第一节 GPS的基本工作原理 课件 (4)

课件18张PPT。第一节 GPS的基本工作原理探究：1.在一个平面直角坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？ 2.在一个空间三维坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？ 3.要精确知道一个人在地球上的位置，必须知道几个值？至少需要几颗卫星？（分组讨论、主动探究）卫星定位技术发展的回顾 1957年世界上第一颗人造地球卫星发射成功，40多年来，人造地球卫星技术在通信、气象、资源勘察、导航、遥感、大地测量、地球动力学、天文学和军事科学等众多领域，得到了极广泛应用。人造地球卫星的出现，首先引起了各国军事部门的高度重视。1958年底，美国海军武器实验室，开始着手建立为美国海军舰艇导航的卫星系统，即“海军导航卫星系统”（Navy Navigation Satellite System———NNSS）。由于该系统卫星都通过地极，也称“子午(Transit)卫星系统”。1964年该系统建成，并在美国军方启用。1967年美国政府批准该系统解密，提供民用。该系统不受气象条件的限制，自动化程度高，具有良好的定位精度。 尽管NNSS在导航技术的发展中具有划时代的意义，但由于该系统卫星数目少（5-6颗），运行轨道低（1000km ）,观测时间长（1.5小时），无法提供连续实时三维导航，同时获得一次导航解读的时间长，难以满足军事要求，尤其是高动态目标（飞机、导弹等）导航要求。 为满足军事和民用对连续实时和三维导航的迫切要求，1973年美国国防部开始组织陆海空三军，共同研究建立新一代卫星导航系统的计划，这就是目前所称的“导航卫星授时测距/全球定位系统”（Navigation Satellite Timing and ranging / Global Positioning System）简称全球定位系统（GPS）。一、全球定位系统（GPS)全球定位系统 GPS是由空间部分、地面监控系统和用户设备三部分构成的。 全球定位系统（GPS）是利用人造地球卫星星座来获得地面某点经纬度和高程的系统，是当代航天技术、无线电通信技术和计算机技术的结晶。空间部分：由分布在距地面20200千米高空、互成60°角的6个轨道面上的24颗GPS卫星组成，每个轨道上有4颗卫星。这些卫星不间断地发送各自与定位相关的参数、时间等信号，为用户提供高精度、全天候、连续实时的三维定位和导航信息。 主控站位于美国科罗拉多州的法尔孔空军基地，主要任务是根据各监控站提供的GPS卫星监测数据，为卫星提供修正参数，对偏离轨道的卫星进行调整；控制GPS时间系统，提供GPS的时间基准；启用备用卫星来代替失效卫星的工作。 监控站是在主控站直接控制下的数据自动采集中心，主要任务是监测卫星的工作状况，并把数据资料传送到主控站。 信息注入站负责把主控站的信息注人每颗GPS卫星。地面监控系统：由分布在全球的1个主控站、5个监控站和3个信息注入站组成，主要作用是提供和计算卫星运行的各种参数，对卫星及各种设备进行监测和控制，并为所有卫星提供同一时间标准—GPS时间系统。 用户设备：指各种GPS接收机，负责接收和处理GPS卫星发射的信号，实时计算出三维坐标值、速度和时间，完成定位和导航工作。 GPS的工作原理 GPS卫星不断发送自身的各种参数和时间信息，GPS接收机收到这些信息后，经过计算就可确定所处位置的坐标，其定位原理类似于距离交会定位方法。卫星定位的基本原理　　简单地说就是用户同时向已知其位置的3个导航卫星分别进行距离测量，然后再以该卫星为球心，以所测得的距离为半径，在空间画出3个球面，则该3个球面的相交点，就是用户的所在位置了。 　　通常应用三颗卫星的数据就可以进行定位，但要保证对目标实时观测（诸如提供目标运动数据等）， 则需要至少四颗卫星的信号。 在GPS观测中，卫星的瞬间位置精确可知，可以被视为已知点坐标；卫星信号到达接收机所需要的时间可以被计算出来，这个时间长度与光速的乘 ... ...