綜述全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

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1、綜述全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng):①美國的GPS②歐盟的“伽利略”③俄羅斯的“格洛納斯”④中國的“北斗”1.美國的GPS是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系統(tǒng)）的簡稱；在機(jī)械領(lǐng)域GPS則有另外一種含義：產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GeometricalProductSpecifications)-簡稱GPS。GPS是20世紀(jì)70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)；其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，是美國獨(dú)霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經(jīng)過20余年的

2、研究實(shí)驗(yàn)，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。GPS是目前世界上最先進(jìn)、最完善的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與定位系統(tǒng)。GPS具有以下特點(diǎn)：全球、全天候工作，有24顆GPS衛(wèi)星星座，全球覆蓋率高達(dá)98%。高精度定位，單擊定位精度優(yōu)于10m，采用差分定位，精度可達(dá)厘米級和毫米級。靜態(tài)定位觀測效率高（快速省時高效率），快速靜態(tài)相對定位測量時，當(dāng)每個流動站與基準(zhǔn)站相距在15KM以內(nèi)時，流動站觀測時間只需1-2分鐘，然后可隨時定位，每站觀測只需幾秒鐘。應(yīng)用廣泛多功能，主要是為船舶，汽車，飛機(jī)等運(yùn)動物體進(jìn)行定位導(dǎo)航。同時，還應(yīng)用于各種等級的大

3、地測量、水下地形測量、地殼形變測量、大壩和大型建筑物變形監(jiān)測，工程機(jī)械(輪胎吊，推土機(jī)等)控制等。操作越來越簡便，隨著GPS接收機(jī)不斷改進(jìn)，自動化程度越來越高，有的已達(dá)“傻瓜化”的程度；接收機(jī)的體積越來越小，重量越來越輕，極大地減輕測量工作者的工作緊張程度和勞動強(qiáng)度；使野外工作變得輕松愉快。定位精度高；應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明，GPS相對定位精度在50KM以內(nèi)可達(dá)10-6，100-500KM可達(dá)10-7，1000KM可達(dá)10-9。在300-1500m工程精密定位中，1小時以上觀測的解其平面其平面位置誤差小于1mm。觀測時間短；隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，目前，20

4、KM以內(nèi)相對靜態(tài)定位，僅需15-20分鐘；快速靜態(tài)相對定位測量時，當(dāng)每個流動站與基準(zhǔn)站相距在15KM以內(nèi)時，流動站觀測時間只需1-2分鐘，然后可隨時定位，每站觀測只需幾秒鐘。測站間無須通視；可提供三維坐標(biāo)；經(jīng)典大地測量將平面與高程采用不同方法分別施測。GPS可同時精確測定測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。目前GPS水準(zhǔn)可滿足四等水準(zhǔn)測量的精度。操作簡便；隨著GPS接收機(jī)不斷改進(jìn)，自動化程度越來越高，有的已達(dá)“傻瓜化”的程度；接收機(jī)的體積越來越小，重量越來越輕，極大地減輕測量工作者的工作緊張程度和勞動強(qiáng)度。使野外工作變得輕松愉快。全天候作業(yè)；目前GPS觀測可在一天24小時內(nèi)的任何時間進(jìn)行

5、,不受陰天黑夜、起霧刮風(fēng)、下雨下雪等氣候的影響。功能多、應(yīng)用廣；GPS系統(tǒng)不僅可用于測量、導(dǎo)航，還可用于測速、測時。測速的精度可達(dá)0。1M/S，測時的精度可達(dá)幾十毫微秒。其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。WGS-84坐標(biāo)系是目前GPS所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)，GPS所發(fā)布的星歷參數(shù)就是基于此坐標(biāo)系統(tǒng)的。WGS-84坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)位于地球的質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極方向，X軸指向BIH1984.0的起始子午面和赤道的交點(diǎn)，Y軸與X軸和Z軸構(gòu)成右手系。GPS靜態(tài)定位在測量中主要用于測定各種用途的控制點(diǎn)。其中，較為常見的方面是利用GPS建立各種類型和等級的控制網(wǎng)，在這些方面

6、，GPS技術(shù)已基本上取代了常規(guī)的測量方法，成為了主要手段。較之于常規(guī)方法，GPS在布設(shè)控制網(wǎng)方面具有以下一些特點(diǎn)：測量精度高：GPS觀測的精度要明顯高于一般的常規(guī)測量手段，GPS基線向量的相對精度一般在10-5~10-9之間，這是普通測量方法很難達(dá)到的。選點(diǎn)靈活、不需要造標(biāo)、費(fèi)用低：GPS測量不要求測站間相互通視，不需要建造覘標(biāo)，作業(yè)成本低，大大降低了布網(wǎng)費(fèi)用。全天侯作業(yè)：在任何時間、任何氣候條件下，均可以進(jìn)行GPS觀測，大大方便了測量作業(yè)，有利于按時、高效地完成控制網(wǎng)的布設(shè)。觀測時間短：采用GPS布設(shè)一般等級的控制網(wǎng)時，在每個測站上的觀測時間一般在1~2個小時左右，采

7、用快速靜態(tài)定位的方法，觀測時間更短。觀測、處理自動化采用GPS布設(shè)控制網(wǎng)，觀測工程和數(shù)據(jù)處理過程均是高度自動化的。GPS的應(yīng)用有：陸地應(yīng)用；主要包括車輛導(dǎo)航、應(yīng)急反應(yīng)、大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形監(jiān)測、地殼運(yùn)動監(jiān)測、市政規(guī)劃控制等。海洋應(yīng)用；包括遠(yuǎn)洋船最佳航程航線測定、船只實(shí)時調(diào)度與導(dǎo)航、海洋救援、海洋探寶、水文地質(zhì)測量以及海洋平臺定位、海平面升降監(jiān)測等。航空航天應(yīng)用；包括飛機(jī)導(dǎo)航、航空遙感姿態(tài)控制、低軌衛(wèi)星定軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空救援和載人航天器防護(hù)探測等。一般說來，GPS系統(tǒng)主要由三個部分組成：空間部分——GPS衛(wèi)星星座