全球卫星导航定位技术的原理及应用论文概要.doc
全球定位系统的原理与应用
全球定位系统的原理与应用全球定位系统（Global Positioning System，GPS）是一种基于卫星导航技术的定位系统，旨在提供全球性定位和导航服务。
它由美国国防部研究项目开发而成，现已经广泛应用于民用和军用领域。
本文将从GPS的原理、使用、精度等方面进行阐述。
一、GPS的原理GPS系统由三个部分组成：卫星、地面控制台和接收器。
卫星是系统的关键组成部分，由美国空军掌控和控制。
GPS接收器从多颗卫星中接收信号，并使用三角测量法计算出所在位置经度、纬度和高程。
GPS系统是基于距离测量的原理运作的。
每颗GPS卫星都会向地面上的接收器发射无线电信号，并将由卫星发射的共同信号传输给接收器。
接收器制造商为每颗卫星独特的信号定制一个专用代码，以避免干扰或混淆两个信号。
当接收器接收到来自三颗或更多卫星的信号时，它将使用三角定位法来计算出其位置，进而提供用户所需的信息。
二、GPS的应用GPS的应用非常广泛，包括：1. 军事用途：GPS系统在军事用途中有着广泛的应用，例如导航、目标定位和通信等方面。
2. 遥感：卫星图像、地图和监控都可以使用GPS来提供更精确的位置信息。
3. 航空和水运：GPS系统在航空和水上交通运输领域中的应用极为广泛。
它可以帮助飞机、船只和车辆导航，从而可减少事故数目。
4. 科学研究：在气象学、地质学和生态学等领域，GPS系统也扮演着重要的角色。
三、GPS的精度GPS的精度可能会受到多种因素的影响，包括：1. 大气影响：GPS信号在穿越大气时可能会受到干扰，从而导致精度下降。
2. 卫星位置：卫星的位置也可能会对GPS定位精度产生影响。
如果接收器能够“看到”四颗或更多的卫星，那么它能够以良好的精度进行定位。
3. 接收器质量：接收器的质量也可能会对定位精度产生影响。
高质量接收器构建和材料成本较高，因此通常价格较为昂贵，但它们通常能够以高度精度定位。
最终，GPS系统的精度通常以“水平误差”和“垂直误差”表示。
全球定位系统GPS原理及应用
全球定位系统GPS原理及应用全球定位系统(GPS)是一种利用卫星导航技术来确定地理位置的系统。
它由一组由美国政府运行的卫星、地面控制站和接收器组成。
全球定位系统的原理基于三角测量原理，通过计算接收器与卫星之间的距离来确定地理位置。
以下是全球定位系统的原理及应用的详细介绍。
当一个接收器接收到来自至少4颗卫星的信号后，它会通过测量信号的传输时间来确定从卫星到接收器的距离。
由于每颗卫星的位置已知，并且信号传播速度是已知的，因此可以通过距离和位置信息来确定接收器的地理位置。
全球定位系统还可以利用多次测量的平均值来提高定位的准确性。
1.航海和航空导航：全球定位系统在航海和航空方面被广泛使用，可以提供精确的位置和导航信息，帮助船舶和飞机安全地导航到目的地。
2.车辆导航和交通管理：全球定位系统可以在汽车、卡车和公共交通工具中使用，提供实时导航和交通信息，帮助驾驶员选择最佳路线，减少交通拥堵和行驶时间。
3.军事和安全应用：全球定位系统在军事和安全领域中扮演着重要角色，可以用于军事导航、目标定位和监视、军事行动规划等。
4.资源勘探和地质测量：全球定位系统可以用于资源勘探和地质测量，可以提供准确的地理位置和测量数据，帮助研究人员进行资源勘探和地质研究。
5.灾害管理：全球定位系统可以在灾害管理中使用，例如地震、洪水和风暴等灾害发生时，可以提供准确的位置信息和灾情监测，帮助救援人员进行灾情评估和救援行动。
总结：全球定位系统是一种利用卫星导航技术来确定地理位置的系统，它通过测量接收器与卫星之间的信号传输时间来确定地理位置。
全球定位系统广泛应用于航海、航空、车辆导航、军事、资源勘探、地质测量、灾害管理等领域。
随着技术的不断发展，全球定位系统的应用将进一步扩展，为人类的生活和工作带来更大的便利和效益。
有关GPS原理及应用的论文
有关GPS原理及应用的论文摘要本文探讨了全球定位系统（GPS）的原理和应用。
首先介绍了GPS的背景和发展，然后详细阐述了GPS的工作原理和核心技术。
接着，分析了GPS在导航、地图、汽车导航系统、航空航天、军事和应急救援等领域的广泛应用。
最后，讨论了GPS的优势、挑战以及未来的发展方向。
1. 引言全球定位系统（GPS）是一种由美国国防部发展起来的高精度定位和导航系统。
它使用地球上的一组卫星和接收器来确定任意位置的准确三维坐标。
GPS技术随着移动设备的普及而变得越来越重要，它在日常生活、商业和军事领域有广泛应用。
2. GPS的工作原理GPS系统由一组卫星、地面控制站和用户接收器组成。
卫星以高速在轨道上运行，向地球发送精确的时间和位置信息。
用户接收器接收卫星的信号，并计算出自己的位置。
GPS的工作原理包括以下几个步骤： 1. 卫星发射信号：卫星向地球发射无线电波信号，包含有关卫星位置和时间的信息。
2. 接收器接收信号：接收器接收到来自卫星的信号，并分析这些信号中的时间和位置信息。
3. 测量信号传播时间：接收器测量信号从卫星发射到接收器接收的时间间隔。
4. 三角定位计算：接收器使用三角定位原理计算出自己与至少三颗卫星的距离。
5. 准确定位：接收器使用卫星位置和信号传播时间，计算出自己的准确三维坐标。
3. GPS应用领域GPS技术已经在多个领域得到了广泛的应用。
以下是一些主要的应用领域：3.1 导航GPS最常见的应用是车辆导航系统。
许多汽车配备了GPS接收器，可以提供实时的导航和路况信息。
此外，GPS还在船舶和飞机导航中起到重要的作用。
3.2 地图制作GPS技术已经成为现代地图制作的重要工具。
通过在地图上标记GPS坐标，可以精确地绘制地理特征和交通网络。
地图制作人员可以利用GPS数据对地图进行更新和修正。
3.3 汽车导航系统许多汽车配备了GPS导航系统，可以提供实时导航指引和路况信息。
驾驶员可以通过GPS导航系统找到最佳路径，并避开交通拥堵。
全球卫星导航定位技术论文百度文库.doc
浅析全球卫星导航定位技术原理及应用一、前言导航定位的需求，可以说不是历来就有的，在人类早期物质生产活动中以牧猎为主，日出而作，日落而息。
当时人们离不开森林和水草，或是随着水草的兴衰而漂泊不定，根本不需要什么明确的定位。
但是，随设社会的发展，到了农业时代，在人们开发农田，兴修水利等相应活动中就逐渐产生了测绘定位的需求，可以说在这时，导航定位就在慢慢酝酿之中。
等到了工业时代，人类的活动遍及全球，而一些工程比如航海、航空、洲际交通工程，通信工程，矿产资源勘探工程，地球生态及环境变迁的研究，就需要精确地定位。
这些需求促使导航定位技术的发展，并把这项技术带到一个前所未有的发展时期，它的手段也从光学机械过渡到光电子精密机械仪器的时代。
社会是不断发展的，科技是不断进步的，20世纪末，出现了电子计算器技术、半导体技术、激光技术、航天科学技术，它们的出现，把人类带到了电子信息时代和航天探索时代。
当1957年前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星，人类跟踪无线电信号中发现了卫星无线电信号的多普勒频移现象，这预示着一种全新的天空定位技术的可行性，由此，人类进入了卫星定位和导航的时代。
二、简介1：全球卫星导航定位系统（global navigation and positioning satellite system）采用极轨道星座和无源定位方式为美国提供全球覆盖的导航及定位系统。
简称GPS。
其轨道高度约为2×104 km，在6条轨道上运行有24颗卫星，每12 h绕地球一周，能保证地球上任何地点的用户都能至少同时看到4颗卫星。
它属于非静止卫星定位系统。
移动用户利用导航定位接收机来接收4颗（或4颗以上）卫星的导航定位信号，并测量不同信号的到达时间，求出移动用户的三维空间坐标，自动给出经度和纬度显示，从而实现用户的自主定位。
也可通过无线传输手段将用户定位信息传送到调度中心，实现对移动用户的调度控制。
GPS向用户广播的导航信号为双频，分别为1 575.42MHz 和1 226.60MHz。
卫星导航定位系统的原理与应用
卫星导航定位系统的原理与应用随着科技的持续发展，卫星导航定位系统在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。
比如，在出行时可以使用导航系统帮助我们找到目的地，或者在农业、林业等领域中，利用导航系统进行精准定位和作业控制等方面的应用。
本文将着重介绍卫星导航定位系统的原理和应用。
一、卫星导航定位系统的原理卫星导航定位系统包括全球定位系统（GPS）、伽利略卫星定位系统、中国北斗卫星导航系统、俄罗斯GLONASS卫星导航系统等。
不管是哪种卫星导航定位系统，其原理都是类似的。
我们以GPS为例进行讲解。
GPS系统通常由24颗卫星、地面控制站和GPS接收器三部分构成。
卫星会以高速绕着地球运转，定时向地球发送信号，接收器会接收这些信号，并计算出它们从卫星开始发射到接收器接收到的时间，然后根据这个时间来推算出接收器所在的位置。
这个过程的计算原理是三角测量法，也称为距离测量法。
接收器接收到卫星发射的信号后，会计算信号的传播时间，并观测到当前接收器到卫星的距离。
如果卫星的位置已知，则可以计算出接收器所在的位置。
不过，由于GPS信号的传播速度很快，如果只通过一个卫星来进行定位，精度会比较差。
所以，需要同时接收多颗卫星的信号，并使用三角测量法对这些测量结果进行处理，从而得出更为准确的位置。
二、卫星导航定位系统的应用卫星导航定位系统在军事领域早已广泛应用，并在战争中扮演着重要的角色。
但是，在日常生活中，它也有着广泛的应用。
比如：1.导航和地图应用在交通出行中，人们通常会利用导航和地图应用来寻找目的地。
只要打开导航软件，输入目的地的地址，GPS接收器就可以获取到周围多颗卫星的信号，并通过计算后得出最准确的行驶路线和引导信息。
2.运动健身和运动数据分析在跑步、骑行等运动中，人们也会使用GPS来记录自己的运动路线和数据。
这些数据可以帮助人们了解自己的运动状态、运动轨迹和消耗的卡路里等信息，从而更好地进行运动和健身。
3.农业、渔业和林业等领域应用在农业、渔业和林业等领域，卫星导航定位系统也有着广泛的应用。
全球定位系统技术的原理与应用
全球定位系统技术的原理与应用随着现代科技的飞速发展，我们日常生活中已经离不开许多智能设备，这些设备的应用离不开全球定位系统，因为它可以在全球范围内精准定位，为我们提供精准的导航、地图、气象预报等信息服务。
那全球定位系统技术的原理是什么？它的应用又有哪些呢？一、原理全球定位系统(Global Positioning System, GPS)是由美国国防部于20世纪70年代开始研发的一项卫星导航系统，该系统包括24颗工作卫星、控制中心及用户设备三部分。
其原理是依据是三维测量原理。
首先，用户接收来自多颗卫星的信号，该信号包括卫星的位置和时间戳等信息。
然后，用户设备通过计算接收到信号与卫星发出信号之间的时间差和卫星的位置，就可以计算出自己所处的位置了。
二、应用全球定位系统的应用涵盖了各行各业，比如军事、航空、航海、渔业、交通等领域。
下面我们主要来谈一下其在民用领域的应用：1、导航现代智能手机和汽车导航系统都内置了GPS功能以提供位置导航服务。
用户只需在设备上输入目的地，就能通过GPS技术地图上实时显示自己的位置和行驶方向，使得用户能够比较容易地到达目的地。
2、地图GPS技术已被广泛应用到地图和GIS制图中，用户可以使用软件或在线平台来查找地图、卫星图像等并标记地点，也能够创建新地图和进行相关的地形测量等操作。
3、气象预报全球定位系统技术也在气象预报领域得到应用，因为气象卫星的轨迹采集的数据可以通过GPS定位来精确矫正，并进行气象预报。
同时，该技术也可以用于其它科学研究领域，如地球物理学和生态研究等。
4、物流管理在物流行业中，GPS跟踪技术可用于物流运输过程中的车辆、船只、飞机等的追踪和实时监控。
该技术不仅提高了运输效率，还防止了货物的盗窃、损坏等事件。
总之，全球定位系统技术不仅能提高我们日常生活的便利度，也有助于提高生产效率和科学研究水平。
在未来，这项技术还有着更为广泛的应用前景，比如通过与人工智能结合可实现更加智能、精确的定位与导航服务，这让我们对未来充满了期待。
全球导航卫星系统的技术原理和应用
全球导航卫星系统的技术原理和应用全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，简称GNSS）是由卫星与地面交互的一种导航技术。
目前主要使用的系统有美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统、欧盟的Galileo系统和中国的北斗系统，这些系统可以提供很高的精度，并得到广泛应用。
一、技术原理GNSS系统的核心是一组在地球轨道上绕行的卫星。
这些卫星发送出信号，包括时间和位置信息，接收者可以接收到这些信号并通过计算准确的位置。
定位过程中需要对信号进行解码和计算，使接收者可以确定自己的位置。
这个过程是由一系列技术组成的。
1. 卫星卫星是GNSS系统的核心。
它们通过一个精确的轨道绕行地球，不停地发送信号。
目前各个系统不一定使用相同数量的卫星，但至少需要使用4个卫星才能确定位置。
2. 接收器接收器是高精度导航系统的关键组成部分。
它们用于接收卫星信号，并处理信号以计算用户的位置和速度。
接收器可以是硬件设备或软件。
3. 发射机发射机用于发送卫星信号。
它们包含电源、天线和发送器，可以提供时间、位置和速度信息。
4. 控制中心控制中心负责监控和控制卫星的轨道和其他系统。
控制中心还可以跟踪卫星的状态及其他信息。
二、应用GNSS系统被广泛应用于众多领域，它们可以提供高精度、24小时全天候服务。
例如：1. 汽车导航许多汽车都有GNSS接收器，可以用于定位车辆并提供导航。
导航可以提供车辆速度、剩余距离和到达时间等信息。
2. 跟踪和监控系统GNSS系统可以被用于追踪和监控许多物体，例如运输车辆、货物和动物。
这些系统可以提高运输效率，同时可以减少失窃、盗窃和其他损失。
3. 海洋航行GNSS系统对于监测海洋浪涌、船舶的位置和行动是非常重要的。
外部接收机和轨迹计算器可以为港口和海上的船舶提供准确的位置信息。
4. 航空导航GNSS系统可以提供非常精确的位置信息，有助于改善航空安全和导航。
航空公司使用GNSS系统来确定飞机的位置，并协调飞机的航行和调度。
高精度全球导航卫星系统的原理与应用
高精度全球导航卫星系统的原理与应用随着科技的不断进步，全球导航卫星系统（GNSS）在现代社会中发挥着越来越重要的作用。
无论是交通导航、地图定位还是灾害预警，高精度全球导航卫星系统都可以为我们提供精准可靠的定位信息和导航服务。
本文将从系统原理和应用两个方面，对高精度全球导航卫星系统进行深入探讨。
一、全球导航卫星系统的原理全球导航卫星系统是由地面监测站、控制中心和卫星三个主要组成部分构成的。
这些组成部分通过高精度的测量与计算，实现了全球范围内的定位与导航功能。
1. 卫星信号的发射与接收全球导航卫星系统通过一系列卫星发射信号并由地面用户设备接收来实现导航功能。
在系统中，有多颗卫星分布在地球轨道上，通过不断地发射导航信号。
用户设备接收到来自不同卫星的信号后，通过计算信号传播的时间差来确定自身的位置。
2. 精确的卫星轨道与时间的测量全球导航卫星系统的精准度来自于对卫星轨道和时间的准确测量。
地面监测站通过测量卫星的位置和速度，以及与地球的距离和时间的关系，来获得高精度的卫星轨道参数。
控制中心负责维护和更新这些轨道参数，并发送给用户设备，使其能够准确计算自己的位置。
3. 信号传播和数据处理卫星信号在传播过程中会受到大气层、地形、建筑物等因素的影响，从而产生信号误差。
为了减小误差，全球导航卫星系统采用了差分定位技术。
差分定位通过引入参考站和测量误差模型，对信号进行修正，提高了定位的精度。
此外，系统还会对接收到的信号进行数据处理，通过解算计算卫星位置和时间等相关信息，并提供给用户设备。
二、高精度全球导航卫星系统的应用高精度全球导航卫星系统广泛应用于交通导航、地图定位、资源勘探、农业和灾害预警等领域。
1. 交通导航全球导航卫星系统为交通导航提供了准确可靠的定位和导航服务。
无论是汽车导航系统、航空导航系统还是海上导航系统，都可以利用卫星信号进行精确定位和导航。
这大大提高了交通运输的安全性和效率。
2. 地图定位在现代地图应用中，全球导航卫星系统扮演着重要的角色。
全球导航卫星系统的原理及其在导航领域中的应用
全球导航卫星系统的原理及其在导航领域中的应用引言：全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）作为一种基于卫星的导航技术，已经在现代社会中广泛应用。
它的原理主要是通过一组地球轨道上的卫星系统，向用户提供全球范围内位置和时间的精确信息。
本文将介绍全球导航卫星系统的原理，并重点探讨其在导航领域中的应用。
全球导航卫星系统的原理：全球导航卫星系统由多颗卫星和地面控制系统组成。
目前，最为广为人知的全球导航卫星系统是美国的全球定位系统（Global Positioning System，GPS）、俄罗斯的格洛纳斯系统（GLONASS）和欧洲的伽利略系统（Galileo）。
这些卫星基本上都是地球轨道上的人造卫星，它们通过无线电信号与地面设备进行通信，并向用户提供高精度的时间和地理位置信息。
这些卫星使用原子钟和高精度测量设备来确保精确的时间和位置数据。
用户接收到来自多颗卫星的信号后，通过计算信号的传播时间差（Time Difference of Arrival，TDOA）来确定自身的位置。
全球导航卫星系统主要包括卫星、控制中心和用户终端三个主要组成部分。
卫星部分由多颗卫星组成，并分布在不同的轨道上，以提供全球覆盖。
控制中心负责卫星的轨道控制、信号传输和时钟校准等任务。
用户终端设备接收来自卫星的信号，并通过算法计算自身的位置。
全球导航卫星系统的应用：全球导航卫星系统在导航领域中有广泛的应用，以下将介绍其中的几个重要应用领域。
1. 航空和航海导航：航空、航海是全球导航卫星系统最早应用的领域之一。
卫星系统提供高精度的位置和导航数据，可帮助飞机、船只等交通工具进行精确的导航和定位，确保航行安全。
2. 车辆导航与车联网：全球导航卫星系统已广泛应用于车辆导航系统中。
通过卫星系统提供的导航数据，车辆导航系统能够为驾驶员提供最佳的路径规划和导航指引。
此外，全球导航卫星系统也为车辆的智能交通、车联网等应用提供了基础数据。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
浅析全球卫星导航定位技术原理及应用一、前言导航定位的需求,可以说不是历来就有的,在人类早期物质生产活动中以牧猎为主,日出而作,日落而息。
当时人们离不开森林和水草,或是随着水草的兴衰而漂泊不定,根本不需要什么明确的定位。
但是,随设社会的发展,到了农业时代,在人们开发农田,兴修水利等相应活动中就逐渐产生了测绘定位的需求,可以说在这时,导航定位就在慢慢酝酿之中。
等到了工业时代,人类的活动遍及全球,而一些工程比如航海、航空、洲际交通工程,通信工程,矿产资源勘探工程,地球生态及环境变迁的研究,就需要精确地定位。
这些需求促使导航定位技术的发展,并把这项技术带到一个前所未有的发展时期,它的手段也从光学机械过渡到光电子精密机械仪器的时代。
社会是不断发展的,科技是不断进步的,20世纪末,出现了电子计算器技术、半导体技术、激光技术、航天科学技术,它们的出现,把人类带到了电子信息时代和航天探索时代。
当1957年前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星,人类跟踪无线电信号中发现了卫星无线电信号的多普勒频移现象,这预示着一种全新的天空定位技术的可行性,由此,人类进入了卫星定位和导航的时代。
二、简介1:全球卫星导航定位系统(global navigation and positioning satellite system采用极轨道星座和无源定位方式为美国提供全球覆盖的导航及定位系统。
简称GPS。
其轨道高度约为2×104 km,在6条轨道上运行有24颗卫星,每12 h绕地球一周,能保证地球上任何地点的用户都能至少同时看到4颗卫星。
它属于非静止卫星定位系统。
移动用户利用导航定位接收机来接收4颗(或4颗以上卫星的导航定位信号,并测量不同信号的到达时间,求出移动用户的三维空间坐标,自动给出经度和纬度显示,从而实现用户的自主定位。
也可通过无线传输手段将用户定位信息传送到调度中心,实现对移动用户的调度控制。
GPS向用户广播的导航信号为双频,分别为1 575.42MHz 和1 226.60MHz。
采用多种直接序列扩频码的码分多址和伪码测距技术。
直接序列扩频码主要有P码和C/A码。
P码的定位精度高,三维精度可达5 m之内;C/A码定位精度较低,三维精度在50m内。
目前C/A 码是对民用免费开放的。
因为它是无源定位系统,移动用户的数量没有限制。
2:全球定位系统(Global Positioning System简单地说,这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。
这个系统可以保证在任意时刻,地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星,以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度,以便实现导航、定位、授时等功能。
这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人,安全、准确地沿着选定的路线,准时到达目的地。
全球定位系统(GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。
其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的,是美国独霸全球战略的重要组成。
经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,到1994年3月,全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。
3:卫星导航系统顾名思义,就是“全球卫星导航系统”。
主要采用最新GPS技术在导航通讯领域的最新应用系统。
卫星导航全球性大众化民用,刚刚开始,有百种应用类型。
卫星导航的生命期至少还有50年,GPS概念的提出已有三十年,真正应用只有十来年,现在GPS现代化,GPS III新阶段,延续到2020年。
GPS国际协会已统计出GPS的117种不同类型的应用。
蜂窝通信的集成和汽车应用还是当前最大的两个市场。
卫星导航系统已经在大量应用中广泛使用,而且总的发展趋势是为实时应用提供高精度服务。
三、原理1:全球定位系统(Global Positioning SystemGPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离,然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。
要达到这一目的,卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。
而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间,再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰,这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离,而是伪距(PR:当GPS卫星正常工作时,会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码(简称伪码发射导航电文。
GPS 系统使用的伪码一共有两种,分别是民用的C/A码和军用的P(Y码。
C/A码频率1.023MHz,重复周期一毫秒,码间距1微秒,相当于300m;P码频率10.23MHz,重复周期266.4天,码间距0.1微秒,相当于30m。
而Y码是在P码的基础上形成的,保密性能更佳。
导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。
它是从卫星信号中解调制出来,以50b/s调制在载频上发射的。
导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。
前三帧各10个字码;每三十秒重复一次,每小时更新一次。
后两帧共15000b。
导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块,其中最重要的则为星历数据。
当用户接受到导航电文时,提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离,再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置,用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。
2:卫星导航系统24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上,以12小时的周期环绕地球运行,使得在任意时刻,在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。
由于卫星的位置精确可知,在GPS观测中,我们可得到卫星到接收机的距离,利用三维坐标中的距离公式,利用3颗卫星,就可以组成3个方程式,解出观测点的位置(X,Y,Z。
考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差,实际上有4个未知数,X、Y、Z和钟差,因而需要引入第4颗卫星,形成4个方程式进行求解,从而得到观测点的经纬度和高程。
事实上,接收机往往可以锁住4颗以上的卫星,这时,接收机可按卫星的星座分布分成若干组,每组4颗,然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位,从而提高精度。
四、应用1:在大地测量、工程测量中的应用:由于GPS系统具有精度高、速度快、费用省、操作简便,现今建立大地及工程控制网基本上是采取GPS定位技术,取代了常规手段。
国家A级和B级GPS大地控制网分别于1996年和1997年建成并交付使用,A级网,30个点组成,其水平方向的重复精度达2×10 -8,,垂直方向不低于7×10-8。
B级网由800个点组成,其精度也分别好于4×10-7和8×10-7。
国家A、B级网以其特有的高精度把我国传统大地网进行了全面改善和加强,从而克服了传统大地网的精度不均匀,系统误差较大等传统测量手段不可避免缺点,这一高精度三维空间大地坐标系的建成将为我国21世纪前10年的经济和社会持续发展提供基础测绘保障。
据报道在三峡二期工程施工中采用GPS定位技术建立施工控制网,取得很好的效果,可以满足其相应的精度要求;在青藏铁路的建设中,从勘测到施工均采用了GPS定位技术,都取得了很好的效果。
为了在测绘领域充分利用这一新技术,国家测绘局专门颁布了《全球定位系统(GPS测量规范》。
2:在地籍和房产测绘中的应用:地籍及房地产测量是精确测定土地权属界址点位置,同时测绘大比例尺地籍平面图和房产图并量算土地和房屋面积,供土地和房产管理部门使用。
常规方法通常是先布设或加密控制点,然后依据这些点,测定地物点和地形点在图上的位置并按照一定的规律和符号绘制成平面图。
而利用GPS定位技术,特别是采用RTK技术替代常规方法测绘地籍及房产成为可能。
由于它不需要逐级布网加密,在测区只需少量的控制点即可。
因此,它具有速度快,精度高且分布均匀等特点。
3:在工程变形监测中的应用:我国正处在全面基础建设中,尤其是西部大开发,大型、特大型工程不断涌现,为了这些工程的正常、安全地运行,必须对它进行变形监测和安全预报,工程变形监测通常要达到毫米或亚毫米级的精度,武汉测绘科技大学做了这方面的试验,试验结果证明GPS定位技术用于各种工程变形监测是可行的。
隔河岩水电站大坝外观变形GPS自动化监测系统,整个系统全自动,应用广播星历1~2小时GPS观测资料解算的监测点位,水平精度优于1.5mm,垂直精度优于1.5mm,6小时的GPS观测资料解算,水平精度、垂直精度均优于1mm。
4:在资源勘察方面的应用:矿产资源勘查、矿区范围的划定、矿体规模的测定等都需要进行定点测量。
以往的地质测量工作主利用传统手段如经纬仪、全站仪等测量仪器进行人工测量,然后在室内整理计算得到最终结果。
这样做不但工作量大,浪费大量的人力、物力,且测量结果精度还较低。
时间周期也长,不能及时反映矿产资源的实际现状。
黑龙江省国土资源厅在哈尔滨市、大庆市、佳木斯市进行了试验性工作,建立和使用GPS2000系统,开展各市的矿产资源勘察动态管理工作,减少矿区范围界限定位误差,提高对地矿资源的有效管理,取得了较好的成果。
5:航海、航空方面欧洲的Galileo便是新建的全球导航星座,它与GPS配合起来,可以大大提高导航卫星的可用性,使单一的GPS市区可用性从55%提高到GPS/Galileo共用时的95%。
GPS技术建立广域增强系统(W AAS逐步代替原先的微波着陆/仪表着陆系统,美国的W AAS系统计划在2003年下半年运营,地面改正数据可以通过静地卫星转发给飞机。
卫星导航接收机广泛地用于海上行驶的各类船只,DGPS则广泛地用于沿岸与进港,以及内河行驶的船只,精度可达到2-3m。
在卫星导航接收机与无线通信手段集成后,该系统便成为一个位置报告系统和紧急救援系统。
许多渔船将GPS与雷达和鱼探器结合在一起,产生明显的经济效益。
6:其他方面卫星导航接收机可与无线电通信机结合,这种融合产生的意义是非常深远的。
实际上,这是移动计算机(PDA、蜂窝电话和GPS接收机的系统集成和完美整合。
消费娱乐徒步旅行者、猎人、越野滑雪者,野外工作人员和户外活动者现在常应用袋式GPS定位器,配上电子地图,可以在草原、大漠、乡间、山野或无人区内找到自己的目的地。
还有在车辆监控管理、汽车导航与信息服务等也有广泛的应用。
五、发展1:卫星系统的更新与多个卫星定位系统共存,将明显改善卫星导航定位的精度和可靠性。
2:双频高精度测地型接收机将继续高度垄断在几个技术领先的GPS厂家手中,美国将继续保持其绝对优势。
3:单频测地型接收机和导航接收机OEM板产业将扩散到世界各地,虽是低档次的GPS产品,但用途广、用户多、市场大。
美国把GPS单频OEM板的生产技术转让出口,因而推动了世界各地企业投资GPS OEM的生产。