踪站、计算中心、注入站、控制中心和海军天文台 • 用户部分 • 多普勒接收机

  11. 绪论 > 全球定位系统的产生、发展及前景 > 子午卫星系统及其局限性 子午卫星系统及其局限性 • 应用领域 • 海上船舶的定位 • 大地测量 • 精度 • 单点定位：15次合格卫星通过（两次通过之间的时间间隔为0.8h ~ 1.6h），精度约为10m • 联测定位： 各站共同观测17次合格卫星通过，精度约为0.5m

  12. 绪论 > 全球定位系统的产生、发展及前景 > 子午卫星系统及其局限性 子午卫星系统及其局限性 • 系统缺陷 • 卫星少，观测时间和间隔时间长，无法提供实时导航定位服务 • 导航定位精度低 • 卫星信号频率低，不利于补偿电离层折射效应的影响 • 卫星轨道低，难以进行精密定轨

  13. 绪论 > 全球定位系统的产生、发展及前景 > GPS的发展简史 GPS的发展简史——方案论证阶段 • 1973年12月，美国国防部批准研制GPS。 • 1978年2月22日，第1颗GPS试验卫星发射成功。 • 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。

  14. 绪论 > 全球定位系统的产生、发展及前景 > GPS的发展简史 GPS的发展简史——全面研制和试验阶段 • 从1979年到1987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。

  15. 绪论 > 全球定位系统的产生、发展及前景 > GPS的发展简史 GPS的发展简史——实用组网阶段 • 1989年2月14日，第1颗GPS工作卫星发射成功。 • 1991年，在海湾战争中，GPS首次大规模用于实战。 • 1993年底实用的GPS网即（21+3）GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。 • 1995年7月17日，GPS达到FOC –完全运行能力（Full Operational Capability）。

  16. §1.2 GPS在各个领域中的应用

  17. 绪论 > GPS在各个领域中的应用 GPS在军事中的应用

  18. 绪论 > GPS在各个领域中的应用 GPS在交通运输业中的应用 • 航运、航空搜索 • 陆路交通（车辆导航、监控） • 船舶远洋导航和进港引水

  19. 绪论 > GPS在各个领域中的应用 GPS在测量中的应用 • 建立和维持全球性的参考框架

  20. 绪论 > GPS在各个领域中的应用 GPS在测量中的应用 • 板块运动和监测

  21. 绪论 > GPS在各个领域中的应用 GPS在测量中的应用 • 建立各级国家平面控制网

  22. 绪论 > GPS在各个领域中的应用 GPS在测量中的应用 • 布设城市控制网、工程测量控制网，进行各种工程测量

  23. 绪论 > GPS在各个领域中的应用 GPS在测量中的应用 • 在航空摄影测量、地籍测量、海洋测量中的应用

  24. 绪论 > GPS在各个领域中的应用 GPS在其他领域中的应用 • 精细农业 • 遥感 • 卫星定轨 • 资源勘探 • 个人旅游及野外探险 • 电力、广播、电视、通讯等网络的时间同步、时间传递 • ….

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