全球定位系统原理与应用.ppt

GPS定位原理与应用GIS0701康永正2007303204035GPS(GlobalPositioningSystem)全球定位系统(GlobalPositioningSystem——GPS)是一种定时和测距的空间交会定点的导航系统,可以向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。GPS系统的特点定位精度高观测时间短测站间无需通视全球性连续覆盖,全天候工作可提供三维坐标操作简便功能多,用途广GPS定位系统的组成GPS定位技术是利用高空中的GPS卫星,向地面发射L波段的载频无线电测距信号,由地面上用户接收机实时地连续接收,并计算出接收机天线所在的位置。因此,GPS定位系统是由以下三个部分组成:(1)GPS卫星星座(空间部分)(2)地面监控系统(地面控制部分)(3)GPS信号接收机(用户设备部分)。GPS定位系统的组成这三部分有各自独立的功能和作用,对于整个全球定位系统来说,它们都是不可缺少的。GPS卫星星座组成共24颗卫星,其中3颗备用,分布在6个轨道面上。轨道面相对地球赤道面的倾角为550,各轨道平面升交点赤经相差600,相邻轨道上卫星的升交距角相差300。轨道平均高度约20200km,运行周期11h58m。因此,同一测站上每天出现卫星分布图形相同,只是每天提前约4分钟。每颗卫星每天约有5小时在地平线以上,同时位于地平线以上的卫星数目,随时间地点而异,最少4颗,最多达11颗。GPS卫星星座组成GPS系统的空间部分由GPS卫星组成,称为卫星星座。卫星星座的分布设置要保证地球上任何地点,任何时刻至少可以同时观测到四颗卫星。GPS地面监控部分GPS的地面监控部分由分布在全球的5个地面站组成,其中包括卫星监测站(5个)、主控站(1个)和注入站(3个)1、监测站:是主控站直接控制下的数据自动采集中心。站内设有双频GPS接收机、高精度原子钟、计算机1台和若干台环境数据传感器。观测资料由计算机进行初步处理,存储并传输到主控站,以确定卫星轨道。卫星。GPS地面监控部分2、主控站除协调和管理地面监控系统外,主要任务:1)根据本站和其它监测站的观测资料,推算编制各卫星的星历、卫星钟差和大气修正参数,并将数据传送到注入站。2)提供全球定位系统的时间基准。各监测站和GPS卫星的原子钟,均应与主控站的原子钟同步,测出其间的钟差,将钟差信息编入导航电文,送入注入站。3)调整偏离轨道的卫星,使之沿预定轨道运行。4)启用备用卫星代替失效工作卫星。GPS地面监控部分3、注入站:、1台c波段发射机和1台计算机。主要任务是在主控站的控制下,将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等,注入到相应卫星的存储系统,并监测注入信息的正确性。整个GPS系统的地面监控部分,除主控站外均无人值守。各站间用现代化通讯网络联系,在原子钟和计算机的驱动和控制下,实现高度的自动化标准化。