第三章第三節全球定位系統及其應用 一 全球定位系統 齊讀課本p95第一自然段 學習目標 1 什么是全球定位系統 它由哪幾部分組成 全球定位系統的基本原理是什么 gps接收機包括哪幾種 了解全球定位系統的概念 組成 理解全球定位系統的基本原理 掌握gps接收機的種類 2 全球定位系統應用領域包括哪些 有什么作用 了解全球定位系統的應用和作用 一 全球定位系統的概念 全球定位系統 globalposmomngsystem 簡稱gps 是具有在海 陸 空進行全方位 實時三維導航與定位功能的新一代衛星導航與定位系統 全球定位系統 globalposmomngsystem 簡稱gps 是具有在海 陸 空進行全方位 實時三維導航與定位功能的新一代衛星導航與定位系統 跨越障礙 全球定位系統的特點是什么 1 全球 全天候工作 2 能為用戶提供連續 實時的三維位置 三維速度和精密時間 不受天氣的影響 3 定位精度高 單機定位精度優于10米 采用差分定位 精度可達厘米級和毫米級 4 功能多 應用廣 隨著人們對gps認識的加深 gps不僅在測量 導航 測速 測時等方面取得更廣泛的應用 而且其應用領域不斷擴大 閱讀指導 gps的起源 在衛星定位系統出現之前 遠程導航與定位主要用無線電導航系統 1 無線電導航系統缺點 覆蓋的工作區域小 電波傳播受大氣影響 定位精度不高 2 衛星定位系統最早的衛星定位系統是美國的子午儀系統 transit 1958年研制 1964年正式投入使用 由于該系統衛星數目較少 5 6顆 運行高度較低 平均1000km 從地面站觀測到衛星的時間間隔較長 平均1 5h 因而它無法提供連續的實時三維導航 而且精度較低 為滿足軍事部門和民用部門對連續實時和三維導航的迫切要求 1973年美國國防部制定了gps計劃 3 gps發展歷程gps實施計劃共分三個階段 第一階段為方案論證和初步設計階段 從1973年到1979年 共發射了4顆試驗衛星 研制了地面接收機及建立地面跟蹤網 第二階段為全面研制和試驗階段 從1979年到1984年 又陸續發射了7顆試驗衛星 研制了各種用途的接收機 實驗表明 gps定位精度遠遠超過設計標準 第三階段為實用組網階段 1989年2月4日第一顆gps工作衛星發射成功 表明gps系統進入工程建設階段 1993年底實用的gps網即 21 3 gps星座已經建成 今后將根據計劃更換失效的衛星 二 全球定位系統的組成 空間 由2l顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成 24顆衛星均勻分布在6個軌道平面內 地面 由分布在全球的5個地面站 包括5個監控站 1個主控站和3個注入站 主控站和注入站都位于監控站里 組成 用戶 導航型接收機 測地型接收機 授時接收機 1 gps衛星星座 由21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成 gps衛星星座記作 2l 3 gps星座 24顆衛星均勻分布在6個軌道平面內 軌道傾角為55度 各個軌道平面之間的夾角為60度 即軌道的升交點赤經各相差60度 每個軌道平面內 各顆衛星之間的升交角距相差90度 一軌道平面上的衛星比兩邊相鄰軌道平面上的相應衛星超前30度 請思考 讀右圖 相鄰兩個gps星座衛星軌道平面之間的夾角是多少度 每個衛星軌道上各有幾顆衛星 它們兩兩相隔多少度 60 4顆 90 2 地面監控系統 對于導航定位來說 gps衛星是一動態已知點 星的位置是依據衛星發射的星歷 描述衛星運動及其軌道的參數算得的 每顆gps衛星所播發的星歷是由地面監控系統提供的 衛星上的各種設備是否正常工作以及衛星是否一直沿著預定軌道運行 都要由地面設備進行監測和控制 地面監控系統另一重要作用是保持各顆衛星處于同一時間標準 gps時間系統 這就需要地面站監測各顆衛星的時間求出鐘差 然后由地面注入站發給衛星 衛星再由導航電文發給用戶設備 gps工作衛星的地面監控系統包括一個主控站 三個注入站和五個監測站 3 gps信號接收機 gps信號接收機的任務是 能夠捕獲到按一定衛星高度截止角所選擇的待測衛星的信號 并跟蹤這些衛星的運行對所接收到的gps信號進行變換 放大和處理 以便測量出gps信號從衛星到接收機天線的傳播時間 解譯出gps衛星所發送的導航電文 實時地計算出測站的三維位置 甚至三維速度和時間 gps衛星發送的導航定位信號 是一種可供無數用戶共享的信息資源 對于陸地 海洋和空間的廣大用戶 只要用戶擁有能夠接收 跟蹤 變換和測量gps信號的接收設備即gps信號接收機 可以在任何時候用gps信號進行導航定位測量 根據使用目的的不同 用戶要求的gps信號接收機也各有差異 目前世界上已有幾十家工廠生產gps接收機 產品也有幾百種 這些產品可以按照原理 用途 功能等來分類 背景知識 gps的定位原理是什么 gps的基本定位原理是 衛星不間斷地發送自身的星歷參數和時間信息 用戶接收到這些信息后經過計算 求出接收機的三維位置 三維方向以及運動速度和時間信息 例1下列關于全球定位系統的敘述 不正確的是 a gps是利用衛星進行導航 定位的系統b