导航定位系统1课件.pptx

1、1p概述概述p自主式导航定位系统自主式导航定位系统p陆基无线电导航定位系统陆基无线电导航定位系统p卫星导航定位系统卫星导航定位系统p组合导航系统组合导航系统p其它导航定位系统其它导航定位系统p发展趋势发展趋势2基本概念基本概念 5.15.1概述概述p导航导航n引导飞机、舰船、车辆或人员等运载体引导飞机、舰船、车辆或人员等运载体沿事先规定的路线沿事先规定的路线，准时地到达目的地准时地到达目的地的过程的过程n实现导航功能的系统称为实现导航功能的系统称为导航系统导航系统p定位定位n在规定的坐标系中在规定的坐标系中确定运载体位置确定运载体位置的过程的过程n实现定位功能的系统称为实现定位功能的系统称为定

2、位系统定位系统导航定位系统在导航定位系统在军事上军事上和和民用交通运输上民用交通运输上用途广泛，用途广泛，是是国家信息基础设施国家信息基础设施的组成部分，是的组成部分，是军事信息系统军事信息系统的组成部分的组成部分3产生与发展产生与发展 5.15.1概述概述p原始导航定位技术原始导航定位技术n星座星座n指南针指南针n航海表航海表n惯性惯性p无线电导航定位技术无线电导航定位技术n陆基陆基n卫星卫星p其他导航定位技术其他导航定位技术n地形辅助、地磁导航、组合导航、定位报告系统地形辅助、地磁导航、组合导航、定位报告系统PLRSH1H2H3H44性能指标性能指标 5.15.1概述概述p 精度精度n指导

3、航系统为运载体指导航系统为运载体提供的位置提供的位置与运载体当时的与运载体当时的真实位置真实位置之间的之间的误差，通常采用统计特性的误差，通常采用统计特性的随机量随机量描述描述p 可用性可用性n为运载体提供为运载体提供可用导航服务时间可用导航服务时间与载体与载体运行时间运行时间的百分比的百分比p 可靠性可靠性n给定使用条件给定使用条件下，在下，在规定时间规定时间内以内以规定的性能规定的性能完成其功能的概率完成其功能的概率p 完好性完好性n系统发生故障或误差超过允许范围时，及时向用户系统发生故障或误差超过允许范围时，及时向用户发出有效告警发出有效告警的能力的能力p 导航信息更新率导航信息更新率n

4、单位时间单位时间内提供导航定位数据的内提供导航定位数据的次数次数5系统类型系统类型 5.15.1概述概述p根据导航信息的产生方式根据导航信息的产生方式n自主式导航系统自主式导航系统u惯性导航系统惯性导航系统u多普勒导航系统多普勒导航系统u地形辅助导航系统地形辅助导航系统 n他备式导航系统他备式导航系统 u陆基导航系统陆基导航系统u卫星导航系统卫星导航系统n组合导航系统组合导航系统 n相对导航定位系统相对导航定位系统 6惯性系统惯性系统 5.25.2自主式导航定位系统自主式导航定位系统p惯性导航系统（惯导）惯性导航系统（惯导）n利用利用惯性仪表惯性仪表（陀螺仪和加速度计）（陀螺仪和加速度计）测量

5、测量运动载体在运动载体在惯性空间中的惯性空间中的角运动角运动和和线运动线运动n根据根据载体运动微分方程组载体运动微分方程组实时地、精确地实时地、精确地解算解算出运动出运动载体的载体的位置位置、速度速度和和姿态角姿态角等导航信息等导航信息p系统类型系统类型n平台式惯性导航系统平台式惯性导航系统7惯性系统惯性系统 5.25.2自主式导航定位系统自主式导航定位系统p惯性导航系统（惯导）惯性导航系统（惯导）n利用利用惯性仪表惯性仪表（陀螺仪和加速度计）（陀螺仪和加速度计）测量测量运动载体在运动载体在惯性空间中的惯性空间中的角运动角运动和和线运动线运动n根据根据载体运动微分方程组载体运动微分方程组实时地

6、、精确地实时地、精确地解算解算出运动出运动载体的载体的位置位置、速度速度和和姿态角姿态角等导航信息等导航信息p系统类型系统类型n平台式惯性导航系统平台式惯性导航系统n捷联式惯性导航系统捷联式惯性导航系统8惯性系统惯性系统 5.25.2自主式导航定位系统自主式导航定位系统p惯性导航系统（惯导）惯性导航系统（惯导）n利用利用惯性仪表惯性仪表（陀螺仪和加速度计）（陀螺仪和加速度计）测量测量运动载体在运动载体在惯性空间中的惯性空间中的角运动角运动和和线运动线运动n根据根据载体运动微分方程组载体运动微分方程组实时地、精确地实时地、精确地解算解算出运动出运动载体的载体的位置位置、速度速度和和姿态角姿态角等

7、导航信息等导航信息p系统类型系统类型n平台式惯性导航系统平台式惯性导航系统n捷联式惯性导航系统捷联式惯性导航系统p工作过程工作过程n标定标定、初始对准初始对准、状态初始化状态初始化和和当前状态计算当前状态计算 9惯性系统惯性系统 5.25.2自主式导航定位系统自主式导航定位系统p惯性仪表惯性仪表n陀螺仪：陀螺仪：检测运动载体在惯性空间中的检测运动载体在惯性空间中的角运动角运动u机电陀螺仪：机电陀螺仪：液浮陀螺仪、挠性陀螺仪、静电陀螺仪液浮陀螺仪、挠性陀螺仪、静电陀螺仪 u光学陀螺仪：光学陀螺仪：激光陀螺仪和光纤陀螺仪激光陀螺仪和光纤陀螺仪 u微机械陀螺仪微机械陀螺仪 n加速度计：加速度计：检测

8、运动载体在惯性空间中的检测运动载体在惯性空间中的线运动线运动 u常用：常用：液浮摆式、挠性、石英挠性加速度计液浮摆式、挠性、石英挠性加速度计u新型：新型：激光、光纤、振弦、石英振梁、静电和微机械加速度计激光、光纤、振弦、石英振梁、静电和微机械加速度计 10多普勒系统多普勒系统 5.25.2自主式导航定位系统自主式导航定位系统p原理原理n敏感出载体相对于地面的敏感出载体相对于地面的速度速度，然后经计算机，然后经计算机解算解算求出求出飞机所经过的飞机所经过的距离距离，产生导航定位信息，产生导航定位信息0tSvdt2cos2cosdvfvfc11地形辅助地形辅助 5.25.2自主式导航定位系统自主式

9、导航定位系统p 原理原理n运载体上的运载体上的气压高度表气压高度表和和雷达高度表雷达高度表分别测出运载体的分别测出运载体的海拔高度海拔高度和和离地高度离地高度，两者相减两者相减，求出，求出载体正下方地形的海拔高度载体正下方地形的海拔高度，产生地形，产生地形起伏曲线起伏曲线n在运载体存储的在运载体存储的地形标高数据地形标高数据的基准数据库中搜索，找出的基准数据库中搜索，找出与实测曲与实测曲线拟合最好线拟合最好的一条地形标高变化曲线，求出载体的的一条地形标高变化曲线，求出载体的准确位置准确位置p 特点特点n离地高度超过离地高度超过300m时，精度时，精度明显降低明显降低，到，到800m1500m的

10、高度则的高度则基本基本无法使用无法使用n只能在只能在地形起伏的地区地形起伏的地区使用，在使用，在平坦地区平坦地区或或水平面上水平面上使用使用效果差效果差 p 类型类型n地形高度数据匹配系统、景象匹配系统地形高度数据匹配系统、景象匹配系统125.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p 无线电导航无线电导航n利用无线电波的传播特性测定运载体的利用无线电波的传播特性测定运载体的导航参量导航参量（方位方位、距离距离和和速速度度）n计算与计算与规定航线规定航线的的偏差偏差，由驾驶员或自动驾驶仪操纵运载体消除偏，由驾驶员或自动驾驶仪操纵运载体消除偏差以保持正确航线差以保持正确航线p 陆基无线电

11、导航系统陆基无线电导航系统n由在世界各地建立的由在世界各地建立的无线电参考站（导航台）无线电参考站（导航台）组成组成n接收机接收参考站发射的无线电电波，计算接收机接收参考站发射的无线电电波，计算接收机到发射站接收机到发射站的的距离距离来确定自己的来确定自己的位置位置和和航向航向p 典型系统典型系统n航海：航海：奥米伽、罗兰奥米伽、罗兰-C、n航空：航空：伏尔、塔康、仪表着陆系统、微波着陆系统、无线电罗盘伏尔、塔康、仪表着陆系统、微波着陆系统、无线电罗盘/无无线电信标线电信标 13定位原理定位原理 5.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p测角导航定位测角导航定位n利用无线电波利用无

12、线电波直线传播直线传播的特性，用运载体上的环形方向的特性，用运载体上的环形方向性天线接收发射台的信号性天线接收发射台的信号n根据接收信号的根据接收信号的幅值极值幅值极值的的方向方向，建立接收信号幅度与，建立接收信号幅度与导航角的关系，从而测出电台航向导航角的关系，从而测出电台航向14定位原理定位原理 5.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p测角导航定位测角导航定位n利用无线电波利用无线电波直线传播直线传播的特性，用运载体上的环形方向的特性，用运载体上的环形方向性天线接收发射台的信号性天线接收发射台的信号n根据接收信号的根据接收信号的幅值极值幅值极值的的方向方向，建立接收信号幅度与

13、，建立接收信号幅度与导航角的关系，从而测出电台航向导航角的关系，从而测出电台航向15定位原理定位原理 5.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p测角导航定位测角导航定位n利用无线电波利用无线电波直线传播直线传播的特性，用运载体上的环形方向的特性，用运载体上的环形方向性天线接收发射台的信号性天线接收发射台的信号n根据接收信号的根据接收信号的幅值极值幅值极值的的方向方向，建立接收信号幅度与，建立接收信号幅度与导航角的关系，从而测出电台航向导航角的关系，从而测出电台航向n例如：例如：无线电信标、指点信标无线电信标、指点信标 、无线电定向机、无线电定向机 、伏尔伏尔16定位原理定位原理 5

14、.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p测距导航定位测距导航定位n利用无线电波恒速利用无线电波恒速直线传播直线传播的特性，的特性，运载体运载体和和地面导地面导航台航台上上各安装一套接收机和发射机各安装一套接收机和发射机n运载体向地面导航台运载体向地面导航台发射询问信号发射询问信号，地面导航台接收，地面导航台接收并向运载体并向运载体转发应答信号转发应答信号n运载体接收机收到的应答信号比询问信号运载体接收机收到的应答信号比询问信号滞后一定时滞后一定时间间，测出，测出滞后时间滞后时间，计算出，计算出运载体与导航台间距离运载体与导航台间距离n无线电导航测距系统的无线电导航测距系统的位置线是

15、一个圆位置线是一个圆，由，由两条圆位两条圆位置线置线的交点确定飞机的位置的交点确定飞机的位置 17定位原理定位原理 5.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p测距导航定位测距导航定位n利用无线电波恒速利用无线电波恒速直线传播直线传播的特性，的特性，运载体运载体和和地面导地面导航台航台上上各安装一套接收机和发射机各安装一套接收机和发射机n运载体向地面导航台运载体向地面导航台发射询问信号发射询问信号，地面导航台接收，地面导航台接收并向运载体并向运载体转发应答信号转发应答信号n运载体接收机收到的应答信号比询问信号运载体接收机收到的应答信号比询问信号滞后一定时滞后一定时间间，测出，测出滞后

16、时间滞后时间，计算出，计算出运载体与导航台间距离运载体与导航台间距离n无线电导航测距系统的无线电导航测距系统的位置线是一个圆位置线是一个圆，由，由两条圆位两条圆位置线置线的交点确定飞机的位置的交点确定飞机的位置 18定位原理定位原理 5.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p测距导航定位测距导航定位n利用无线电波恒速利用无线电波恒速直线传播直线传播的特性，的特性，运载体运载体和和地面导地面导航台航台上上各安装一套接收机和发射机各安装一套接收机和发射机n运载体向地面导航台运载体向地面导航台发射询问信号发射询问信号，地面导航台接收，地面导航台接收并向运载体并向运载体转发应答信号转发应答

17、信号n运载体接收机收到的应答信号比询问信号运载体接收机收到的应答信号比询问信号滞后一定时滞后一定时间间，测出，测出滞后时间滞后时间，计算出，计算出运载体与导航台间距离运载体与导航台间距离n无线电导航测距系统的无线电导航测距系统的位置线是一个圆位置线是一个圆，由，由两条圆位两条圆位置线置线的交点确定飞机的位置的交点确定飞机的位置n例如：例如：DME测距器测距器 19定位原理定位原理 5.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p测距差导航定位测距差导航定位n一组发射台在时间上一组发射台在时间上同步地发射信号同步地发射信号，运载体接，运载体接收机收机测量测量多个导航台多个导航台信号到达的时

18、间差信号到达的时间差n计算计算运载体到达多个导航台距离差运载体到达多个导航台距离差，确定运载体，确定运载体处于地球表面上一条处于地球表面上一条以发射台为焦点以发射台为焦点和和相应距离相应距离差为定值差为定值的的双曲线双曲线 n利用利用两条双曲线的交点两条双曲线的交点，计算出，计算出载体位置载体位置 20定位原理定位原理 5.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p测距差导航定位测距差导航定位n一组发射台在时间上一组发射台在时间上同步地发射信号同步地发射信号，运载体接，运载体接收机收机测量测量多个导航台多个导航台信号到达的时间差信号到达的时间差n计算计算运载体到达多个导航台距离差运载体

19、到达多个导航台距离差，确定运载体，确定运载体处于地球表面上一条处于地球表面上一条以发射台为焦点以发射台为焦点和和相应距离相应距离差为定值差为定值的的双曲线双曲线 n利用利用两条双曲线的交点两条双曲线的交点，计算出，计算出载体位置载体位置 21定位原理定位原理 5.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p测距差导航定位测距差导航定位n一组发射台在时间上一组发射台在时间上同步地发射信号同步地发射信号，运载体接，运载体接收机收机测量测量多个导航台多个导航台信号到达的时间差信号到达的时间差n计算计算运载体到达多个导航台距离差运载体到达多个导航台距离差，确定运载体，确定运载体处于地球表面上一条

20、处于地球表面上一条以发射台为焦点以发射台为焦点和和相应距离相应距离差为定值差为定值的的双曲线双曲线 n利用利用两条双曲线的交点两条双曲线的交点，计算出，计算出载体位置载体位置 n例如：例如：罗兰罗兰-A、罗兰、罗兰-C、台卡、奥米伽、台卡、奥米伽22航海用系统航海用系统 5.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p 罗兰罗兰-Cn脉冲双曲线导航定位脉冲双曲线导航定位n工作载频为工作载频为100kHz（波长（波长3km）n陆地上可传播陆地上可传播500800n milen海上可达海上可达8001100n milen定位精度为定位精度为0.25n milen数据更新率为数据更新率为102

21、0次次/minp 奥米伽奥米伽 n比相测量时间差的双曲线导航定位比相测量时间差的双曲线导航定位n工作载频为工作载频为1014kHz（波长（波长30km）n定位精度为定位精度为24n milen数据更新率为数据更新率为6次次/min 23航空用系统航空用系统 5.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p 伏尔伏尔n主要用于主要用于航路导航航路导航，采用，采用测角导航定位测角导航定位n由由地面台地面台和和机载设备机载设备组成，工作频段为组成，工作频段为108MHz118MHz连续波，连续波，共共200个频道，频道间隔个频道，频道间隔50kHzn地面台的天线方向图为旋转着的心脏形，每秒旋转

22、地面台的天线方向图为旋转着的心脏形，每秒旋转30周，机载导周，机载导航设备接收信号的幅度调制与飞机的方位角之间存在对应关系航设备接收信号的幅度调制与飞机的方位角之间存在对应关系n导航距离导航距离200n mile（当飞机高度为（当飞机高度为10000m时）时）n测距采用测距采用测距器测距器DMEp 塔康塔康 n用于航空母舰飞机的导航，采用用于航空母舰飞机的导航，采用测角导航定位测角导航定位n工作载频为工作载频为960MHz1215MHzn测距采用测距采用测距器测距器DME24航空用系统航空用系统 5.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p仪表着陆系统仪表着陆系统n地面设备地面设备u

23、航向台：航向台：108.1MHz111.9MHz u下滑台：下滑台：329.3MHz335.0MHz u指点信标台：指点信标台：75MHz n机载接收机机载接收机u航向航向/下滑接收机下滑接收机u指点信标接收机指点信标接收机 25航空用系统航空用系统 5.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p仪表着陆系统仪表着陆系统n地面设备地面设备u航向台：航向台：108.1MHz111.9MHz u下滑台：下滑台：329.3MHz335.0MHz u指点信标台：指点信标台：75MHz n机载接收机机载接收机u航向航向/下滑接收机下滑接收机u指点信标接收机指点信标接收机 26航空用系统航空用系统

24、 5.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p仪表着陆系统仪表着陆系统n地面设备地面设备u航向台：航向台：108.1MHz111.9MHz u下滑台：下滑台：329.3MHz335.0MHz u指点信标台：指点信标台：75MHz n机载接收机机载接收机u航向航向/下滑接收机下滑接收机u指点信标接收机指点信标接收机 n引导距离引导距离20n mile 27航空用系统航空用系统 5.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p微波着陆系统微波着陆系统n系统组成系统组成u航向台、下滑台：航向台、下滑台：50315091MHz u机载机载设备精密测距器（机载机载设备精密测距器（DME/

25、P）、接收机）、接收机n原理原理u航向台航向台用扇形波束用扇形波束左右扫描左右扫描，下滑台下滑台用扇形波束用扇形波束上下扫描上下扫描28航空用系统航空用系统 5.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p微波着陆系统微波着陆系统n系统组成系统组成u航向台、下滑台：航向台、下滑台：50315091MHz u机载机载设备精密测距器（机载机载设备精密测距器（DME/P）、接收机）、接收机n原理原理u航向台航向台用扇形波束用扇形波束左右扫描左右扫描，下滑台下滑台用扇形波束用扇形波束上下扫描上下扫描u机载设备根据接收的地面台机载设备根据接收的地面台往返扫描信号的时间间隔往返扫描信号的时间间隔计算

26、距计算距跑跑道中心线道中心线和和下滑线下滑线的偏离角的偏离角 29航空用系统航空用系统 5.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p微波着陆系统微波着陆系统n系统组成系统组成u航向台、下滑台：航向台、下滑台：50315091MHz u机载机载设备精密测距器（机载机载设备精密测距器（DME/P）、接收机）、接收机n原理原理u航向台航向台用扇形波束用扇形波束左右扫描左右扫描，下滑台下滑台用扇形波束用扇形波束上下扫描上下扫描u机载设备根据接收的地面台机载设备根据接收的地面台往返扫描信号的时间间隔往返扫描信号的时间间隔计算距计算距跑跑道中心线道中心线和和下滑线下滑线的偏离角的偏离角 30航空

27、用系统航空用系统 5.3 5.3 陆基无线电导航系统陆基无线电导航系统p微波着陆系统微波着陆系统n系统组成系统组成u航向台、下滑台：航向台、下滑台：50315091MHz u机载机载设备精密测距器（机载机载设备精密测距器（DME/P）、接收机）、接收机n原理原理u航向台航向台用扇形波束用扇形波束左右扫描左右扫描，下滑台下滑台用扇形波束用扇形波束上下扫描上下扫描u机载设备根据接收的地面台机载设备根据接收的地面台往返扫描信号的时间间隔往返扫描信号的时间间隔计算距计算距跑跑道中心线道中心线和和下滑线下滑线的偏离角的偏离角 u机载设备精密测距器发出机载设备精密测距器发出询问信号询问信号，地面台发射，地

28、面台发射应答信号应答信号，机，机载设备根据载设备根据询问和应答信号之间的时间间隔询问和应答信号之间的时间间隔，测出，测出距地面台的距地面台的距离距离 31 5.4 5.4 卫星导航定位系统卫星导航定位系统p基本原理基本原理n通过测距方法进行导航定位通过测距方法进行导航定位u卫星发射经过卫星发射经过编码调制编码调制的无线电连续波信号，编码中含有卫的无线电连续波信号，编码中含有卫星信号星信号准确的发射时间准确的发射时间以及不同时间以及不同时间卫星的准确位置卫星的准确位置(星历星历）等信息等信息u根据接收机与卫星导航系统根据接收机与卫星导航系统准确同步的时钟准确同步的时钟，测量，测量信号到达信号到达

29、时间时间，计算，计算接收机与卫星间距离接收机与卫星间距离 u测出接收机距离测出接收机距离三颗卫星三颗卫星的距离，得到的距离，得到三个方程式三个方程式，求解出，求解出三个未知数三个未知数X、Y、Z，确定，确定接收机的位置接收机的位置 2221111()()()RtcXXYYZZ 32 5.4 5.4 卫星导航定位系统卫星导航定位系统p基本原理基本原理n通过测距方法进行导航定位通过测距方法进行导航定位u卫星发射经过卫星发射经过编码调制编码调制的无线电连续波信号，编码中含有卫的无线电连续波信号，编码中含有卫星信号星信号准确的发射时间准确的发射时间以及不同时间以及不同时间卫星的准确位置卫星的准确位置(

30、星历星历）等信息等信息u根据接收机与卫星导航系统根据接收机与卫星导航系统准确同步的时钟准确同步的时钟，测量，测量信号到达信号到达时间时间，计算，计算接收机与卫星间接收机与卫星间伪距伪距 u测出接收机距离测出接收机距离四颗卫星四颗卫星的距离，得到的距离，得到四个方程式四个方程式，求解出，求解出三个未知数三个未知数X、Y、Z，确定，确定接收机的位置接收机的位置 2221111()()()RtcXXYYZZTc 33GPSGPS系统系统 5.4 5.4 卫星导航定位系统卫星导航定位系统p系统组成系统组成n空间部分空间部分-GPS卫星（卫星（21+3）u接收和储存由地面监控站信息，接收和储存由地面监控

31、站信息，调整卫星姿态、启动备用卫星调整卫星姿态、启动备用卫星u向向GPS用户播送导航电文，用户播送导航电文，提供导航和定位信息，提供导航和定位信息，C/A码码(供世界范围内的民供世界范围内的民用用) ，P码码(只供美国军方使用只供美国军方使用)u通过高精度卫星钟向用户通过高精度卫星钟向用户提供精密的标准时间提供精密的标准时间34GPSGPS系统系统 5.4 5.4 卫星导航定位系统卫星导航定位系统p系统组成系统组成n空间部分空间部分-GPS卫星（卫星（21+3）u接收和储存由地面监控站信息，接收和储存由地面监控站信息，调整卫星姿态、启动备用卫星调整卫星姿态、启动备用卫星u向向GPS用户播送导航

32、电文，用户播送导航电文，提供导航和定位信息，提供导航和定位信息，C/A码码(供世界范围内的民供世界范围内的民用用) ，P码码(只供美国军方使用只供美国军方使用)u通过高精度卫星钟向用户通过高精度卫星钟向用户提供精密的标准时间提供精密的标准时间n地面控制部分地面控制部分-地面监控系统地面监控系统u卫星控制卫星控制，跟踪卫星进行定轨，跟踪卫星进行定轨u实现实现时间同步时间同步55HawaiiAscencionDiego GarciaKwajaleinSpings35GPSGPS系统系统 5.4 5.4 卫星导航定位系统卫星导航定位系统p系统组成系统组成n空间部分空间部分-GPS卫星（卫星（21+3

33、）u接收和储存由地面监控站信息，接收和储存由地面监控站信息，调整卫星姿态、启动备用卫星调整卫星姿态、启动备用卫星u向向GPS用户播送导航电文，用户播送导航电文，提供导航和定位信息，提供导航和定位信息，C/A码码(供世界范围内的民供世界范围内的民用用) ，P码码(只供美国军方使用只供美国军方使用)u通过高精度卫星钟向用户通过高精度卫星钟向用户提供精密的标准时间提供精密的标准时间n地面控制部分地面控制部分-地面监控系统地面监控系统u卫星控制卫星控制，跟踪卫星进行定轨，跟踪卫星进行定轨u实现实现时间同步时间同步n用户设备部分用户设备部分-GPS信号接收机信号接收机u接收接收卫星信号卫星信号u对信号进

34、行对信号进行变换、放大和处理变换、放大和处理u解译导航电文，解译导航电文，实时地计算实时地计算出测站的三维位置，三维速度和时间出测站的三维位置，三维速度和时间36GPSGPS系统系统 5.4 5.4 卫星导航定位系统卫星导航定位系统p差分差分GPS37GPSGPS系统系统 5.4 5.4 卫星导航定位系统卫星导航定位系统p差分差分GPSn工作原理工作原理u位置位置准确已知准确已知的点上设置的点上设置GPS基准接收机基准接收机u利用利用GPS定位值定位值与准确位置的差与准确位置的差，计算视界内卫星的，计算视界内卫星的伪距误差伪距误差u利用此伪距误差利用此伪距误差校正其它校正其它GPS接收机的伪距

35、值接收机的伪距值，提高定位精度，提高定位精度 38GPSGPS系统系统 5.4 5.4 卫星导航定位系统卫星导航定位系统p差分差分GPSn工作原理工作原理u位置位置准确已知准确已知的点上设置的点上设置GPS基准接收机基准接收机u利用利用GPS定位值定位值与准确位置的差与准确位置的差，计算视界内卫星的，计算视界内卫星的伪距误差伪距误差u利用此伪距误差利用此伪距误差校正其它校正其它GPS接收机的伪距值接收机的伪距值，提高定位精度，提高定位精度 39GPSGPS系统系统 5.4 5.4 卫星导航定位系统卫星导航定位系统p差分差分GPSn工作原理工作原理u位置位置准确已知准确已知的点上设置的点上设置G

36、PS基准接收机基准接收机u利用利用GPS定位值定位值与准确位置的差与准确位置的差，计算视界内卫星的，计算视界内卫星的伪距误差伪距误差u利用此伪距误差利用此伪距误差校正其它校正其它GPS接收机的伪距值接收机的伪距值，提高定位精度，提高定位精度 n局域增强系统（局域增强系统（LAAS）u使用用使用用GPS的的L1 C/A码信号导航定位，用伏尔（码信号导航定位，用伏尔（VOR）的频段）的频段广播差分及卫星完好性信息，数据更新率更高广播差分及卫星完好性信息，数据更新率更高 n广域增强系统（广域增强系统（WAAS） u基准站、主站、地面地球站、基准站、主站、地面地球站、2颗颗 4颗地球静止卫星颗地球静止

37、卫星 40GPSGPS系统系统 5.4 5.4 卫星导航定位系统卫星导航定位系统pGPS现代化现代化 n第一步第一步u2000年年5月月1日开始停止了日开始停止了SAn第二步第二步u发射发射GPS Block R-M卫星卫星u增加发射增加发射L2C 信号信号和和M码信号码信号n第三步第三步u发射发射BLOCK II F卫星卫星u增加发射增加发射L5信号信号 41GPSGPS系统系统 5.4 5.4 卫星导航定位系统卫星导航定位系统pGPS现代化现代化 n第一步第一步u2000年年5月月1日开始停止了日开始停止了SAn第二步第二步u发射发射GPS Block R-M卫星卫星u增加发射增加发射L2

38、C 信号信号和和M码信号码信号n第三步第三步u发射发射BLOCK II F卫星卫星u增加发射增加发射L5信号信号 42GPSGPS系统系统 5.4 5.4 卫星导航定位系统卫星导航定位系统pGPS现代化现代化 n第一步第一步u2000年年5月月1日开始停止了日开始停止了SAn第二步第二步u发射发射GPS Block R-M卫星卫星u增加发射增加发射L2C 信号信号和和M码信号码信号n第三步第三步u发射发射BLOCK II F卫星卫星u增加发射增加发射L5信号信号 43GPSGPS系统系统 5.4 5.4 卫星导航定位系统卫星导航定位系统pGPS现代化现代化 n第一步第一步u2000年年5月月1

39、日开始停止了日开始停止了SAn第二步第二步u发射发射GPS Block R-M卫星卫星u增加发射增加发射L2C 信号信号和和M码信号码信号n第三步第三步u发射发射BLOCK II F卫星卫星u增加发射增加发射L5信号信号 44GLONASSGLONASS系统系统 5.4 5.4 卫星导航定位系统卫星导航定位系统p Global Navigation Satellite System,GLONASS p 系统组成系统组成n空间区段空间区段u21颗卫星和颗卫星和3颗工作备份卫星，分布于倾角颗工作备份卫星，分布于倾角64.8的的三条圆形三条圆形轨道上，轨道上，离地高度离地高度19100kmu采用采用

40、频分多址接入方式频分多址接入方式（FDMA），发射载频信号），发射载频信号L1（1602.56MHz 1615.50MHz）和）和L2（1246.44MHz1256.5MHz ）45GLONASSGLONASS系统系统 5.4 5.4 卫星导航定位系统卫星导航定位系统p Global Navigation Satellite System,GLONASS p 系统组成系统组成n空间区段空间区段u21颗卫星和颗卫星和3颗工作备份卫星，分布于倾角颗工作备份卫星，分布于倾角64.8的的三条圆形三条圆形轨道上，轨道上，离地高度离地高度19100kmu采用采用频分多址接入方式频分多址接入方式（FDMA）

41、，发射载频信号），发射载频信号L1（1602.56MHz 1615.50MHz）和）和L2（1246.44MHz1256.5MHz ）n地面控制部分地面控制部分u分布局限在分布局限在前苏联境内前苏联境内，前苏联解体后主要局限在，前苏联解体后主要局限在俄罗斯境内俄罗斯境内 n用户部分用户部分u部分接收机可以部分接收机可以兼容兼容GPS，只要视界内有，只要视界内有5颗颗以上的卫星，便可以为用以上的卫星，便可以为用户提供位置、速度与时间信息户提供位置、速度与时间信息 46GalileoGalileo系统系统 5.4 5.4 卫星导航定位系统卫星导航定位系统p 系统组成系统组成n空间区段空间区段u27

42、颗卫星和颗卫星和3颗工作备份卫星，分布于离地高度颗工作备份卫星，分布于离地高度23616km的的三条圆形三条圆形轨道轨道u采用采用码分多址接入方式码分多址接入方式（CDMA），发射三个载频），发射三个载频E5、E6和和E2-L1-E1，共发射共发射十种信号十种信号外加外加搜救信号搜救信号 47GalileoGalileo系统系统 5.4 5.4 卫星导航定位系统卫星导航定位系统p 系统组成系统组成n空间区段空间区段u27颗卫星和颗卫星和3颗工作备份卫星，分布于离地高度颗工作备份卫星，分布于离地高度23616km的的三条圆形三条圆形轨道轨道u采用采用码分多址接入方式码分多址接入方式（CDMA），发射三个载频），发射三个载频E5、E6和和E2-L1-E1，共发射共发射十种信号十种信号外加外加搜救信号搜救信号 n地面控制部分地面控制部分u全世界分布的，监测站数量多达全世界分布的，监测站数量多达40个个 n用户部分用户部分u接收机可以接收机可以兼容兼容GPS48p5.5 组合导航系统组合导航系统n无线电组合导航无线电组合导航n惯性惯性/卫星组合导航卫星组合导航p5.6其它军事导航系统其它军事导航系统n联合战术信息分发系统联合战术信息分发系统/多功能信息分发系统多功能信息分发系统n定位报告系统定位报告系统p5.7发展趋势发展趋势