汽车定位导航系统培训资料
2024年gps培训课件(版)
gps培训课件(附件版)GPS培训课件一、引言全球定位系统（GlobalPositioningSystem，简称GPS）是一种基于卫星导航技术的定位系统，由美国国防部开发，并广泛应用于军事、民用和商业领域。
GPS系统由一系列卫星、地面控制站和用户设备组成，能够为全球用户提供精确的三维位置、速度和时间信息。
本课件旨在介绍GPS的基本原理、组成、应用和发展，帮助读者更好地了解和使用GPS技术。
二、GPS的基本原理GPS系统的工作原理基于“测距”和“三球定位”原理。
具体来说，GPS卫星发射信号，用户设备接收这些信号并测量信号传播的时间，根据信号传播速度和传播时间计算出用户设备到卫星的距离。
通过测量至少四颗卫星的距离，用户设备可以确定自己的位置。
这就是所谓的“三球定位”原理，即通过三个球面相交确定一个点。
三、GPS系统的组成GPS系统由三个主要部分组成：卫星星座、地面控制站和用户设备。
1.卫星星座：GPS卫星星座由一系列卫星组成，这些卫星分布在地球轨道上，以确保全球覆盖。
GPS卫星发射信号，用户设备接收这些信号并测量信号传播的时间。
2.地面控制站：地面控制站负责监控和管理GPS卫星星座。
地面控制站通过卫星与用户设备之间的通信，提供卫星位置和时间信息，以确保用户设备能够准确计算出自己的位置。
3.用户设备：用户设备包括GPS接收器、计算机和其他辅助设备。
GPS接收器接收卫星发射的信号，测量信号传播时间，并计算出用户设备的位置、速度和时间。
四、GPS的应用1.车辆导航：车辆导航系统使用GPS技术来确定车辆的位置，并提供路线规划和导航指引。
2.航海导航：船舶使用GPS技术来确定自己的位置，并规划航线，以确保安全航行。
3.航空导航：飞机使用GPS技术进行导航，提高飞行安全和效率。
4.地质勘探：地质学家使用GPS技术进行地图制作和地质勘探，以发现地下资源。
5.农业：农民使用GPS技术进行农田管理和作物监测，提高农业生产效率。
gps培训课件
由于卫星时钟与地面时钟存在时间偏差，导致观测数据中存在卫星钟差。可以通过使用精 确的时钟同步技术或者采用差分技术进行修正。
GPS数据的应用领域
测量与地形测绘
导航与交通管理
利用GPS技术可以实现高精度测量、地形测 绘以及土地资源调查等任务。
GPS技术应用于车辆导航、智能交通管理以 及应急救援等领域，可以提高交通运输效率 和安全性。
02
一种专为汽车导航设计，安装在汽车内的GPS接收设备，具有
高精度、稳定性好的特点。
嵌入式GPS接收机
03
一种将GPS模块嵌入到其他设备中的接收设备，如智能手机、
平板电脑等，具有普及率高、使用方便的特点。
GPS接收设备的原理与特点
工作原理
GPS接收设备通过接收卫星信号，获取位置信息，再通过内置的地图软件进行导航。
利用GPS技术，为船舶提供精确的导航服务，实现海上交通管制 和避免碰撞事故。
海洋资源调查
通过在调查船上安装GPS接收器，实时获取海洋资源的分布、类 型、数量等信息，为海洋渔业、矿产资源开发等提供科学依据。
海洋工程监测
利用GPS技术，对海洋工程设施进行监测和维护，实时监测设施的 位置、形变等情况，保障工程设施的安全和稳定运行。
导航功能
基于定位信息，结合电子地图和路线规划 算法，为用户提供准确的导航服务。
授时功能
通过接收卫星信号，为用户提供准确的时 间信息。
GPS导航系统的误差和修正
大气误差
由于电离层、对流层等因素影响， 导致卫星信号传播时间不准确，需 要进行修正。
多径误差
由于建筑物、山体等障碍物反射卫 星信号，导致接收机接收到的信号 不真实，需要进行修正。
GPS在科研领域的应用
GPS基础知识培训
2020年5月22日星期五
目录
第一节 GPS系统的发展过程及系统组成 第二节 GPS的测距原理及实现 第三节 GPS的现代化
第一节 GPS系统的发展过程及 系统组成
什么是GPS
GPS: NAVSTAR GPS-----Navigation System
with Time and Ranging Global Positioning System 导航授时测距全球定位系统。
测量用户接收机到卫星的距离
卫星离地球的平均距离为 20200 公里； 如何实现精确、快速测距 ?
测量卫星信号到用户接收机的传输时间 生活中的测距实例： • 判断闪电离我们有多远 • 判断绽放的礼花离我们有多远
我们得到的启示：通过测量时间延迟来计算距离
我们举例说明如何测量两个人之间的距离 使用“同步技术”，利用声波来测量两个人之间的 距离。
差分定位
在测量上，由于导航方式的定位精度太低，因此，我们 主要利用差分定位的方式进行测量，引入差分的目的就是为 了消除GPS测量中的系统误差。
根据对误差的分析，我们可以知道，在一定距离范围内 的两个观测站同时进行单点定位时，系统误差对两个观测站 的影响大体上相同。因此，差分的基本原理是同时使用两台 或两台以上的GPS接收机进行测量，通常一台接收机固定不动， 架设在已知点上作为基准站（Base Station），另一台作为 游动站（Rover Station），以固定（静态）的方式或流动（ 动态）的方式放置在待测点上。
最终的卫星分布能保证在地球上任何一个 地方任何时间至少可以同时看到4颗卫星
。
控制部分：
包括一个主控站，三个注入站，五个监 测站组成。它们的作用在于：连续的监 测 与控制卫星系统；确定GPS系统时间；预报 卫星星历与卫星钟状态；周期性的更新每颗 卫星上的导航电文。
汽车GPS培训内容
售后部培训内容一.什么叫GPS？GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。
GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。
20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS 。
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，经过20余年的研究实验，耗资 300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。
在机械领域GPS则有另外一种含义：产品几何技术规范 (Geometrical Product Specifications)-简称GPS。
二．GPS在汽车方面的应用：GPS汽车导航及定位是在全球卫星定位系统的基础上发展起来的一门新型技术，1994年GPS转为民用以来，它在汽车上的应用获得迅猛进展。
日本为提高汽车的定位精度，采用修正式D-GPS技术，利用FM频道进行误差修正，使定位精度提高十倍，即可达到10M 精度的定位等级。
它再辅以道路交通通信技术及自导式电子地图光盘，其覆盖率已达80％的日本地区，装车使用率已近半数。
在欧洲和美国正在形成巨大的市场，它们主要采用中央导航式，即使用地面监控中心进行导航等多方面服务，如在防盗、追捕罪犯和治安巡逻都派上用场。
它的应用功能可以：1.全程实时监控车辆运行状况，实时掌握车辆运行动态，并在电子地图上精确显示。
2. 及时调度车辆，减少车辆空驶，优化运行路线，提前做好装卸准备，减少调度人员和通讯费用。
3. 监控空调的开或者关，节省油费。
4. 具有部分行车记录仪的功能，如：监控左右转向灯、刹车、电瓶、发动机启动与否、ACC开关等。
5. 自动生成各种报表，车辆运行情况信息化，提高工作效率和管理水平。
6. 超速报警、疲劳驾驶报警，及时提醒司机，防止发生事故。
7. 控制车辆按指定路线和特定区域行驶，发生偏离时能及时报警和提醒司机。
GPS基础知识培训
基准站与游动站同时观测相同的卫星，基准站利用接收 到的卫星信号进行单点定位解算，然后用解算结果与已知点 坐标进行比较，从而获得误差的改正值，再利用无线数据链 路（或后处理软件）将改正值传给游动站，流动站将该数据 与本身观测到的数据进行差分解算，从而得到流动站与基准 站之间的具有较高精度的相对位置。
是一个基于卫星的无线电导航定位系统， 为有适当仪器的用户提供精密的三维坐标，导航 与时间信息。
1.1.GPS系统的发展过程
GPS系统由美国从1973年开始研制，起初完 全是一个军用导航系统，从1983年开始用于解决 大地测量问题。系统的最终构成在1993/1994年间 完成。
1.2.GPS系统的组成
该系统的基本组成和功能为： 1) 基准站： 在全球建立几十个（50～70）连续运行基准站，设置 高精度双频接收机进行连续观测。
2) 中心站（2个） 所有基准站的观测数据，实时通过 Inmarsat 卫星传送给 中心站，中心站根据各观测站的数据，进行实时计算和 预推。计算GPS卫星的精密星历和星历改正数、卫星钟差 改正数。
测量用户接收机到卫星的距离
卫星离地球的平均距离为 20200 公里； 如何实现精确、快速测距 ?
测量卫星信号到用户接收机的传输时间 生活中的测距实例： • 判断闪电离我们有多远 • 判断绽放的礼花离我们有多远
我们得到的启示：通过测量时间延迟来计算距离
我们举例说明如何测量两个人之间的距离 使用“同步技术”，利用声波来测量两个人之间的 距离。
L2:1224.60 Mhz 传输方式： 码分多址 调制码： C/A, P
第二节 GPS的测距原理及实现
2.1 GPS 定位步骤
• 要解算用户的三维坐标位置，必须有若干个已知参考点 • 要解算出用户到参考点的基线结果，必须解空间三角形 • 要解三角形，必须测量用户接收机到卫星的距离 • 要测量距离，必须测量卫星信号到用户接收机的传输时间 • 用测量卫星信号的传输时间，需要使用“码相位技术” • 要得到精确结果，还要消除信号在传输路径上的误差
汽车定位导航系统和-讲义PowerPointPresent
GPS的功能
• 查询 • PTT • 紧急报警 • ……
GPS的监控方式
GPS卫星
用户
监控中 心
GPS定位基本原理与方法
B
A
CHale Waihona Puke DP• 单点定位 • 相对定位
– 位置差分 – 伪距差分 – 载波相位差分
GPS定位原理
车载网络GPS工作原理
• 什么是ITS？ • 应用
智能运输系统
汽车导航系统
此处加标题
汽车定位导航系统和PowerPointPresent
眼镜小生制作
GPS概论
• Global Positioning System全球定位系统 • GPS发展由来及其特点 • GPS车辆调度监控系统 • 移动监控单元 • 固定监控单元
GPS组成
空间部分
用户设备部分
地面控制部分
• GPS卫星星座
GPS空间部分
GPS地面监控部分
• 主控站（1个） • 注入站（3个） • 检测站（5个）
GPS用户设备部分
• GPS信号接收机
– 任务：捕获，接收、处理信号 – 硬件、软件 – 静态、动态定位
• GPS车载单元
– 任务、组成
• 定位功能 • 指挥调度 • 电子地图 • 地理信息 • 信息查询 • 处理功能 • 防盗、反劫、导航
汽车导航系统组成
• GPS接收机 • 车载传感器
– 地磁 – 陀螺仪
• 导航地图数据库
地磁传感器
陀螺仪
汽车安全防碰撞系统
• CCD • 激光雷达 • 超声波 • 电磁波
防碰撞传感器
感谢聆听！
GPS基础知识培训
个人定位
GPS技术可用于个人定位 、追踪和救援，保障人身 安全。
授时同步领域应用
STEP 01
电力系统
STEP 02
通信网络
GPS技术可为电力系统提 供高精度的时间同步服务 ，确保电力系统的稳定运 行。
STEP 03
金融交易
GPS技术可为金融交易提 供精确的时间戳服务，确 保交易的公正性和安全性 。
GPS基础知识培训
• GPS概述与基本原理 • GPS接收机类型与性能参数 • GPS定位技术与方法 • GPS应用领域与案例分析 • GPS数据处理与误差分析 • 未来发展趋势与挑战
目录
Part
01
GPS概述与基本原理
GPS定义及发展历程
• 全球定位系统（Global Positioning System，GPS）定义：一种基于卫星的无线电导航定位系统，可为全球范围内 用户提供连续、实时、高精度的三维位置、速度和时间信息。
THANKS
感谢您的观看
多模多频接收机技术展望
多模接收机技术
开发能够同时接收多种卫星导航系统 信号的多模接收机，提高定位精度和 可用性。
多频接收机技术
软硬件协同设计
通过软硬件协同设计，优化接收机性 能，降低功耗和成本。
利用多频信号处理技术，提高接收机 抗干扰能力和定位精度。
人工智能和大数据在GPS中应用前景
人工智能在GPS中的应用
全球卫星导航系统（GNSS）的兼容与互操作
探讨不同卫星导航系统之间的兼容性和互操作性，提高全球定位、导航和授时服务的可靠 性和精度。
卫星导航增强技术
研究利用地基增强、星基增强等技术手段，提高卫星导航系统的定位精度、可用性和完好 性。
汽车定位导航系统课件
地面一个主控站、3个注入站、5个监测站
汽车定位导航系统
用户设备：
• 凡具有GPS接收机的用户都可接收到GPS 信号，都可使用GPS 系统。
汽车定位导航系统
GPS定位原理
汽车定位导航系统
汽车GPS系统
汽车定位导航系统
汽车定位导航系统
汽车定位导航系统
学习内容：
• 1、汽车定位导航概念 • 2、汽车定位导航方法 • 3、汽车定位导航系统
汽车定位导航系统
现代汽车的综合信息系统
• 随着新型传感器和电子显示器件的 不断涌现 以及计算机技术的发展， 汽车仪表从原来只能显示传感器信 息，发展成为由多个ECU组成能够 对各种信息进行分析、计算、加工 处理的综合信息系统。
汽车定位导航系统
汽车定位导航系统
一、汽车定位导航的概念
• 定位：给出汽车所在位置的相对或绝
对坐标。
• 导航：给汽车指示方向和路径信息。
导航需要定位，定位为了导航
汽车定位导航系统
二、汽车的定位导航系统
• 汽车导航的种类： 1、自主导航 2、GPS导航 3、混合导航
汽车定位导航系统
汽车导航系统如图所示：
汽车定位导航系统
2、车轮转速传感器
• 采用和ABS系统 相同的车轮转速 传感器
K为轮距、L为轴距
汽车定位导航系统
3、气流率陀螺仪
汽车定位导航系统
航迹推算
• Xn=X0+∑△Lsin0i • Yn=Y0+∑△Lcos0i
汽车定位导航系统
地图匹配
汽车定位导航系统
（二）GPS导航方法
• 美国73年开始经过20年时间、花费 200亿美元建成的定位系统。
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地面一个主控站、3个注入站、5个监测站
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用户设备：
• 凡具有GPS接收机的用户都可接收到GPS 信号，都可使用GPS 系统。
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GPS定位原理
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汽车GPS系统
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• 两种码制：P码（军用）S码（民用）
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GPS组成
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空间部分
• 24颗卫星（其中3颗备用）组成星座高度为 20200千米 分布在六条近圆轨道上，每条4颗
卫星，运行周期为11小时58分，这样保证 地球上任一地点都能接受到不少于4颗卫星 的信号。 每颗卫星上都装有精度为10E-13的精密原子 钟----导航精确时间系—GPS时。 卫星发射机以L波段双频1575.4MHz和1226.6
1、罗盘传感器 2、车轮转速传感器 3、陀螺仪
经航迹推算-------地图匹配完成导航
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1、罗盘传感器原理
无地球磁场作用时
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地球磁场作用时
• 当外部磁场H作用在输出线圈的右角时，使磁力 线变为不对称，输出电压随差值成比例变化。外 部磁场以ψ角加载时：Vx=KHcos ψ Vy=KHsin ψ ψ=arctan(Vy/Vx) ψ 表示了汽车的方 向。
汽车定位导航系统
《汽车导论》---专题八
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学习内容：
• 1、汽车定位导航概念 • 2、汽车定位导航方法 • 3、汽车定位导航系统
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现代汽车的综合信息系统
• 随着新型传感器和电子显示器件的 不断涌现 以及计算机技术的发展， 汽车仪表从原来只能显示传感器信 息，发展成为由多个ECU组成能够 对各种信息进行分析、计算、加工 处理的综合信息系统。
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一、汽车定位导航的概念
• 定位：给出汽车所在位置的相对或绝
对坐标。
• 导航：给汽车指示方向和路径信息。
导航需要定位，定位为了导航
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二、汽车的定位导航系统
• 汽车导航的种类： 1、自主导航 2、GPS导航 3、混合导航
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汽车导航系统如图所示：
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（一）、自主导航方法
• 主要采用三种传感器获得汽车行驶方向：
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2、车轮转速传感器
• 采用和ABS系统 相同的车轮转速 传感器
K为轮距、L为轴距
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3、气流率陀螺仪
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航迹推算
• Xn=X0+∑△Lsin0i • Yn=Y0+∑△Lcos0i
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地图匹配
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（二）GPS导航方法
• 美国73年开始经过20年时间、花费 200亿美元建成的定位系统。
• 最开始的目的是用于军事、现也民用。 不过采用不同码制