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《衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組成》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)李浩宇網(wǎng)信10-1班31188050118計算機科學(xué)與技術(shù)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組成、原理、應(yīng)用及前景世界上現(xiàn)有的導(dǎo)航系統(tǒng)主要有以下四種：美國ＧＰＳ：由美國國防部于20世紀(jì)70年代初開始設(shè)計、研制，于1993年全部建成。1994年，美國宣布在10年內(nèi)向全世界免費提供ＧＰＳ使用權(quán)，但美國只向外國提供低精度的衛(wèi)星信號。據(jù)信該系統(tǒng)有美國設(shè)置的“后門”，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭，美國可以關(guān)閉對某地區(qū)的信息服務(wù)?！ W盟“伽利略”：1999年，歐洲提出計劃，準(zhǔn)備發(fā)射30顆衛(wèi)星，組成“伽利略”衛(wèi)星定位系統(tǒng)。今年該計劃正式啟動?！ 《砹_斯“格洛納斯”：尚未部署完畢。始于上世紀(jì)70
2、年代，需要至少18顆衛(wèi)星才能確保覆蓋俄羅斯全境；如要提供全球定位服務(wù)，則需要24顆衛(wèi)星。中國“北斗”：2003年我國北斗一號建成并開通運行，不同于GPS，“北斗”的指揮機和終端之間可以雙向交流。去年5月12日四川大地震發(fā)生后，北京武警指揮中心和四川武警部隊運用“北斗”進行了上百次交流。北斗二號系列衛(wèi)星今年起將進入組網(wǎng)高峰期，預(yù)計在2015年形成由三十幾顆衛(wèi)星組成的覆蓋全球的系統(tǒng)。最成熟的是美國的GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，下面我來介紹一下這種導(dǎo)航系統(tǒng)。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
3、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,經(jīng)過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。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。GPS的組成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
4、是由24顆衛(wèi)星組成的星座，其中21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。 1.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/AcquisitionCode11023MHz);一組稱為P
5、碼(ProciseCode10123MHz),P碼因頻率較高,不易受干擾,定位精度高,因此受美國軍方管制,并設(shè)有密碼,一般民間無法解讀,主要為美國軍方服務(wù)。C/A碼人為采取措施而刻意降低精度后,主要開放給民間使用?！ ?.地面控制部分 地面控制部分由一個主控站,5個全球監(jiān)測站和3個地面控制站組成。監(jiān)測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測量到所有可見衛(wèi)星的接受機。監(jiān)測站將取得的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù),包括電離層和氣象數(shù)據(jù),經(jīng)過初步處理后,傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測站收集跟蹤數(shù)據(jù),計算出衛(wèi)星的軌道和時鐘參數(shù),然后將結(jié)果送到3個地面控制站。地面控制站在每顆衛(wèi)星運行至上空時,把這些
6、導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS衛(wèi)星每天一次,并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進行最后的注入。如果某地面站發(fā)生故障,那么在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息還可用一段時間,但導(dǎo)航精度會逐漸降低?！ τ趯?dǎo)航定位來說，GPS衛(wèi)星是一動態(tài)已知點。星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷—描述衛(wèi)星運動及其軌道的的參數(shù)算得的。每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作，以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運行，都要由地面設(shè)備進行監(jiān)測和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時間標(biāo)準(zhǔn)—GPS時間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測各顆衛(wèi)星的時間，求出鐘
7、差。然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星，衛(wèi)星再由導(dǎo)航電文發(fā)給用戶設(shè)備。GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站?！ ?.用戶設(shè)備部分 用戶設(shè)備部分即GPS信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星,并跟蹤這些衛(wèi)星的運行。當(dāng)接收機捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號后,即可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率,解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù),接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算,計算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時間等信息。接收機硬件和機內(nèi)軟件以及GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成完整的GPS用戶設(shè)備。GP
8、S接收機的
