卫星定位导航-复习课件.ppt

1、卫星定位导航卫星定位导航提纲提纲1ppt课件第一章第一章 小结小结l1.导航的基本方法导航的基本方法l 航标方法：目视，依靠参照物；航标方法：目视，依靠参照物；l 航位推算法：方位仪、速度表，推算；航位推算法：方位仪、速度表，推算；l 天文导航：六分仪，观测天体；天文导航：六分仪，观测天体；l 惯性导航：对加速度计积分，确定位置；惯性导航：对加速度计积分，确定位置；l 无线电导航：通过测量电波从发射台到接无线电导航：通过测量电波从发射台到接收机的传输时间来定位；陆基导航、空基导收机的传输时间来定位；陆基导航、空基导航、卫星导航。航、卫星导航。2ppt课件2.常用导航系统常用导航系统l 惯性导航

2、系统惯性导航系统：对加速度计输出值积分，：对加速度计输出值积分，计算运载体的位置；计算运载体的位置；l 雷达雷达：利用电磁波反射测定目标与天线：利用电磁波反射测定目标与天线间的传输延迟，计算出距离；利用天线角间的传输延迟，计算出距离；利用天线角度测定目标方位与高度。度测定目标方位与高度。l 二次雷达：利用询问、应答脉冲信号，二次雷达：利用询问、应答脉冲信号，经识别后测定出距离；根据天线的旋转角经识别后测定出距离；根据天线的旋转角度测定方位。塔康、伏尔、测距器度测定方位。塔康、伏尔、测距器。3ppt课件l 罗兰罗兰-C（远程导航）（远程导航）：由于：由于2个脉冲信号个脉冲信号同时到达接收机的位置

3、是同时到达接收机的位置是1条双曲线，用条双曲线，用2条双曲线的焦点确定用户位置。条双曲线的焦点确定用户位置。l 提供各种导航应用，为提供各种导航应用，为GPS校对时间，校对时间，作为作为GPS的备用系统。的备用系统。l 地形辅助导航地形辅助导航：利用地形、地物和地貌：利用地形、地物和地貌特征进行导航（图像识别）；特征进行导航（图像识别）；4ppt课件3.卫星定位导航卫星定位导航l常用的卫星定位导航系统常用的卫星定位导航系统l GPSl GLONASSl 北斗北斗l Galileo（还要过几年）（还要过几年）经度经度纬度纬度高度高度时间时间速度速度在地图在地图上标出上标出位置位置5ppt课件应用

4、方法参数获取接收机工作原理误差及校正卫星选取信号结构定位原理卫星信号接收机监测站注入站备用主控站主控站地面测控系统周期倾角数目高度卫星星座/卫卫星星定定位位导导航航系系统统6ppt课件第二章第二章 小结小结l1.天球的概念天球的概念l 天球、天轴、天球赤道面、天球赤道、天球、天轴、天球赤道面、天球赤道、天球子午面、子午面、时圈、黄道、黄极天球子午面、子午面、时圈、黄道、黄极和春分点和春分点；l2.天球坐标系天球坐标系l 天球空间直角坐标、天球球面坐标及转天球空间直角坐标、天球球面坐标及转换；换；7ppt课件l3.岁差与章动岁差与章动l4.协议地球坐标系协议地球坐标系l 空间直角坐标系、大地坐标

5、系，换算关系，常用参数；空间直角坐标系、大地坐标系，换算关系，常用参数；l5.全球大地坐标系全球大地坐标系l WGS-84 坐标系与局部坐标系，转换方法；坐标系与局部坐标系，转换方法；l 中国采用的坐标系中国采用的坐标系l 北京北京-54;北京北京-80;新北京新北京-54;l 2000国家大地坐标系（与国家大地坐标系（与WGS-84全兼容）全兼容）8ppt课件l6.时间体系时间体系l 世界时、历书时、原子时、协调时、世界时、历书时、原子时、协调时、GPS 时、北京时间；特点与转换；时、北京时间；特点与转换；l7.卫星轨道基础卫星轨道基础l 作用在卫星上的力作用在卫星上的力9ppt课件第三章第

6、三章 小结小结lGPS导航信号的特点导航信号的特点lGPS星座星座l接收机接收机l通信端口与参数设置通信端口与参数设置lNMEA-0183格式数据的读取格式数据的读取通常采用伪随通常采用伪随机码测距机码测距C/A码码 P码码熊志昂熊志昂 国防工业出版社国防工业出版社10ppt课件高性能高性能GPS接收机接收机l速度速度 515 m/sl高度高度 18000 ml加速度加速度 6g美国政府限制出口!11ppt课件速度速度15.61节节*1.852=28.9km/hGPS应用的应用的基本数据基本数据8通道通道经度经度:104.05.1913E纬度纬度:30.38.5032N高度高度:441.6m2

7、003年年11月月30日日12ppt课件数据读取$GPRMCl$GPRMC,时间时间,A/V,纬度纬度,N/S,经度经度,E/W,l 速度（节）速度（节）,航向航向,日期日期,“校验位校验位13ppt课件第四章第四章 小结小结l1、伪距的概念、伪距的概念l2、GPS定位的基本概念定位的基本概念l 绝对定位绝对定位l 相对定位相对定位l 差分定位差分定位l 动态差分动态差分l 静态差分静态差分l3、利用卫星几何精度衰减因子选定工作卫星、利用卫星几何精度衰减因子选定工作卫星14ppt课件第五章第五章 小结小结l一、误差的来源一、误差的来源l 1、卫星部分、卫星部分l 星历与模型误差星历与模型误差l

8、 钟差与稳定性钟差与稳定性l 卫星摄动卫星摄动l 相位不确定性（了解）相位不确定性（了解）15ppt课件l2、信号传播、信号传播l 大气层的层次结构大气层的层次结构l 电离层折射电离层折射l 电离层误差延迟电离层误差延迟l 电子含量与时间的关系电子含量与时间的关系l 电离层改正模型电离层改正模型l 对流层折射对流层折射l 与温度、气压、高程有关与温度、气压、高程有关D区：吸收区：吸收E区：反射区：反射F区：反射区：反射16ppt课件l 多路径效应多路径效应l 直射与反射信号叠加直射与反射信号叠加l 与接收机天线位置和周围反射体有关与接收机天线位置和周围反射体有关l3、信号接收、信号接收l 观测

9、方法观测方法l 接收机钟差接收机钟差l 载波相位整周未知数载波相位整周未知数l 天线相位中心位置偏差（了解）天线相位中心位置偏差（了解）17ppt课件l4、地球自转与相对论的影响、地球自转与相对论的影响l狭义相对论狭义相对论速度变化速度变化钟变慢钟变慢l广义相对论广义相对论引力场变化引力场变化钟变快钟变快l GPS卫星钟比地面上快卫星钟比地面上快0.45msl5、政策限制、政策限制18ppt课件l二、消除误差的方法二、消除误差的方法l1、差分技术差分技术l2、建立独立的、建立独立的GPS卫星测轨系统卫星测轨系统l3、建立独立的卫星定位系统建立独立的卫星定位系统l4、多制式兼容接收机多制式兼容接

10、收机19ppt课件第六章第六章 小结小结l差分的概念差分的概念l 与基准比较减去误差与基准比较减去误差l差分的类型差分的类型l 位置差分位置差分l 伪距差分伪距差分l 局域差分和广域差分局域差分和广域差分l 载波相位差分载波相位差分l 相对差分相对差分l差分的方法差分的方法(选讲选讲)l差分的误差差分的误差20ppt课件消除误差的方法消除误差的方法l差分技术差分技术l多制式兼容接收机多制式兼容接收机l建立独立的建立独立的GPS卫星测轨系统卫星测轨系统l建立独立的卫星定位系统建立独立的卫星定位系统把一部基准把一部基准GPS接收机放在接收机放在位置已精确测定的点上，将位置已精确测定的点上，将这部这

11、部GPS接收机产生的定位接收机产生的定位数据与其准确的位置相比较，数据与其准确的位置相比较，以求得以求得GPS系统在该点的位系统在该点的位置或伪距测量误差。置或伪距测量误差。GPS+GLONASSGPS+GALILEO独立自主、自力更生独立自主、自力更生北斗二代北斗二代21ppt课件轨道：轨道：6条条倾角：倾角：55度度每轨卫星数：每轨卫星数：4卫星总数：卫星总数：24轨道高度：轨道高度：20230Km运行周期：运行周期：11小时小时58分分坐标系坐标系：WGS-84其它卫星定位导航系统其它卫星定位导航系统22ppt课件GPS提供的提供的2种定位服务种定位服务：lC/A码标准定位服务码标准定位

12、服务（SPS）l P码精密定位服务码精密定位服务（PPS）lC/A码标准定位服务码标准定位服务：l 水平方向：水平方向：2040ml 垂直方向：垂直方向：45ml 速度速度 ：0.2 m/s l 授时授时 ：0.2 s23ppt课件l采取采取SA（Selective Availability）措施）措施（选择可用性）后（选择可用性）后C/A码精度码精度：l 水平方向：水平方向：100ml 垂直方向：垂直方向：156ml 速度速度 ：0.3 m/s l 授时授时 ：0.34 slP码精密定位服务（码精密定位服务（PPS）用于军方）用于军方。实测误差达实测误差达180m24ppt课件25ppt课件

13、lGLONASS系统的卫星星座系统的卫星星座l 24 颗卫星颗卫星l 均匀分布在均匀分布在 3 个轨道个轨道l 每个轨道每个轨道 8 颗卫星颗卫星l 轨道倾角轨道倾角 64.8 度度l 轨道高度轨道高度 19 100 kml 运行周期运行周期 11小时小时15分分26ppt课件l单点定位精度单点定位精度l 水平方向：水平方向：16 ml 垂直方向：垂直方向：25ml 定时精度：定时精度：2030nsl 速度精度：速度精度：0.01m/sl 坐标系坐标系 PE-9027ppt课件l覆盖范围覆盖范围l北纬北纬555l东经东经70140l覆盖我国本土的区域导航系统覆盖我国本土的区域导航系统l上大下小

14、，最宽处在北纬上大下小，最宽处在北纬35左右左右l水平定位精度为水平定位精度为100米米l标校后为标校后为20米米(类似差分状态类似差分状态)l工作频率：工作频率：2491.75MHzl系统容量：每小时系统容量：每小时540000用户用户有源系统双向通信北斗卫星导航实验系统北斗卫星导航实验系统 “北斗一号北斗一号”28ppt课件北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统29ppt课件北斗导航实验卫星系统北斗导航实验卫星系统l2000年年10月月31日日 （东经（东经80）l2000年年12月月21日日 （东经（东经140）l2003年年5月月25日发射了日发射了1颗备份星颗备份星l2007年年2月月3日

15、发射了日发射了1颗补网星颗补网星l（都是地球同步静止轨道）（都是地球同步静止轨道）30ppt课件北斗导航卫星系统北斗导航卫星系统l2007年年4月月14日日4时时11分分 l北斗导航卫星北斗导航卫星（）（）l高度为千米的中圆轨道高度为千米的中圆轨道 l“长征三号甲长征三号甲”l 2009年年4月月15日凌晨日凌晨 l北斗导航卫星（）北斗导航卫星（）l地球同步静止轨道卫星地球同步静止轨道卫星 l“长征三号丙长征三号丙”31ppt课件l2010年年1月月17日日0时时 l定点于东经定点于东经160 轨道倾角轨道倾角1.8 的赤道的赤道l“长征三号丙长征三号丙”l2010年年6月月2日晚日晚23时时

16、53分分l定点于东经定点于东经84.6赤道，地球静止轨道赤道，地球静止轨道 l“长征三号丙长征三号丙”l 2010年年8月月1日日5时时30分分 l地球同步轨道地球同步轨道 l“长征三号甲长征三号甲”l2010年年11月月1日日0时时26分分l第六颗北斗导航卫星成功送入太空第六颗北斗导航卫星成功送入太空 l“长征三号丙长征三号丙”32ppt课件主要功能主要功能l1）定位导航，）定位导航，定位精度定位精度20100m；l2）通信：用户与用户，用户与地面中心）通信：用户与用户，用户与地面中心之间均可实行双向简短数字报文通信；之间均可实行双向简短数字报文通信；l3）定时：单向授时精度）定时：单向授时

17、精度 100 nsl 双向授时精度双向授时精度 20 ns33ppt课件Galileo卫星星座卫星星座l30颗卫星构成（颗卫星构成（27颗工作星，颗工作星，3颗备分颗备分星）星）l轨道数：轨道数：3l轨道高度：轨道高度：23 616 kml轨道倾角：轨道倾角：56 度度l卫星质量：卫星质量：650 kgl发射功率：发射功率：1.5 kW定位精度定位精度6m34ppt课件第八章第八章 GPS 应用应用l一、定位信息采集一、定位信息采集GPS接收机天线实时处理发送数据事后处理保存数据数据处理PC串口USB口PDAMCU35ppt课件出租车管理系统车辆监控车辆管理车辆税控车辆定位车辆报警轨迹重现通信车辆反控车辆调度牌照鉴别营运状况计价器报税位置坐标位置坐标电子地图电子地图防盗防盗 遇劫遇劫求助求助 越界越界通话通话 录音录音监听监听 图像图像遥控熄火遥控熄火锁闭门窗锁闭门窗订车订车 等候等候减少空载减少空载打击套牌打击套牌伪造车牌伪造车牌行驶里程行驶里程载客情况载客情况监控收入监控收入自动报税自动报税36ppt课件37ppt课件3、网络拓扑图、网络拓扑图 38ppt课件