《GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)》PPT課件

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1、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)http://www.konlan.com.cn/哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院第三章GPS系統(tǒng)與信號(hào)本章內(nèi)容安排GPS系統(tǒng)組成及各部分的作用GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文GPS衛(wèi)星在軌位置計(jì)算GPS技術(shù)展望GPS系統(tǒng)組成及各部分作用地面監(jiān)控系統(tǒng)衛(wèi)星用戶GPS系統(tǒng)組成及各部分作用GPS衛(wèi)星軌道和星座GPS系統(tǒng)衛(wèi)星星座基本參數(shù)：衛(wèi)星數(shù)（顆）21+3軌道數(shù)（個(gè)）6傾角55°軌道平面間距60°運(yùn)行周期11h58min衛(wèi)星軌道高度（km）20200GPS衛(wèi)星星座GPS系統(tǒng)組成及各部分作用GPS衛(wèi)星24小時(shí)的運(yùn)行軌道圖GPS系

2、統(tǒng)組成及各部分作用GPS星座的衛(wèi)星分布GPS系統(tǒng)組成及各部分作用GPS衛(wèi)星作用接收、存儲(chǔ)導(dǎo)航電文生成并發(fā)送用于導(dǎo)航定位的信號(hào)接受地面指令，進(jìn)行相應(yīng)操作其他特殊用途主要設(shè)備太陽能電池板原子鐘（2臺(tái)銫鐘、2臺(tái)銣鐘）信號(hào)生成與發(fā)射裝置GPS系統(tǒng)組成及各部分作用GPS地面監(jiān)控系統(tǒng)空間段注入站監(jiān)測(cè)站主控站主控站：1個(gè);監(jiān)測(cè)站：6個(gè);注入站：4個(gè);通訊與輔助系統(tǒng)。GPS系統(tǒng)組成及各部分作用KwajaleinAtollUSSpaceCommandHawaiiAscensionIs.DiegoGarciaCapeCanaver

3、al注入站主控站監(jiān)測(cè)站GPS系統(tǒng)組成及各部分作用主控站管理、協(xié)調(diào)地面監(jiān)控系統(tǒng)各部分的工作，收集各監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)，編制導(dǎo)航電文，送往注入站將衛(wèi)星星歷注入衛(wèi)星，監(jiān)控衛(wèi)星狀態(tài)，向衛(wèi)星發(fā)送控制指令；衛(wèi)星維護(hù)與異常情況的處理。地點(diǎn)：美國科羅拉多州法爾孔空軍基地。監(jiān)測(cè)站接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，采集氣象信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)衛(wèi)星，并將收集到的數(shù)據(jù)傳送給主控站。地點(diǎn)：夏威夷、科羅拉多州法爾孔空軍基地、阿松森群島（大西洋）、迪戈加西亞（印度洋）、卡瓦加蘭（太平洋）。注入站將導(dǎo)航電文注入GPS衛(wèi)星。地點(diǎn)：阿松森群島（大西洋）、迪戈加西亞（印度洋）、卡

4、瓦加蘭（太平洋）。GPS系統(tǒng)組成及各部分作用地面監(jiān)控系統(tǒng)框圖GPS系統(tǒng)組成及各部分作用用戶設(shè)備各種型號(hào)的GPS接收機(jī)GPS系統(tǒng)組成及各部分作用接收機(jī)分類（用途）車載型——用于車輛導(dǎo)航定位；航海型——用于船舶導(dǎo)航定位；航空型——用于飛機(jī)導(dǎo)航定位;星載型——用于衛(wèi)星導(dǎo)航定位;測(cè)地型——用于大地測(cè)量。GPS系統(tǒng)組成及各部分作用接收機(jī)分類（載波頻率）單頻接收機(jī)：?jiǎn)晤l接收機(jī)只能接收L1載波信號(hào)，不能消除電離層誤差;雙頻接收機(jī)：雙頻接收機(jī)可以同時(shí)接收L1、L2載波信號(hào)。利用不同頻率對(duì)電離層延遲的差別，可以消除電離層延遲的影

5、響。單頻接收機(jī)雙頻接收機(jī)GPS系統(tǒng)組成及各部分作用接收機(jī)分類（通道數(shù)）多通道接收機(jī)序貫通道接收機(jī)多路多用通道接收機(jī)內(nèi)置SiRF第三代20通道高靈敏度接收機(jī)GPS系統(tǒng)組成及各部分作用接收機(jī)分類（工作原理）碼相關(guān)型接收機(jī)：利用碼相關(guān)技術(shù)得到偽距觀測(cè)值；平方型接收機(jī)：利用載波信號(hào)的平方技術(shù)去掉調(diào)制信號(hào)，來恢復(fù)完整的載波信號(hào)，通過相位計(jì)測(cè)定接收機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的載波信號(hào)與接收到的載波信號(hào)之間的相位差，測(cè)定偽距觀測(cè)值；混合型接收機(jī)：綜合上述兩種接收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，既可以得到碼相位偽距，也可以得到載波相位觀測(cè)值；干涉型接收機(jī)：將GPS衛(wèi)

6、星作為射電源，采用干涉測(cè)量方法，測(cè)定兩個(gè)測(cè)站間距離。GPS系統(tǒng)組成及各部分作用GPS接收機(jī)結(jié)構(gòu)天線單元：包括接收天線和前置放大器。對(duì)天線的性能要求有：高增益、低噪聲系數(shù)、大的動(dòng)態(tài)范圍等；接收單元：接收信號(hào)并處理，計(jì)算需要的信息；通道單元：包括碼延遲鎖定環(huán)（DLL）和載波相位鎖定環(huán)（PLL）；計(jì)算和顯示單元：根據(jù)采集到的信息，計(jì)算和顯示三維坐標(biāo)和速度；存儲(chǔ)單元：用于存儲(chǔ)輸入的各種數(shù)據(jù);電源：提供接收機(jī)需要的電能。GPS衛(wèi)星信號(hào)GPS信號(hào)包括三種信號(hào)分量：載波、測(cè)距碼和數(shù)據(jù)碼(導(dǎo)航電文)。時(shí)鐘頻率f0=10.23M

7、Hz，利用頻率綜合器產(chǎn)生所需要的頻率。GPS信號(hào)構(gòu)成GPS衛(wèi)星信號(hào)載波（L波段）L1載波：，波長；L2載波：，波長。載波信號(hào)L1上調(diào)制有P碼、C/A碼及D碼；而載波信號(hào)L2上只調(diào)制P碼和D碼。其信號(hào)結(jié)構(gòu)為：GPS衛(wèi)星信號(hào)C/A碼（Coarse/AcquisitionCode）由M序列優(yōu)選對(duì)組合碼形成的Gold碼（G碼）碼率：1.023MHz；周期：1ms；1周期含碼元數(shù)：1023；碼元寬度：293.05m；僅被調(diào)制在L1上；碼長很短，可以在一秒鐘搜索一千次，所以C/A碼除了用于捕獲衛(wèi)星信號(hào)和提供偽距觀測(cè)量外，還

8、可以過渡到捕獲P碼。GPS衛(wèi)星信號(hào)C/A碼構(gòu)成原理圖C/A碼產(chǎn)生GPS衛(wèi)星信號(hào)P碼（PreciseCode）由兩個(gè)偽隨機(jī)碼相乘構(gòu)成；碼率：10.23MHz；周期：7天；1周期含碼元數(shù)：6187104000000；碼元寬度：29.30m；被調(diào)制在L1和L2上。C/A碼和P碼導(dǎo)航電文（D碼）GPS衛(wèi)星信號(hào)電文結(jié)構(gòu)GPS衛(wèi)星信號(hào)電文內(nèi)容GPS衛(wèi)星信號(hào)參數(shù)位數(shù)標(biāo)度因子LSB有效范圍單位數(shù)據(jù)齡期