航空航天技术GPS全球卫星定位系统课件.ppt

1、 基础技术研究阶段基础技术研究阶段（1938-19731938-1973）基础技术研究1954-1956 扎奇里亚斯与松下公司制作出第一个自足式便携原子钟1957麻省理工学院开始研究卫星跟踪项目1961 航空公司开始了GPS系统的发展工作，用于满足军事需要1958年美国开始研制卫星定位系统（子午仪系统）（Transit） 计划实施发展阶段计划实施发展阶段（1973-19931973-1993）GPSGPS实施计划共分三个阶段实施计划共分三个阶段u 第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从19731973年到年到19791979年，共发射年，共发射了了4 4颗试验

2、卫星。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。颗试验卫星。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。u 第二阶段为全面研制和试验阶段。从第二阶段为全面研制和试验阶段。从19791979年到年到19841984年，又陆续发射年，又陆续发射了了7 7颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实验表明，颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实验表明，GPSGPS定位精度远远定位精度远远超过设计标准。超过设计标准。u 第三阶段为实用组网阶段。第三阶段为实用组网阶段。19891989年年2 2月月4 4日第一颗日第一颗GPSGPS工作卫星发射成工作卫星发射成功，表明功，表明GPSGPS系统进入工程建设阶段。系统进入工程建设阶段。

3、19931993年底实用的年底实用的GPSGPS网即（网即（21+321+3）GPSGPS星座已经建成星座已经建成 技术发展成熟阶段技术发展成熟阶段（1994-20081994-2008） 国内国内GPSGPS民用方面发展民用方面发展 1/61/6陆地运输陆地运输海洋运输海洋运输建筑建筑采矿采矿农业农业电力系统电力系统民用航空民用航空通信通信医疗应用医疗应用测绘测绘科研科研家电家电主要民用范围主要民用范围 纸质地图纸质地图Say GoodbyeSay Goodbye 20062006年廉价年廉价PNDPND方案发布，各大硬件厂商的生产成本得到了更好的控制，方案发布，各大硬件厂商的生产成本得到了

4、更好的控制，PNDPND的价格由原来的天价慢慢走下神坛，给了普通消费者选择的机会，增加的价格由原来的天价慢慢走下神坛，给了普通消费者选择的机会，增加了了GPSGPS的普及速度。的普及速度。 全覆盖地图的发布从根本上解决了全覆盖地图的发布从根本上解决了GPSGPS行业发展的一大瓶颈，解决了行业发展的一大瓶颈，解决了GPSGPS普及上的难题。普及上的难题。国内国内GPSGPS民用方面发展民用方面发展 2/62/6 20072007年年GPSGPS井喷式发展，移动导航在非智能手机上的应用使产业的发展井喷式发展，移动导航在非智能手机上的应用使产业的发展速度成几何级增长。速度成几何级增长。 截止至截止至

5、0707年底，市场上出现的年底，市场上出现的GPSGPS品牌多达千余，除了诺基亚、摩托罗品牌多达千余，除了诺基亚、摩托罗拉这样的手机巨头和专注于此产业的拉这样的手机巨头和专注于此产业的GARMINGARMIN、任我游、新科等知名品牌外，、任我游、新科等知名品牌外，其他小作坊品牌更是多如牛毛。其他小作坊品牌更是多如牛毛。国内国内GPSGPS民用方面发展民用方面发展 3/63/6GPSGPS市场品牌、产品鱼龙混杂市场品牌、产品鱼龙混杂 国内国内GPSGPS民用方面发展民用方面发展 4/64/6 20082008年年GPSGPS市场的复合增长率达到市场的复合增长率达到34.334.3，其中，其中GP

6、SGPS手机成为增长手机成为增长速度最快的部分。消费人群也由高端车主逐渐延伸到中低端，这主要得速度最快的部分。消费人群也由高端车主逐渐延伸到中低端，这主要得益于消费者对于益于消费者对于GPSGPS带来方便的认知度越来越高，同时一些大品牌主流带来方便的认知度越来越高，同时一些大品牌主流机型的价格下调也成为销量增长的主要推动力。机型的价格下调也成为销量增长的主要推动力。 TD-SCDMA-3GTD-SCDMA-3G标准试运行标准试运行 GPSGPS产品定位不再局限于导航功能，除了具备卫星同步精确定位、最佳产品定位不再局限于导航功能，除了具备卫星同步精确定位、最佳路径搜索、同步语音导航、生活资讯查询

7、等功能和城市地图精准导航之外，路径搜索、同步语音导航、生活资讯查询等功能和城市地图精准导航之外，还会集移动电视、视频播放和电子相册等娱乐功能，并融入了蓝牙免提、还会集移动电视、视频播放和电子相册等娱乐功能，并融入了蓝牙免提、倒车后视、倒车后视、TMCTMC、电子狗、电子狗、WIFIWIFI等实用功能于一身。等实用功能于一身。国内国内GPSGPS民用方面发展民用方面发展 5/65/6功能更加多样，产品更加实用功能更加多样，产品更加实用 挑战与机遇并存。挑战与机遇并存。 2009 2009年年GPSGPS市场来说，一直处在一种市场来说，一直处在一种“半沉睡半沉睡”的状态，与前两年所出的状态，与前两

8、年所出现的现的“井喷井喷”现象擦肩而过。低价扰市和盗版地图横行成为阻碍现象擦肩而过。低价扰市和盗版地图横行成为阻碍GPSGPS市场正市场正常发展的隐患。常发展的隐患。 2009 2009年，包括燃油税改革，汽车产业调整和振兴规划、购置税减半、年，包括燃油税改革，汽车产业调整和振兴规划、购置税减半、汽车下乡、汽车报废补贴、汽车以旧换新等一系列鼓励汽车消费利好政策汽车下乡、汽车报废补贴、汽车以旧换新等一系列鼓励汽车消费利好政策的密集出台，带动上半年汽车销量增长。的密集出台，带动上半年汽车销量增长。 GPS GPS地图数据发展迅猛，硬件逐步提高，扩展功能更加多元化地图数据发展迅猛，硬件逐步提高，扩展

9、功能更加多元化 。国内国内GPSGPS民用方面发展民用方面发展 6/66/6 GPSGPS基础概念基础概念 坐标系统坐标系统 时间系统时间系统 GPSGPS卫星星历卫星星历 导航电文和卫星信号导航电文和卫星信号 GPSGPS接收机的类型与工作原理接收机的类型与工作原理 GPSGPS坐标系统坐标系统坐标系统坐标系统是由坐标原点位置、坐标轴指向和尺度所定是由坐标原点位置、坐标轴指向和尺度所定义的义的. .在在GPSGPS定位中，通常采用两类坐标系统：一类是在空定位中，通常采用两类坐标系统：一类是在空间固定的坐标系，另一类是与地球体相固联的坐标系统间固定的坐标系，另一类是与地球体相固联的坐标系统.

10、.坐标系原点一般取地球质心，而坐标轴的指向具有一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标系称为协议坐标系协议坐标系. .为了确定用户接收机的位置，为了确定用户接收机的位置，GPSGPS卫星的瞬时位置通卫星的瞬时位置通常应化算到统一的地球坐标系统常应化算到统一的地球坐标系统. . GPSGPS时间系统时间系统在天文学和空间科学技术中，在天文学和空间科学技术中，时间系统时间系统是精确描

11、述天是精确描述天体和卫星运行位置及其相互关系的重要基准，也是利用卫体和卫星运行位置及其相互关系的重要基准，也是利用卫星进行定位的重要基准。星进行定位的重要基准。为精密导航和测量需要，全球定位系统建立了专用的为精密导航和测量需要，全球定位系统建立了专用的时间系统，由时间系统，由GPSGPS主控站的原子钟控制。主控站的原子钟控制。GPSGPS时属于原子时系统，秒长与原子时相同，但与国时属于原子时系统，秒长与原子时相同，但与国际原子时的原点不同，即际原子时的原点不同，即GPSTGPST与与IATIAT在任一瞬间均有一常在任一瞬间均有一常量偏差。量偏差。IAT-GPST = 19sIAT-GPST =

12、 19s，GPSGPS时与协调时的时刻，规定时与协调时的时刻，规定在在19801980年年1 1月月6 6日日0 0时一致，随着时间的积累，两者的差异时一致，随着时间的积累，两者的差异将表现为秒的整数倍将表现为秒的整数倍 GPSGPS时间系统时间系统在在GPSGPS卫星定位中，卫星定位中，时间系统时间系统的重要性表现在：的重要性表现在： GPSGPS卫星作为高空观测目标，位置不断变化，在给出卫星卫星作为高空观测目标，位置不断变化，在给出卫星运行位置同时，必须给出相应的瞬间时刻。例如当要求运行位置同时，必须给出相应的瞬间时刻。例如当要求GPSGPS卫星的位置误差小于卫星的位置误差小于1 1cmc

13、m，则相应的时刻误差应小于则相应的时刻误差应小于2.6 2.6 1010-6-6s s。 准确地测定观测站至卫星的距离，必须精密地测定信号的准确地测定观测站至卫星的距离，必须精密地测定信号的传播时间。若要距离误差小于传播时间。若要距离误差小于1 1cmcm，则信号传播时间的测则信号传播时间的测定误差应小于定误差应小于3 3 1010-11-11s s GPSGPS卫星轨道卫星轨道卫星轨道卫星轨道在在GPSGPS定位中的意义定位中的意义: :卫星在空间运行的轨迹称为轨道，描述卫星轨道位置卫星在空间运行的轨迹称为轨道，描述卫星轨道位置和状态的参数称为轨道参数。和状态的参数称为轨道参数。1.1.卫星

14、作为位置已知的高空观测目标，在进行绝对定卫星作为位置已知的高空观测目标，在进行绝对定位时，卫星轨道误差将直接影响用户接收机位置的精度；位时，卫星轨道误差将直接影响用户接收机位置的精度；2.2.在相对定位时，当基线较长或精度要求较高时，轨在相对定位时，当基线较长或精度要求较高时，轨道误差影响不可忽略。道误差影响不可忽略。3.3.为了制订为了制订GPSGPS测量的观测计划和便于捕获卫星发射测量的观测计划和便于捕获卫星发射的信号，也需要知道卫星的轨道参数。的信号，也需要知道卫星的轨道参数。 GPSGPS卫星星历卫星星历卫星星历卫星星历是描述卫星运动轨道的信息，是一组对应某是描述卫星运动轨道的信息，是

15、一组对应某一时刻的轨道根数及其变率。一时刻的轨道根数及其变率。根据卫星星历可以计算出任一时刻的卫星位置及其速根据卫星星历可以计算出任一时刻的卫星位置及其速度，度，GPSGPS卫星星历分为卫星星历分为预报星历预报星历和和后处理星历后处理星历。外推的星历实时提供精度不高计算后所得星历事后提供精度较高，达分米 GPSGPS卫星信号卫星信号关于关于GPSGPS卫星信号卫星信号GPSGPS卫星所发射信号包括载波信号、卫星所发射信号包括载波信号、P P码（或码（或Y Y码）、码）、C/AC/A码和数据码（或码和数据码（或D D码）等多种信号分量，而其中码）等多种信号分量，而其中P P码和码和C/AC/A码

16、统称为测距码。码统称为测距码。GPSGPS卫星信号的产生、构成和复制等，都涉及到现代卫星信号的产生、构成和复制等，都涉及到现代数字通信理论和技术方面的复杂问题。数字通信理论和技术方面的复杂问题。 GPSGPS卫星信号的测距码卫星信号的测距码C/AC/A码码C/AC/A码：用于粗测距和捕获码：用于粗测距和捕获GPSGPS卫星信号的伪随机码。卫星信号的伪随机码。它是由两个它是由两个1010级反馈移位寄存器组合而产生。级反馈移位寄存器组合而产生。C/AC/A码的码元宽度大，假设两序列的码元对齐误差为码的码元宽度大，假设两序列的码元对齐误差为为码元宽度的为码元宽度的1/101/10 1/1001/10

17、0，则相应的测距误差为，则相应的测距误差为29.329.3 2.932.93m m。由于精度低，又称由于精度低，又称粗码粗码。 GPSGPS卫星信号的测距码卫星信号的测距码 P P码码 P P码是卫星的精测码，码率为码是卫星的精测码，码率为10.2310.23MHZMHZ，产生的原理产生的原理与与C/AC/A码相似，但更复杂。发生电路采用的是两组各由码相似，但更复杂。发生电路采用的是两组各由1212级反馈移位寄存器构成。级反馈移位寄存器构成。P P码的周期长，码的周期长，267267天重复一次天重复一次。P P码的捕获一般是先码的捕获一般是先捕获捕获C/AC/A码，再根据导航电文信息，捕获码，

18、再根据导航电文信息，捕获P P码。由于码。由于P P码的码的码元宽度为码元宽度为C/AC/A码的码的1/101/10，若取码元对齐精度仍为码元宽，若取码元对齐精度仍为码元宽度的度的1/1001/100，则相应的距离误差为，则相应的距离误差为0.290.29m m，仅为仅为C/AC/A码的码的1/101/10，故，故P P码称为码称为精码精码。P P码是专为码是专为军用军用！ GPSGPS卫星导航电文卫星导航电文GPSGPS卫星的导航电文，是用户用来定位和导航的数据卫星的导航电文，是用户用来定位和导航的数据基础。基础。导航电文包含有关卫星的星历、卫星工作状态、时间导航电文包含有关卫星的星历、卫星

19、工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由由C/AC/A码捕获码捕获P P码等导航信息。导航电文又称为码等导航信息。导航电文又称为数据码（或数据码（或D D码）码）。导航电文也是二进制码，依规定格式组成，按帧向外导航电文也是二进制码，依规定格式组成，按帧向外播送。每帧电文含有播送。每帧电文含有15001500比特，播送速度比特，播送速度5050bit/sbit/s，每帧每帧播送时间播送时间3030s s。 GPSGPS接收机接收机天线前置放天线前置放大器大器信号处理信号处理器器微处理器微处理器导航计算机导航计算机震荡器震

20、荡器用户信息用户信息传输传输数据存储器数据存储器外部传输外部传输电源电源 GPS GPS用户设备主要包括用户设备主要包括GPSGPS接收机及其天接收机及其天线、微处理机及其终端设备和电源等。接收线、微处理机及其终端设备和电源等。接收机和天线是核心部分，习惯上统称为机和天线是核心部分，习惯上统称为GPSGPS接接收机。主要功能是接收收机。主要功能是接收GPSGPS卫星发射信号，卫星发射信号，并进行处理，获取导航电文和必要的观测量。并进行处理，获取导航电文和必要的观测量。 GPSGPS接收机工作原理接收机工作原理当当GPSGPS卫星在用户视界升起时，接收机能够捕获到按卫星在用户视界升起时，接收机能

21、够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星，并能够跟踪这些一定卫星高度截止角所选择的待测卫星，并能够跟踪这些卫星的运行；对所接收到的卫星的运行；对所接收到的GPSGPS信号，具有变换、放大和信号，具有变换、放大和处理的功能，以便测量出处理的功能，以便测量出GPSGPS信号从卫星到接收天线的传信号从卫星到接收天线的传播时间，解译出播时间，解译出GPSGPS卫星所发送的导航电文，实时地计算卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。GPSGPS信号接收机不仅需要功能较强的机内软件，而且信号接收机不仅需要功能较强的机内软件，而且需要一

22、个多功能的需要一个多功能的GPSGPS数据测后处理软件包。接收机加处数据测后处理软件包。接收机加处理软件包，才是完整的理软件包，才是完整的GPSGPS信号用户设备。信号用户设备。 GPS GPS 内涵内涵 GPSGPS简史简史 GPSGPS的主要目的的主要目的 GPSGPS构成构成 GPSGPS原理原理 GPSGPS简史简史 GPS GPS 是是Global Positioning Global Positioning SystemSystem（全球定位系统）的简（全球定位系统）的简称，中文简称为称，中文简称为“球位系球位系”。 GPSGPS是是2020世纪世纪7070年代由美国陆年代由美国陆

23、海空三军联合研制的新一代空海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统间卫星导航定位系统 。 经过经过2020余年的研究实验，耗资余年的研究实验，耗资300300亿美元，到亿美元，到19941994年年3 3月，全月，全球覆盖率高达球覆盖率高达98%98%的的2424颗颗GPSGPS卫卫星星座己布设完成星星座己布设完成 GPSGPS的主要目的的主要目的为陆、海、空三大领域提供实时、为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。些军事目的，是

24、美国独霸全球战略的重要组成。 GPSGPS构成构成 （1/31/3）1.1.空间部分空间部分 GPSGPS的空间部分是由的空间部分是由2424颗工作卫星组颗工作卫星组成成, ,它位于距地表它位于距地表2020200km200km的上空的上空, ,均匀均匀分布在分布在6 6 个轨道面上个轨道面上( (每个轨道面每个轨道面4 4 颗颗) ,) ,轨道倾角为轨道倾角为5555。此外。此外, ,还有还有3 3 颗有源备颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到任何地方、任何时间都可观测到4 4 颗以上颗以上的卫星的卫星, ,并能得到在卫

25、星中预存的导航信并能得到在卫星中预存的导航信息。息。GPSGPS的卫星因为大气摩擦等问题，随的卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。着时间的推移，导航精度会逐渐降低。 GPSGPS构成构成 （2/32/3）2. 2. 地面控制系统地面控制系统 地面控制系统由监测站地面控制系统由监测站(Monitor Station)(Monitor Station)、主控制、主控制站站(Master Monitor Station)(Master Monitor Station)、地面天线、地面天线(Ground (Ground Antenna)Antenna)所组成所组成, ,主控制站

26、位于美国科罗拉多州春田市主控制站位于美国科罗拉多州春田市(Colorado Spring)(Colorado Spring)。地面控制站负责收集由卫星传回之。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息讯息, ,并计算卫星星历、相对距离并计算卫星星历、相对距离, ,大气校正等数据。大气校正等数据。 GPSGPS构成构成 （3/33/3）3.3.用户设备部分用户设备部分 用户设备部分即用户设备部分即GPS GPS 信号接收机。其主要功能是能信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号

27、后，就可些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率, ,解调出解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及硬件和机内软件以及GPS GPS 数据的后处理软件包构成完整的数据的后处理软件包构成完整的GPS GPS 用户设备。用户设

28、备。GPS GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。元两部分。 GPSGPS原理原理 1/31/3GPSGPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，卫星的距离则

29、通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到再将其乘以光速得到( (由于大气层电离层的干扰，这一距由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PRPR）：）：当当GPSGPS卫星正常工作时，会不断地用卫星正常工作时，会不断地用1 1和和0 0二进制码元组成二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。 GPSGPS原理原理 2/32/3 可见可见GPSGPS导航系统卫星部分的作导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。然而用就是不断地发射导航电文。然而，由于用户接

30、受机使用的时钟与卫，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标除了用户的三维坐标x x、y y、z z外，还外，还要引进一个要引进一个tt即卫星与接收机之间即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用的时间差作为未知数，然后用4 4个方个方程将这程将这4 4个未知数解出来。所以如果个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要想知道接收机所处的位置，至少要能接收到能接收到4 4个卫星的信号。个卫星的信号。 GPSGPS原理原理 3/33/3 GPS GPS 种类种类 按接受机用途分按接受机用途分1/41/41. 1. 导航

31、型接收机导航型接收机 此类型主要用于运动载体的导航，它可以实时给此类型主要用于运动载体的导航，它可以实时给出载体的位置和速度。一般采用出载体的位置和速度。一般采用C/AC/A码伪距测量，单点实码伪距测量，单点实时定位精度较低时定位精度较低( (10m)10m)，有，有SASA影响时为影响时为100m100m。 价格便价格便宜，应用广泛。根据应用领域不同，还可以进一步分为：宜，应用广泛。根据应用领域不同，还可以进一步分为： 车载型车载型用于车辆导航定位；用于车辆导航定位； 航海型航海型用于船舶导航定位；用于船舶导航定位； 航空型航空型用于飞机导航定位。要求适应高速运动用于飞机导航定位。要求适应高

32、速运动 星载型星载型用于卫星的导航定位。要求更高。用于卫星的导航定位。要求更高。 GPS GPS 种类种类 按接受机用途分按接受机用途分2/42/42.2. 测地型接收机测地型接收机 测地型接收机主要用于精密大地测量和工程测量。这测地型接收机主要用于精密大地测量和工程测量。这类仪器主要采用载波相位观测值进行相对定位，定位精度类仪器主要采用载波相位观测值进行相对定位，定位精度高。仪器结构复杂，价格较贵。高。仪器结构复杂，价格较贵。 GPS GPS 种类种类 按接受机用途分按接受机用途分3/43/43.3.授时型接收机授时型接收机 这类接收机主要利用这类接收机主要利用GPSGPS卫星提供的高精度时

33、间标准卫星提供的高精度时间标准进行授时，常用于天文台及无线电通讯中时间同步。进行授时，常用于天文台及无线电通讯中时间同步。 GPS GPS 种类种类 按接受机用途分按接受机用途分4/44/44.4.车载车载GPSGPS当通过硬件和软件做成当通过硬件和软件做成GPSGPS定位终端用于车辆定位的定位终端用于车辆定位的时候，称为车载时候，称为车载GPS,GPS,但光有定位还不行，还要把这个定位但光有定位还不行，还要把这个定位信息传到报警中心或者车载信息传到报警中心或者车载GPSGPS持有人那里，我们称为第持有人那里，我们称为第三方。所以三方。所以GPSGPS定位系统中还包含了定位系统中还包含了GSM

34、GSM网络通讯（手机通网络通讯（手机通讯），通过讯），通过GSMGSM网络用短信的方式把卫星定位信息发送到网络用短信的方式把卫星定位信息发送到第三方。通过微机解读短信电文，在电子地图上显示车辆第三方。通过微机解读短信电文，在电子地图上显示车辆位置。这样就实现了车载位置。这样就实现了车载GPSGPS定位。定位。 GPS GPS 种类种类 按接收机的载波频率分类按接收机的载波频率分类 单频接收机单频接收机 单频接收机只能接收单频接收机只能接收L1L1载波信号，测定载波相位观测进载波信号，测定载波相位观测进行定位。由于不能有效消除电离层延迟影响，单频接收机行定位。由于不能有效消除电离层延迟影响，单频

35、接收机只适用于短基线（只适用于短基线（15km 双频接收机双频接收机 双频接收机可以同时接收双频接收机可以同时接收L1L1，L2L2载波信号。利用双频对载波信号。利用双频对电离层延迟的不一样，可以消除电离层对电磁波信号的延电离层延迟的不一样，可以消除电离层对电磁波信号的延迟的影响，因此双频接收机可用于长达几千公里的精密定迟的影响，因此双频接收机可用于长达几千公里的精密定位。位。 三个球面相交三个球面相交理解定位原理理解定位原理假设某颗卫星在空中的位置为假设某颗卫星在空中的位置为W1W1，GPSGPS接收机离接收机离W1W1的距离为的距离为D1D1，则接，则接收机必定在以收机必定在以W1W1为圆

36、心、以为圆心、以D1D1为半径的球面上。为半径的球面上。D1D1W1W1GPSGPS全球定位系统原理全球定位系统原理 如果同时接收两颗卫星的信号，则两个球面相交成一条圆弧，点位被限如果同时接收两颗卫星的信号，则两个球面相交成一条圆弧，点位被限制在这条曲线上。制在这条曲线上。D1D2W1W2 同理，三个球面相交在一点，即根据同理，三个球面相交在一点，即根据3 3段距离值可确定一点的空间位置段距离值可确定一点的空间位置（坐标）。（坐标）。D1D2D3W3W1W2 差分定位差分定位 利用设置在坐标已知的点（基准站）上的利用设置在坐标已知的点（基准站）上的GPSGPS接收机测定接收机测定GPSGPS测

37、量定位误差，用以提高在一定范围内其它测量定位误差，用以提高在一定范围内其它GPSGPS接收机接收机（流动站）测量定位精度的方法。（流动站）测量定位精度的方法。 下面介绍一种差分定位的方法：位置差分。下面介绍一种差分定位的方法：位置差分。 位置差分原理位置差分原理 位置差分是一种最简单的差分方法。安置在已知点基准位置差分是一种最简单的差分方法。安置在已知点基准站上的站上的GPSGPS接收机，经过对接收机，经过对4 4颗或颗或4 4颗以上的卫星观测，便可实颗以上的卫星观测，便可实现定位，求出基准站的坐档。由于存在着卫星星历、时钟误现定位，求出基准站的坐档。由于存在着卫星星历、时钟误差、大气折射等误

38、差的影响，该坐标与已知坐标差、大气折射等误差的影响，该坐标与已知坐标(X(X，Y Y，Z)Z)不不一样，存在误差。一样，存在误差。 基准站利用数据链将坐标改正数发送给用户站，用户站基准站利用数据链将坐标改正数发送给用户站，用户站对其坐标进行改正：对其坐标进行改正： ZZZYYYXXXZZZYYYXXXkkkkkk 经过坐标改正后的用户坐标已消除了基准站与用户站的共同经过坐标改正后的用户坐标已消除了基准站与用户站的共同误差，如卫星星历误差、大气折射误差、卫星钟差、误差，如卫星星历误差、大气折射误差、卫星钟差、SASA政策影响等，政策影响等，提高了定位精度。提高了定位精度。 坐标差分的优点是需要传

39、输的差分改正数较少，计算方法较简坐标差分的优点是需要传输的差分改正数较少，计算方法较简单，任何一种单，任何一种GPSGPS接收机均可改装成这种差分系统。其缺点主要为：接收机均可改装成这种差分系统。其缺点主要为： (1)(1)要求基准站与用户站必须保持观测同一组卫星，由于基准要求基准站与用户站必须保持观测同一组卫星，由于基准站与用户站接收机配备不完全相同，且两站观测环境也不完全相同，站与用户站接收机配备不完全相同，且两站观测环境也不完全相同，因此难以保证两站观测同一组卫星，将导致定位误差的不匹配，从因此难以保证两站观测同一组卫星，将导致定位误差的不匹配，从而影响定位精度。而影响定位精度。 (2)

40、(2)坐标差分定位效果不如伪距差分好。坐标差分定位效果不如伪距差分好。 经过经过2020余年的实践证明，余年的实践证明，GPSGPS系统是一系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。、定位和定时的多功能系统。 GPSGPS技术已技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。机型的国际性高新技术产业。 GPSGPS的应用的应用 GPSGPS在交通运输中的应用在交通运输中的应用 GPSGPS在公安工作中的应用在公安工作中的应用 GPSGPS在军事上的应用在军事上的应用 GPSG

41、PS在生活上的应用在生活上的应用 GPSGPS的其他应用的其他应用 GPSGPS在交通运输中的应用在交通运输中的应用 1/21/2GPSGPS在道路工程中的应用在道路工程中的应用a.a. 主要用于建立各种道路工程网及测定航测外控点等，如主要用于建立各种道路工程网及测定航测外控点等，如沪宁、沪杭告诉公路的上海段就是利用沪宁、沪杭告诉公路的上海段就是利用GPSGPS建立了首级控建立了首级控制网，然后用常规方法布设导线加密制网，然后用常规方法布设导线加密. .b.b. 也应用于特大桥梁的控制测量中，如在江阴长江大桥的也应用于特大桥梁的控制测量中，如在江阴长江大桥的建设中，首先用常规方法建立了高精度边

42、角网，然后利建设中，首先用常规方法建立了高精度边角网，然后利用用GPSGPS对该网进行检测对该网进行检测. . GPSGPS在交通运输中的应用在交通运输中的应用 2/22/2 车辆跟踪车辆跟踪 提供出行路线规划和导提供出行路线规划和导航航 信息查询信息查询 话务指挥话务指挥 紧急援助紧急援助GPSGPS在汽车导航和交通管理中的应用在汽车导航和交通管理中的应用三维导航：三维导航：GPSGPS的首要功能，为船舶的首要功能，为船舶, ,汽车汽车, ,飞机等运动物体进飞机等运动物体进 行定位导航。行定位导航。 船舶远洋导航和进港引水船舶远洋导航和进港引水 飞机航路引导和进场降落飞机航路引导和进场降落

43、汽车自主导航汽车自主导航 地面车辆跟踪和城市智能交通地面车辆跟踪和城市智能交通管理管理 GPSGPS在公安工作中的应用在公安工作中的应用将跟踪定位、报警、监控、指挥调度系统融为一体，将跟踪定位、报警、监控、指挥调度系统融为一体，形成现代化、动态化的公安通信指挥系统形成现代化、动态化的公安通信指挥系统采用采用GPSGPS技术装备了定位追踪报警指挥系统和部分巡技术装备了定位追踪报警指挥系统和部分巡逻警车，建立警用移动目标卫星定位指挥系统逻警车，建立警用移动目标卫星定位指挥系统金融保卫部门中建立了运钞车等运动目标和金库等固金融保卫部门中建立了运钞车等运动目标和金库等固定目标的卫星定位跟踪监控系统，提

44、高了处理突发事件定目标的卫星定位跟踪监控系统，提高了处理突发事件的快速反应能力的快速反应能力 GPSGPS在军事上的应用在军事上的应用1.GPS1.GPS在海湾战争中的应用在海湾战争中的应用2.GPS2.GPS应用于应用于B-52B-52、F-16F-163.3.精确标定战场重点设施的位置精确标定战场重点设施的位置4.4.用于空战指挥和控制用于空战指挥和控制5.GPS5.GPS用于地面部队用于地面部队6.6.用于扫雷用于扫雷 GPSGPS在生活上的应用在生活上的应用教育教育应应用用地图地图坐标坐标网格网格比例尺比例尺方位方位GPSGPS原理原理地理实察地理实察结合结合GISGIS结合结合RSR

45、S系统地理系统地理区域区域/ /世世界地理界地理游戏游戏学习学习小区制图小区制图空间分析空间分析乡土教育乡土教育环境教育环境教育验证影像判释验证影像判释导航导航资料收集与展示资料收集与展示地点型学习地点型学习数据库整合应用数据库整合应用导航系统导航系统学习导览系统学习导览系统小区安全小区安全生态调查生态调查历史古迹调查历史古迹调查校园环境调查校园环境调查GLOBEGLOBE计划计划土地覆盖调查土地覆盖调查辅助地形气候辅助地形气候解说解说多媒体数据库多媒体数据库旅行日志旅行日志大地大地寻宝寻宝猎点计划猎点计划玉米田迷宫玉米田迷宫生活圈制图生活圈制图旅行图创作旅行图创作 GPSGPS在生活上的应用

46、在生活上的应用个人通讯终端个人通讯终端（与手机，（与手机，PDAPDA，电子地图等集成一体），电子地图等集成一体） GPSGPS在生活上的应用在生活上的应用人身安全系统应用人身安全系统应用 科技业者研发出科技业者研发出GPSGPS智慧鞋智慧鞋(350$(350$，将，将22* *33的芯片的芯片装置在鞋底，方便追踪穿着鞋子的主人目前的行踪装置在鞋底，方便追踪穿着鞋子的主人目前的行踪) )。 GPSGPS的其他应用的其他应用 1/21/2 电力，邮电，通讯等网络的时间同步电力，邮电，通讯等网络的时间同步 准确时间的授入准确时间的授入 准确频率的授入准确频率的授入 获得气象数据获得气象数据 GPS

47、GPS用于救援，紧急救生用于救援，紧急救生 GPSGPS用于森林防火用于森林防火 GPSGPS用于地震预报用于地震预报 GPSGPS用于大坝及地面沉降的监测用于大坝及地面沉降的监测 个人旅游及野外探险个人旅游及野外探险 GPSGPS的其他应用的其他应用 2/22/2 各种等级的大地测量，控制测量各种等级的大地测量，控制测量 道路和各种线路放样道路和各种线路放样 水下地形测量水下地形测量 地壳形变测量，大坝和大型建筑物变形监测地壳形变测量，大坝和大型建筑物变形监测 GISGIS应用应用 工程机械（轮胎吊，推土机等）控制工程机械（轮胎吊，推土机等）控制 精细农业精细农业 Thank youThank you