全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)及其應(yīng)用論文-gps系統(tǒng)原理及應(yīng)用

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1、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)及其應(yīng)用論文GPS系統(tǒng)原理及應(yīng)用學(xué)院：哲學(xué)與法學(xué)學(xué)院班級：法學(xué)091姓名：劉碩學(xué)號：2009092024摘要：本文系統(tǒng)介紹了GPS的原理和其三大子系統(tǒng)，著重介紹了GPS系統(tǒng)在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用，包括在道路工程、汽車導(dǎo)航和交通管理中的應(yīng)用以及其他應(yīng)用。關(guān)鍵字：用途，作用，GPS應(yīng)用，系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理一、全球定位系統(tǒng)GPS簡介　　全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS是美軍70年代初在"子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航定位"技術(shù)上發(fā)展而起的具有全球性、全能性（陸地、海洋、航空與航天）、全天候性優(yōu)勢的導(dǎo)航定位、定時、測速系統(tǒng)。GPS由三大子系統(tǒng)構(gòu)成：空間衛(wèi)星系統(tǒng)、地面監(jiān)

2、控系統(tǒng)、用戶接收系統(tǒng)。1.空間衛(wèi)星系統(tǒng)　空間衛(wèi)星系統(tǒng)由均勻分布在6個軌道平面上的24顆高軌道工作衛(wèi)星構(gòu)成，各軌道平面相對于赤道平面的傾角為55Ο，軌道平面間距60Ο。在每一軌道平面內(nèi)，各衛(wèi)星升交角距差90Ο，任一軌道上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道上的相應(yīng)衛(wèi)星超前30Ο。事實(shí)上，空間衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)量要超過24顆，以便及時更換老化或損壞的衛(wèi)星，保障系統(tǒng)正常工作。該衛(wèi)星系統(tǒng)能夠保證在地球的任一地點(diǎn)向使用者提供4顆以上可視衛(wèi)星?！　】臻g系統(tǒng)的每顆衛(wèi)星每12小時（恒星時）沿近圓形軌道繞地球一周，由星載高精度原子鐘（基頻F=10.23MHZ）控制無線電發(fā)射機(jī)在

3、"低噪音窗口"（無線電窗口中，2至8區(qū)間的頻區(qū)天線噪聲最低的一段是空間遙測及射電干涉測量優(yōu)先選用頻段）附近發(fā)射L1、L2兩種載波，向全球的用戶接收系統(tǒng)連續(xù)地播發(fā)GPS導(dǎo)航信號。GPS工作衛(wèi)星組網(wǎng)保障全球任一時刻、任一地點(diǎn)都可對4顆以上的衛(wèi)星進(jìn)行觀測（最多可達(dá)11顆），實(shí)現(xiàn)連續(xù)、實(shí)時地導(dǎo)航和定位?！　PS衛(wèi)星向廣大用戶發(fā)送的導(dǎo)航電文是一種不歸零的二進(jìn)制數(shù)據(jù)碼D（t），碼率fd=50HZ。為了節(jié)省衛(wèi)星的電能、增強(qiáng)GPS信號的抗干擾性、保密性，實(shí)現(xiàn)遙遠(yuǎn)的衛(wèi)星通訊，GPS衛(wèi)星采用偽噪聲碼對D碼作二級調(diào)制，即先將D碼調(diào)制成偽噪聲碼（P碼和C/A碼），

4、再將上述兩噪聲碼調(diào)制在L1、L2兩載波上，形成向用戶發(fā)射的GPS射電信號。因此，GPS信號包括兩種載波（L1、L2）和兩種偽噪聲碼（P碼、C/A碼）。這四種GPS信號的頻率皆源于10.23MHZ（星載原子鐘的基頻）的基準(zhǔn)頻率?；鶞?zhǔn)頻率與各信號頻率之間存在一定的比例。其中，P碼為精確碼，美國為了自身的利益，只供美國軍方、政府機(jī)關(guān)以及得到美國政府批準(zhǔn)的民用用戶使用，C/A碼為粗碼，其定位和時間精度均低于P碼，目前，全世界的民用客戶均可不受限制地免費(fèi)使用。2.地面監(jiān)控系統(tǒng)　　地面監(jiān)控系統(tǒng)由均勻分布在美國本土和三大洋的美軍基地上的5個監(jiān)測站、一個主控

5、站和三個注入站構(gòu)成。該系統(tǒng)的功能是：對空間衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測、控制，并向每顆衛(wèi)星注入更新的導(dǎo)航電文。地面監(jiān)控系統(tǒng)各站的主要任務(wù)是：監(jiān)測站：用GPS接收系統(tǒng)測量每顆衛(wèi)星的偽距和距離差，采集氣象數(shù)據(jù)，并將觀測數(shù)據(jù)傳送給主控點(diǎn)。5個監(jiān)控站均為無人守值的數(shù)據(jù)采集中心。主控站：主控站接收各監(jiān)測站的GPS衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星工作狀態(tài)數(shù)據(jù)、各監(jiān)測站和注入站自身的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。根據(jù)上述各類數(shù)據(jù)，完成以下幾項(xiàng)工作：　?。?）及時編算每顆衛(wèi)星的導(dǎo)航電文并傳送給注入站?！　。?）控制和協(xié)調(diào)監(jiān)測站間、注入站間的工作，檢驗(yàn)注入衛(wèi)星的導(dǎo)航電文是否正確以及衛(wèi)星是否將導(dǎo)航電文發(fā)

6、給了GPS用戶系統(tǒng)?！　。?）診斷衛(wèi)星工作狀態(tài)，改變偏離軌道的衛(wèi)星位置及姿態(tài)，調(diào)整備用衛(wèi)星取代失效衛(wèi)星。　?。?）注入站：接受主控站送達(dá)的各衛(wèi)星導(dǎo)航電文并將之注入飛越其上空的每顆衛(wèi)星?！　。?）用戶接收系統(tǒng)：用戶接收系統(tǒng)主要由以無線電傳感和計(jì)算機(jī)技術(shù)支撐的GPS衛(wèi)星接收機(jī)和GPS數(shù)據(jù)處理軟件構(gòu)成。　?。?）GPS接收機(jī)：GPS衛(wèi)星接收機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是天線單元和接收單元兩部分。天線單元的主要作用是：當(dāng)GPS衛(wèi)星從地平線上升起時，能捕獲、跟蹤衛(wèi)星，接收放大GPS信號。接收單元的主要作用是：記錄GPS信號并對信號進(jìn)行解調(diào)和濾波處理，還原出GPS衛(wèi)星發(fā)

7、送的導(dǎo)航電文，解求信號在站星間的傳播時間和載波相位差，實(shí)時地獲得導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)或采用測后處理的方式，獲得定位、測速、定時等數(shù)據(jù)?！　∥⑻幚砥魇荊PS接收機(jī)的核心，承擔(dān)整個系統(tǒng)的管理、控制和實(shí)時數(shù)據(jù)處理。視屏監(jiān)控器是接收機(jī)與操作者進(jìn)行人機(jī)交流的部件。　　目前，國際上已推出幾十種測量用GPS接收機(jī)，各廠商的產(chǎn)品朝著實(shí)用、輕便、易于操作、美觀價廉的方向發(fā)展。GPS數(shù)據(jù)處理軟件,GPS數(shù)據(jù)處理軟件是GPS用戶系統(tǒng)的重要部分，其主要功能是對GPS接收機(jī)獲取的衛(wèi)星測量記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行"粗加工"、"預(yù)處理"，并對處理結(jié)果進(jìn)行平差計(jì)算、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及分析綜合處理。解得

8、測站的三維坐標(biāo)，測體的坐標(biāo)、運(yùn)動速度、方向及精確時刻。　　GPS定位技術(shù)是正在發(fā)展中的高新技術(shù)，數(shù)據(jù)處理技術(shù)也處在不斷更新之中，各系列GPS接收機(jī)制造廠家研制的處理