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《gps全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)論文》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)名詞簡介 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GloblePositioningSystem)是一種結(jié)合衛(wèi)星及通訊發(fā)展的技術(shù),利用導(dǎo)航衛(wèi)星進行測時和測距。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(簡稱GPS)是美國從本世紀(jì)70年代開始研制,歷時20余年,耗資200億美元,于1994年全面建成。具有海陸空全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。經(jīng)過近十年我國測繪等部門的使用表明,全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動化、高效益等特點,成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、航空攝影、運載工具導(dǎo)航和管制、地殼運動測量、工程變形測量、資源勘察、地球動力學(xué)等多種學(xué)科,取得了好的經(jīng)濟效益和社會效益。發(fā)展
2、歷程 自1978年以來已經(jīng)有超過50顆GPS和NAVSTAR衛(wèi)星進入軌道. 前身 GPS系統(tǒng)的前身為美軍研制的一種子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Transit），1958年研制，64年正式投入使用。該系統(tǒng)用5到6顆衛(wèi)星組成的星網(wǎng)工作，每天最多繞過地球13次，并且無法給出高度-{A
3、zh-cn:信息;zh-tw:資訊}-，在定位精度方面也不盡如人意。然而，子午儀系統(tǒng)使得研發(fā)部門對衛(wèi)星定位取得了初步的經(jīng)驗，并驗證了由衛(wèi)星系統(tǒng)進行定位的可行性，為GPS系統(tǒng)的研制埋下了鋪墊。由于衛(wèi)星定位顯示出在導(dǎo)航方面的巨大優(yōu)越性及子午儀系統(tǒng)存在對潛艇和艦船導(dǎo)航方面的巨大缺陷。美國海陸空三軍及民用部門都感
4、到迫切需要一種新的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。為此,美國海軍研究實驗室(NRL)提出了名為Tinmation的用12到18顆衛(wèi)星組成10000km高度的全球定位網(wǎng)計劃，并于67年、69年和74年各發(fā)射了一顆試驗衛(wèi)星，在這些衛(wèi)星上初步試驗了原子鐘計時系統(tǒng)，這是GPS系統(tǒng)精確定位的基礎(chǔ)。而美國空軍則提出了621-B的以每星群4到5顆衛(wèi)星組成3至4個星群的計劃，這些衛(wèi)星中除1顆采用同步軌道外其余的都使用周期為24h的傾斜軌道該計劃以偽隨機碼(PRN)為基礎(chǔ)傳播衛(wèi)星測距信號，其強大的功能，當(dāng)信號密度低于環(huán)境噪聲的１％時也能將其檢測出來。偽隨機碼的成功運用是GPS系統(tǒng)得以取得成功的一個重要基礎(chǔ)。海軍的
5、計劃主要用于為艦船提供低動態(tài)的2維定位，空軍的計劃能供提供高動態(tài)服務(wù)，然而系統(tǒng)過于復(fù)雜。由于同時研制兩個系統(tǒng)會造成巨大的費用而且這里兩個計劃都是為了提供全球定位而設(shè)計的，所以1973年美國國防部將2者合二為一，并由國防部牽頭的衛(wèi)星導(dǎo)航定位聯(lián)合計劃局（JPO)領(lǐng)導(dǎo)，還將辦事機構(gòu)設(shè)立在洛杉磯的空軍航天處。該機構(gòu)成員眾多，包括美國陸軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊、交通部、國防制圖局、北約和澳大利亞的代表?！ ∮媱潯 ∽畛醯腉PS計劃在聯(lián)合計劃局的領(lǐng)導(dǎo)下誕生了，該方案將24顆衛(wèi)星放置在互成120度的三個軌道上。每個軌道上有8顆衛(wèi)星，地球上任何一點均能觀測到6至9顆衛(wèi)星。這樣，粗碼精度可達100m
6、,精碼精度為10m。由于預(yù)算壓縮，GPS計劃部得不減少衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量，改為將18顆衛(wèi)星分布在互成60度的6個軌道上。然而這一方案使得衛(wèi)星可靠性得不到保障。1988年又進行了最后一次修改：21顆工作星和3顆備份星工作在互成30度的6條軌道上。這也是現(xiàn)在GPS衛(wèi)星所使用的工作方式?！ ∮媱潓嵤 PS計劃的實施共分三個階段： 第一階段為方案論證和初步設(shè)計階段。 從1978年到1979年，由位于加利福尼亞的范登堡空軍基地采用雙子座火箭發(fā)射4顆試驗衛(wèi)星，衛(wèi)星運行軌道長半軸為26560km,傾角64度。軌道高度20000km。這一階段主要研制了地面接收機及建立地面跟蹤網(wǎng)，結(jié)果令人滿意
7、?！ 〉诙A段為全面研制和試驗階段?！ ?979年到1984年，又陸續(xù)發(fā)射了7顆稱為BLOCKI的試驗衛(wèi)星，研制了各種用途的接收機。實驗表明，GPS定位精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，利用粗碼定位，其精度就可達14米?！ 〉谌A段為實用組網(wǎng)階段。 1989年2月4日第一顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功，這一階段的衛(wèi)星稱為BLOCKII和BLOCKIIA。此階段宣告GPS系統(tǒng)進入工程建設(shè)狀態(tài)。1993年底實用的GPS網(wǎng)即（21+3）GPS星座已經(jīng)建成，今后將根據(jù)計劃更換失效的衛(wèi)星。組成部分 GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三部分組成:空間部分—GPS星座(GPS星座是由24顆衛(wèi)星組成的星座，其中21
8、顆是工作衛(wèi)星，3顆是備份衛(wèi)星);地面控制部分—地面監(jiān)控系統(tǒng);用戶設(shè)備部分—GPS信號接收機?！ ?.空間部分 GPS的空間部分是由24顆工作衛(wèi)星組成,它位于距地表20200km的上空,均勻分布在6個軌道面上(每個軌道面4顆),軌道傾角為55°。此外,還有4顆有源備份衛(wèi)星在軌運行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛(wèi)星,并能保持良好定位解算精度的幾何圖象。這就提供了在時間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰?。GPS衛(wèi)星產(chǎn)生兩組電碼,一組稱為C/A碼(Coarse/Acquisitio
