开题报告-GPS轨迹记录系统.doc

一、综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义 1. 国内外研究动态 GPS 系统的前身是美军研制的一种子午仪***系统(Transit ),1958 年研制, 1964 年正式投入使用。该系统用 5到6颗卫星组成的星网工作,每天最多绕过地球 13 次,并且无法给出高度信息,在定位精度方面也不尽如人意。然而,子午仪系统使得研发部门对***取得了初步的经验,并验证了由卫星系统进行定位的可行性,为GPS 系统的研制埋下了铺垫。由于***显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。为此, 美国海军研究实验室( NRL )提出了名为 Tinmation 的用 12到18 颗卫星组成 10000km 高度的全球定位网计划,并于 67 年、 69 年和 74 年各发射了一颗试验卫星,在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统,这是 GPS 系统精确定位的基础。而美国空军则提出了 621-B 的以每星群 4到5颗卫星组成 3至4个星群的计划,这些卫星中除 1颗采用同步轨道外其余的都使用周期为 24h 的倾斜轨道,该计划以伪随机码(PRN )为基础传播卫星测距信号,其强大的功能,当信号密度低于环境噪声的 1%时也能将其检测出来。伪随机码的成功运用是 GPS 系统得以取得成功的一个重要基础。海军的计划主要用于为舰船提供低动态的 2 维定位,空军的计划能供提供高动态服务,然而系统过于复杂。由于同时研制两个系统会造成巨大的费用而且这里两个计划都是为了提供全球定位而设计的,所以 1973 年美国国防部将2 者合二为一,并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局( JPO )领导,还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。该机构成员众多,包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。最初的 GPS 计划在联合计划局的领导下诞生了,该方案将 24颗卫星放置在互成 120 度的三个轨道上。每个轨道上有 8颗卫星,地球上任何一点均能观测到 6至9颗卫星。这样,粗码精度可达 100m ,精码精度为 10m 。由于预算压缩,GPS 计划不得不减少卫星发射数量,改为将 18颗卫星分布在互成 60度的 6个轨道上。然而这一方案使得卫星可靠性得不到保障。 1988 年又进行了最后一次修改: 21 颗工作星和 3颗备用星工作在互成 30度的 6条轨道上。这也是现在 GPS 卫星所使用的工作方式。 GPS 的应用都是基于两个基本服务 1)空间位置服务①.定位:如汽车防盗、地面车辆跟踪和紧急救生。②.导航:如船舶远洋导航和进港引水、飞机航路引导和进场降落、智能交通、汽车自主导航及导弹制导。③.测量:主要用于测量时间、速度、及大地测绘,如水下地形测量、地壳形变测量,大坝和大型建筑物变形监测及浮动车数据,利用GPS 定期记录车辆的位置和速度信息。从而计算道路的拥堵情况。 2)时间服务①.系统同步:如 CDMA 通信系统和电力系统②.授时:准确时间的授入、准确频率的授入 2010 年,中国 GPS 市场发展迅速,无论是车载产品还是便携式产品,销量均较 2009 年有明显上升。另外, GPS 产品价格在 2010 年出现明显下降,许多知名品牌也纷纷加大对低端市场的重视程度。从行业整体情况看,