卫星定位技术与方法
GPS卫星导航定位技术与方法知识点总结
知识点总结的不容易一页一页总结的，用积分来换吧！第一章全球定位系统概论全球导航卫星系统GNSS目前包括全球定位系统GPS、俄罗斯的格罗纳斯系统GLONASS。
中国的北斗卫星定位系统COMPASS以及欧洲联盟正在建设的伽利略系统GALILEO GPS利用卫星发射无线电信号进行导航定位，具有全球、全天候、高精度、快速实时的三维导航、定位、测速和授时功能。
GPS主要由GPS（GPS卫星星座）空间部分、地面监控部分、用户接受处理部分组成，GPS地面监控部分有分布在全球的若干个跟踪站组成的监控系统组成，跟踪站被分为主控站、监控站和注入站。
GPS用户部分有GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备（如计算机气象仪）组成。
GPS实施计划共分三个阶段：第一阶段为方案论证和初步设计阶段。
从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。
研制了地面接收机及建立地面跟踪网。
第二阶段为全面研制和试验阶段。
从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星，研制了各种用途接收机。
实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。
第三阶段为实用组网阶段。
1989年2月4日，第一颗GPS工作卫星发射成功，宣告了GPS系统进入了工程建设阶段，这种工作卫星称为Block Ⅱ和BlockⅡA型卫星。
这两组卫星差别是：Block Ⅱ只能存储14天用的导航电文（每天更新三次）；而BlockⅡA卫星能存储180天用的导航电文，确保在特殊情况下使用GPS卫星。
实用的GPS网即(21颗工作卫星+3颗备用卫星)GPS星座已建立，今后将根据计划更换失效的卫星。
GPS的特点：定位精度高、观测时间短、测站无需通视、可提供三维坐标、操作简便、全天候作业。
功能多，应用广GPS卫星信号包括测距码信号(即P码和C/A码信号)、导航电文(或称D码，即数据码信号)和载波信号。
GPS卫星的导航电文主要包括：卫星星历、时钟改正参数、电离层时延改正参数、遥测码，以及由C/A码确定P 码信号时的交接码等参数。
卫星定位基础知识
卫星定位基础知识一、引言卫星定位技术是一种利用卫星信号来确定地理位置的方法。
随着科技的不断发展，卫星定位技术已经成为现代社会中不可或缺的一部分，广泛应用于导航、定位、测量等领域。
本文将详细介绍卫星定位的基础知识，包括卫星定位原理、卫星系统组成、定位算法与解算技术、卫星导航信号与接收、位置精度与误差分析、卫星定位应用领域以及卫星导航系统发展历程等方面。
二、卫星定位原理卫星定位的基本原理是利用多颗卫星同时向地面发送信号，地面接收设备接收到这些信号后，通过测量信号的传播时间或频率差异，可以计算出接收设备与卫星之间的距离。
根据这些距离信息，结合卫星的位置信息，就可以确定地面接收设备的位置。
三、卫星系统组成卫星定位系统主要由卫星、地面控制站和用户设备三部分组成。
卫星负责向地面发送信号，地面控制站负责控制卫星的运行和接收地面设备发送的信号，用户设备负责接收卫星信号并计算位置信息。
四、定位算法与解算技术定位算法是确定地面接收设备位置的关键技术。
常用的定位算法有基于伪距的定位算法和基于载波相位观测值的定位算法。
解算技术是对接收到的信号进行处理和分析，以提取出有用的位置信息。
五、卫星导航信号与接收卫星导航信号是卫星发送的用于定位的信号。
地面接收设备通过接收这些信号并对其进行处理和分析，可以提取出位置信息。
为了提高定位精度，现代卫星定位系统通常采用多种信号形式和调制方式。
六、位置精度与误差分析位置精度是衡量卫星定位系统性能的重要指标。
影响位置精度的因素有很多，包括卫星时钟误差、卫星轨道误差、大气层影响、多径效应等。
为了提高位置精度，需要采取一系列措施来减小这些误差的影响。
七、卫星定位应用领域卫星定位技术在许多领域都有广泛的应用，如：1.导航：为用户提供精确的导航服务，帮助用户规划出行路线。
2.定位：为地面设备提供位置信息，用于各种测量和监测任务。
3.军事应用：为军事行动提供精确的位置信息，提高作战效率和安全性。
4.科研领域：用于地球观测、地震监测、气象观测等科研任务。
卫星定位技术原理
卫星定位技术原理卫星定位技术，是利用地球上的卫星、GPS接收机和电子地图等设备，通过计算卫星与接收机之间的距离和接收机与目标之间的距离，从而确定目标的位置和行驶路线的一种技术。
现如今卫星定位技术被广泛应用于汽车、船舶、航空、公共安全等领域，为日常生活中的位置导航、追踪、监测等提供了重要支持。
卫星定位技术的原理主要包括三个部分：卫星定位系统、GPS接收机、业务应用程序等。
第一步，卫星定位系统。
卫星定位系统是由地球上的卫星和地面控制系统组成的。
卫星按照一定的轨道进行运行，每个卫星的位置、速度和时间都在运行中实时更新，并通过控制中心与地面接收站相连，实现卫星定位系统的服务，这些卫星在不同的时间提供定位服务。
第二步，GPS接收机。
GPS接收机是卫星定位技术中必不可少的一环。
接收机通过接收卫星发出的信号，计算卫星与接收机之间的距离。
卫星在发出信号的同时会告诉接收机该信号发出的时间，并记录在GPS接收机里。
当电磁波传播到接收机时，接收机会记录下接收到信号的时间，这样就可以算出信号到达接收机的时间差。
在确定第四颗卫星的信号中心的位置之后，GPS接收机就可以计算出自己的位置，这个解算是由一套复杂的算法实现的。
第三步，业务应用程序。
最后，业务应用程序也是卫星定位技术不可或缺的一环。
这些应用程序包括各种软件和硬件系统，通过数据处理和信息交互，将卫星定位技术和实际应用结合起来。
在车辆跟踪中，汽车配有GPS定位装置，实时向中央服务器发送传感器采集的车辆信息，中央服务器再把信息传送至用户的计算机、手机上，实时显示车辆的位置、车速、方向等信息。
在导航系统中，用户输入终点的地址，导航系统通过算法确定用户当前的位置和最短路径，然后通过GPS技术指导驾驶员朝着目标行驶。
总之，卫星定位技术通过卫星系统、GPS接收机和业务应用程序的互相配合，实现了对目标位置的高精度定位和追踪，实现了精准的导航和数据管理。
它在日常生活中的应用越来越广泛，为现代社会的各个领域提供有力的支持和保障。
利用卫星定位系统进行精确测量的方法
利用卫星定位系统进行精确测量的方法卫星定位系统，即全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS），是一种利用卫星进行测量和定位的技术。
它在现代社会中发挥着重要作用，不仅在军事、航空航海等领域有广泛应用，也渗透到了日常生活中的各个方面。
本文将从原理、测量方法和应用等方面来探讨利用卫星定位系统进行精确测量的方法。
首先，我们来了解一下GPS的工作原理。
GPS系统由一组运行在轨道上的卫星、地面站和接收设备组成。
卫星通过发射精确的信号，接收器能够接收到至少四颗卫星发出的信号。
接收设备将这些信号与卫星的位置数据进行比对，通过测量信号的传播时间差来计算出接收器与卫星之间的距离。
通过同时与多颗卫星通信，接收设备能够确定自身的位置坐标。
在进行精确测量时，首先需要选择可靠的接收设备。
市面上有各种不同类型的GPS接收设备，包括手持式设备、车载设备和专业测量设备等。
要根据实际需求选择适合的设备，确保能够获得精确可靠的数据。
其次，为了确保精确测量结果，还需要进行一些后处理操作。
这些操作主要包括数据的差分处理和误差校正。
差分处理是利用参考站或基准站的数据与用户站的数据进行比对，通过差分计算来消除信号在大气等介质中传播时引起的延迟。
误差校正是通过对接收设备的误差进行补偿，包括钟差、轨道误差、大气延迟等。
通过这些后处理操作，可以提高测量的精度和可靠性。
利用卫星定位系统进行精确测量的方法有很多，下面我们来介绍一些常见的应用领域。
首先是土地测量。
在土地测量领域，GPS可以提供高精度的三维位置数据，可以用来进行地形测量、边界测量、地质灾害监测等。
与传统的测量方法相比，GPS 具有速度快、操作简单、成本低等优势，可以大大提高工作效率。
其次是交通运输领域。
GPS在交通运输领域的应用非常广泛，包括车辆导航、交通流量监测、智能交通系统等。
通过GPS定位，可以实时监控车辆的位置和行驶轨迹，提供导航和路径规划等服务，可以减少交通拥堵，提高交通运输效率。
北斗卫星导航定位原理与方法
北斗卫星导航定位原理与方法导航定位是指通过利用卫星信号和接收设备，确定接收设备的位置信息的过程。
北斗卫星导航系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，它由一组卫星、地面监控站和用户终端组成，可以提供全球覆盖的定位、导航和时间服务。
本文将介绍北斗卫星导航的定位原理与方法。
北斗卫星导航系统的定位原理主要包括三个方面：空间定位原理、时间定位原理和测距定位原理。
空间定位原理是指通过卫星定位系统的卫星信号，确定接收设备在空间中的位置。
北斗卫星导航系统由多颗卫星组成，这些卫星分布在不同的轨道上，每颗卫星都会定时发射信号。
接收设备接收到至少四颗卫星的信号后，通过对卫星信号的处理，可以确定设备所处的位置。
时间定位原理是指通过接收卫星信号的时间信息，确定接收设备的位置。
北斗卫星导航系统中的卫星都有精确的原子钟，它们以同步的方式发射信号。
接收设备接收到卫星信号后，通过比较信号的发射时间和接收时间的差异，可以计算出信号传播的时间，从而确定设备的位置。
测距定位原理是指通过测量卫星信号的传播时间，确定接收设备与卫星之间的距离。
北斗卫星导航系统中的卫星会向接收设备发送精确的时间信号，接收设备接收到信号后，通过计算信号传播的时间差，可以确定设备与卫星之间的距离。
通过测量多颗卫星与接收设备之间的距离，可以使用三角定位原理，计算出设备的具体位置。
北斗卫星导航系统的定位方法主要包括单点定位和差分定位。
单点定位是指通过接收设备接收到的卫星信号，仅使用设备自身的信息，计算出设备所处的位置。
这种定位方法适用于一般的定位需求，但由于误差的累积和信号干扰等因素的存在，其定位精度一般较低。
差分定位是指通过使用附近已知位置的参考站的信息，对接收设备接收到的卫星信号进行处理，从而提高定位精度。
差分定位通过比较参考站和接收设备的测量结果，消除了误差的影响，可以实现更高精度的定位。
总结起来，北斗卫星导航系统的定位原理与方法包括空间定位原理、时间定位原理和测距定位原理，以及单点定位和差分定位方法。
GPS定位技术的使用方法和注意事项
GPS定位技术的使用方法和注意事项引言：GPS（全球定位系统）已经成为我们日常生活中广泛应用的定位技术，不仅在导航领域得到了广泛应用，还在其他诸如运输、物流、射频识别、农业和环境监测等领域发挥着重要作用。
本文将介绍GPS定位技术的使用方法和注意事项，以帮助读者更好地理解和应用GPS定位技术。
一、GPS定位技术的原理GPS定位技术是利用地球上的卫星系统，通过接收卫星发出的信号来确定一个特定位置的技术。
GPS定位系统由三个关键组件构成：卫星组成的星座，地面站和用户设备。
二、GPS定位技术的使用方法1. 确定信号强度：在使用GPS定位技术前，我们需要确定信号的强度。
在开放的区域，GPS信号通常很强，但在高楼大厦、深山、室内或其他有障碍物的地方，信号会受到干扰，在这种情况下，我们应尽量选择开阔的地方使用GPS。
2. 选择适当的设备：根据使用场景的不同，我们可以从手机、车载导航、手持式导航仪等多种设备中选择合适的GPS设备。
手机通常是最常用的GPS定位设备，但在一些特殊场景下，可能需要使用专业的设备来获取更准确的定位信息。
3. 学习使用设备的功能：不同的GPS设备可能具有不同的功能和操作方式。
在使用GPS设备前，我们应该仔细阅读设备的说明书，学习如何使用设备的各种功能，以便更好地利用GPS技术。
4. 确定目标位置：根据我们要定位的目标位置，我们可以在设备上输入相应的地址信息或坐标，GPS设备就能够根据这些信息确定目标位置，并给出导航指引。
5. 跟随导航指引：一旦我们输入了目标位置信息，GPS设备将给出详细的导航指引。
我们只需按照导航指示前进，GPS设备会实时更新定位并提供正确的导航信息，以确保我们准确到达目的地。
三、GPS定位技术的注意事项1. 隐私问题：GPS定位技术在为我们提供便利的同时，也可能涉及到个人隐私问题。
在使用GPS设备时，我们应注意保护个人信息，避免将位置信息泄露给不需要的人。
2. 信号干扰：GPS信号可能受到建筑物、山脉、树木等因素的干扰，从而导致定位不准确。
卫星导航定位原理和应用技术
卫星导航定位原理和应用技术导语：在当今现代社会，卫星导航定位系统已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
通过卫星导航系统，我们可以轻松准确地确定自己的位置，从而实现交通导航、物流追踪、地质勘探等应用。
本文将详细介绍卫星导航定位的原理和应用技术。
一、卫星导航定位原理卫星导航定位系统是基于全球定位系统（GPS）或伽利略卫星等一系列导航卫星的基础上工作的。
它的定位原理可以简单地概括为三个步骤：测量距离、计算位置、确定准确位置。
1. 测量距离卫星导航定位系统中的接收器接收来自多颗卫星的信号，并通过计算信号的传播时间来测量接收器与卫星之间的距离。
这些距离测量是通过接收器和卫星之间的信号传输速度和传输时间来实现的。
2. 计算位置一旦测量到至少四颗以上的卫星距离，接收器就可以通过计算三维空间中的几何交汇点来确定其位置。
这个计算过程是通过卫星的精确位置和接收器与卫星之间的测距来实现的。
3. 确定准确位置当接收器确定了其相对于多个卫星的位置后，还需要考虑到钟差和大气延迟等误差因素，以进一步提高定位的精确性。
对于钟差误差，接收器需要校准通过卫星发送的时间信号和本地钟的差异。
而大气延迟则是通过接收器对信号的频率进行微小调整来补偿。
二、卫星导航定位应用技术卫星导航定位系统在许多领域中都得到了广泛的应用，下面将介绍其中几个主要的应用技术：1. 交通导航卫星导航定位系统在汽车导航、航空器导航和船舶导航等交通运输领域中起到了重要的作用。
通过实时接收卫星信号，导航系统可以提供准确的位置和航向信息，帮助驾驶员或船员选择最佳的路线和导航路径，从而提高交通运输的安全性和效率。
2. 物流追踪在物流行业，卫星导航定位系统可以实时追踪货运车辆的位置和运输情况。
通过将物流车辆配备定位设备，物流公司可以随时了解货物在运输过程中的位置和状态，并根据实时数据进行调度和优化物流运营。
3. 地质勘探卫星导航定位系统在地质勘探领域中也起到了重要的作用。
地质勘探公司使用卫星导航定位系统来确定野外勘探人员的位置，从而提高勘探效率和安全性。
北斗卫星定位原理
北斗卫星定位原理
北斗卫星定位是一种基于全球导航卫星系统的定位技术，主要用于测量和确定地球上的位置信息。
其原理是通过接收来自北斗卫星系统的信号，通过对接收到的多个卫星信号进行处理和计算，从而确定接收器所在位置的经纬度坐标。
北斗卫星定位的原理可以分为以下几个步骤：
1. 卫星发射信号：北斗卫星发射的信号包含有关卫星位置和时间信息的数据。
这些信号通过无线电波以光速传播到地球上的接收器。
2. 卫星信号接收：接收器接收到来自多颗北斗卫星的信号。
为了保证好的接收效果，需要确保接收器与卫星之间的视线通畅，避免遮挡或干扰。
3. 计算卫星位置：接收器使用接收到的信号来计算每颗卫星的位置。
这个过程需要考虑信号传播的时间以及卫星的轨道参数等信息。
4. 定位计算：接收器使用接收到的多颗卫星信号数据，并结合卫星的位置信息，进行复杂的计算和处理，通过三角定位或多站定位等方法，获取到接收器所在位置的经纬度坐标。
5. 位置输出：最终，接收器将计算得到的位置信息输出给用户。
用户可以通过显示屏或其他方式查看到自己的位置信息。
需要注意的是，北斗卫星定位还需要进行误差校正，例如考虑大气影响和时钟误差等因素，以提高位置测量的准确性。
此外，为了保证连续可靠的定位服务，至少需要接收到三颗卫星的信号。
北斗卫星定位原理的核心是通过接收和处理卫星信号，最终确定接收器的位置。
这项技术在交通、农业、航天等领域都有广泛的应用，为人们提供了方便和精确的定位服务。
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Global Positioning System (GPS)
The NAVSTAR Global Positioning System (GPS) is a satellite-based radio-positioning and time-transfer system, designed, financed, deployed and operated by the US Department of Defense.
卫星定位技术与方法
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Convergence on Final System 1973-1974
• SWITCHED CONCEPT TO 12-HOUR CIRCULAR ORBITS • 3 planes, 8 satellites each • i = 63° RETAINED DIRECT-SHIFT KEYED SPREAD SPECTRUM PN SEQUENCE DUAL FREQUENCY SIGNAL ON L-BAND PICKED INITIAL DEPLOYMENT OF 4+2 ‘BLOCK I” SATELLITES
Motto Adopted by the Joint Program Office on GPS Program
The mission of this Program is to: 1. Drop 5 bombs in the same hole, and 2. Build a cheap set that navigates (<$10,000), and don’t you forget it!
•
DETAILS OF SIGNAL STRUCTURE & NAV MESSAGE DEFINED • C/A code designed with civil sector in mind • “P-Code” designed by Magnavox • Navigation message identical on both signals
However, the system has currently significantly larger number of civilian users as compared to the military users.
卫星定位技术与方法
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Global Positioning System (GPS)
卫星定位技术与方法 第一讲
课程概述
目标：介绍GPS卫星测量基本原理及其应用 PPT课件采用中英文结合方式 在学习制定教材的基础上，依据学生的兴趣和个 人能力，学习内容和形式多样 重点强调基本原理的理解和掌握 其它要求：网上查阅GPS专业资料的能力；英文 阅读能力；独立完成作业、严禁拷贝 成绩评定：平时成绩 30%；期末考试70%
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卫星定位技术与方法
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Managed Concept Debates 1969-1972
• EXPANDED TRANSIT • Insisted on worldwide overage • 153 satellites in 400 mile polar orbits • Transit carrier frequency
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Major Issues Identified in 1968 Studies
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CHOICE OF CARRIER FREQUENCY • L-Band • C-Band should be studied DESIGN OF SIGNAL STRUCTURE • Military and civilian use included ORBIT/CONSTELLATION SELECTION
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课程大纲
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
历史、发展和当前状况 坐标系统与时间系统 卫星轨道运动 及GPS卫星的坐标计算 GPS卫星信号与传播 GPS观测量、观测方程及误差分析 绝对（单点）定位原理 相对（差分）定位原理 GPS测量实施及软件操作（实习） GPS应用
卫星定位技术与方法
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TRANSIT System
Researchers at Johns Hopkins observed Sputnik in 1957. Noted that the Doppler shift provided closest approach to earth. Developed a satellite system that achieved accurate positioning Called TRANSIT and provided basic ideas behind GPS
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卫星定位技术与方法
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PHASE I DESIGN 1974-1980
• BLOCK I SATELLITE CONTRACTS WITH ROCKWELL INTERNATIONAL • 6 satellites followed by 6 more • All satellite performance projections achieved. 3dB more transmitted power then required -13 • Exceptional (1x 10 ) on-orbit Rubidium clock performance achieved.
• The NAVSTAR Global Positioning System (GPS) program was initiated in 1973 through the combined efforts of the US Army, the US Navy, and the US Air Force. • The new system, designed as an all-weather, continuous, global radio-navigation system was developed to replace the old satellite navigation system, TRANSIT, which was not capable of providing continuous navigation data in real time on a global basis.
卫星定位技术与Biblioteka 法2006-5-1110
Development of Basic Navigation Satellite Concept 1964-1967
• • • SYSTEMATIC STUDY OF EVERY WILD IDEA IMAGINABLE CONVERGED ON “PSEUDORANGING” IN 1967 MAJOR STUDY CONTRACTS LET IN 1968 TO TUNE THE CONCEPT
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EXPANDED TIMATION • Initially only a Time Transfer System • Insisted on worldwide coverage • Expanded concept to intermediate altitude circular orbit constellation of 30 to 40 satellites
卫星定位技术与方法 2006-5-11
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References
Textbook
周忠谟, 易杰军, 周琪. GPS卫星测量原理与应用（修订本）. 北京: 测绘 出版社, 1997
References
刘基余. GPS卫星导航定位原理与方法. 北京: 科学出版社, 2003 刘大杰. 全球定位系统(GPS)的原理与数据处理. 上海:同济大学出版社, 1999 B. Hofmann-Wellenhof, H. Lichtenegger, and J. Collins, GPS Theory and Practice, Fifth edition. Springer-Verlag, Wein, New York, 2001. Alfred Leick. GPS Satellite Surveying, 3rd Edition. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2003. NAVSTAR Global Positioning System Surveying. US Army Corps of Engineers. EM 1110-1-1003
卫星定位技术与方法
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GPS – Objectives 1/2
Suitable for all classes of platform: aircraft, ship, land-based and space (missiles and satellites), Able to handle a wide variety of dynamics, Real-time positioning, velocity and time determination capability to an appropriate accuracy, The positioning results were to be available on a single global geodetic datum, Highest accuracy to be restricted to a certain class of user, Resistant to jamming (intentional and unintentional), Redundancy provisions to ensure the survivability of the system,