GPS浮标系统图
第一章绪论 第二节导航定位卫星及其星座
GPS测量定位技术
一、GPS卫星及星座
GPS系统主要是为美国海陆空三军服务的，它具有广 泛的军事用途，例如，为地面部队迅速行动指明方位， 为核潜艇导航，为弹道导弹导航，检测全球核爆炸，摄 取全球性的军事情报，反潜艇，反导弹等等。因此， GPS卫星的内部设备复杂而繁多，例如，为了战略部队 的应急通讯，美国在GPS卫星上安装战略通信机，其重 量达16.03㎏，体积为0.0124m3，采用240-272MHZ、 318-400MHZ和7900-8000MHZ的微波信号，辐射功率 为20W。
GPS测量定位技术
二、前苏联GLONASS全球卫星导航系统
1.卫星星座 GLONASS卫星星座的轨道为三个等间隔椭圆轨道，轨 道面间的夹角为120°，轨道倾角64.8°，轨道的偏心率为 0.01，每个轨道上等间隔地分布8颗卫星。卫星离地面高 度 为 19100km ， 运 行 周 期 为 11 小 时 15 分 。 由 于 GLONASS卫星的轨道倾角大于GPS卫星的轨道倾角，所 以在高纬度（50°以上）地区的可视性较好。 每颗GLONASS卫星上装有铯原子钟，以产生高稳定的 时标，并向所有星载设备提供同步信号。星载计算机将从 地面控制站接收到的信息进行处理，生成导航电文向地面 的用户广播。
GPS测量定位技术
第一章 绪论
•学习目标 •第一节 卫星大地测量及其发展 •第二节 导航定位卫星及其星座 •第三节 GPS在国民经济建设中的应用 •本章小结 •思考题与习题
GPS测量定位技术
第一章 绪论
学习目标
•了解GPS系统的构成，卫星的个数及寿命，卫星的 运行周期及发射功率，原子钟的精度，定位信号频 率。GPS的地面控制系统和截止2003年10月，目前GPS在轨工作卫星为28颗，其中 17号星在2003年6月6日至7月23日期间列为不健康状况，7 月9日其星钟从Cs4转为Rb2，卫星移到D6星位上又开始正 常运行。现在工作的卫星编号从1号至31号之间，只有12号、 19号、22号为空缺。28颗卫星中有3颗为BLOCKII卫星，17 颗为BLOCKIIA卫星，8颗为BLOCKIIR卫星，正在用铯钟(Cs) 运行的有11颗卫星，其余均用铷钟(Rb)，在1993年11月22 日启用的卫星达15颗，即工作差不多十年以上的卫星数目 过半数，最早的一颗卫星还是1989年6月发射的。原先21号 星是1990年8月2日发射的，去年9月25日出现异常情况， 于2003年1月27日宜布退出服务，现已为2003年3月31日 发射的卫星所接替，后者在4月12日投入正式服务。
第4章_长基线水声定位系统(LBL)汇总
T2
t2
t1 2
F3 T1＝t1/2
T2
F4
R2 c T2
应答器与TTS的距 离（多个）
8
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几种应用模式
舰船导航模式－－简化模型
F3 R1i
F4
F3 F4
9
由于被定位目 标（水面船） 到应答器的单 程传播时间的 求解方法一样。 因此，可以简 化表示。
图中船上问答 机询问信号用 F3表示（通常 只有一个频 率），应答器 回答信号用F4 表示（实际上 有几个应答器 就有几个回答 频率）。
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几种应用模式
长基线有缆潜器（TTS）导航模式
母船上只有接收机，TTS上装有问答机。 定位对象为TTS 求TTS与T的斜距R2 工作过程
设：接收时刻t1、t2 单程传播时间T1、T2 则，
T2
1 2 t2
1 T1 t1 2 t2
问答机
t1 t2 T2
F3
R2 cT2 R1 cT1
4
换插图？？
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引言
本章要解决的问题
本章主要研究利用海底应答器的长基线水声定位系统， 利用无线电浮标的长基线系统基本原理是相同的。
长基线系统的几种应用模式(定位解算时，依定位模 式的不同获取水声传播距离的方式也有所不同。)
海底应答器的标校（定位系统的阵元为应答器，因此 应答器的位置测量精度对定位精度有直接影响）
基线安装的位置：海底
特点：利用海底应
定位方法：长基线利用海底应答器阵来确定载体的位置 答器阵来确定载体
记录询问时刻和各应答器应答信号到达时刻
的位置----相对于
位置坐标：定位的坐标是海底应答器阵的相对坐标 海底应答器阵的相
浅谈大型航标船浮标作业时的船舶操纵
浅谈大型航标船浮标作业时的船舶操纵曹 盛（交通运输部东海航海保障中心宁波航标处，浙江宁波 315200）轮为例，针对航标作业特点，浅谈大型航标船在各种条件下设标、撤标和起吊更换等作业时的船舶操纵，旨在分享大型航标船操纵经验，助力提高航标维护效率，提升航标服务质量，提供过往船舶精准助航服务，为水上交通强国建设贡献星火之力。
1 浮标作业条件的基本特点1.1 浮标设置定位精度要求高浮标是帮助引导船舶航行、定位和标示碍航物与警告的人工标志。
其设置的位置正确与否，直接影响到船舶的航行安全，所以我们对浮标设置的位置精确度要求非常高。
一般浮标在海上漂浮旋回时的位置不得超出其设计位置点50 m 的范围，因此要求浮标链系下面的沉石其投放点准确度一般在20 m以内，因为连接浮标与沉石的锚链还存在着一定的长度，使浮标漂浮在水面存在着一定的旋回半径。
如果在港内设置浮标，因港内航道狭窄，精度要求更高，沉石投放点准确度一般要求在5～10 m以内。
因此作业船舶操纵的好坏对浮标沉石抛设点的准确与否是有直接关联的。
1.2 浮标设置点距离危险物较近沉船标、孤立危险物标和方位标这类浮标其作用都是指示船舶远离危险物或浅滩和暗礁之类的，这些标志的设置一般是尽可能地靠近危险物以更好的表明危险物的准确位置，有的甚至设置在礁石上面。
以沉船标为例，其设置的位置一般是距沉船150～200 m，而大型航标船本身的船长就在70～80 m之间，这对航标作业的船舶操纵来说是有相当有难度的。
1.3 船舶横摇对浮标作业的影响浮标主要由航标灯、浮体、沉石、以及连接浮体与沉石的锚链组成。
常用的直径为2.4 m的灯浮其自身重量就达到5 t多，且配套的沉石每块也有5～7 t，所以当船上的吊机在起吊5 t多的灯浮或沉石时，如果船舶发生横摇，物体就会不可避免地在空中来回摇荡，靠人力是很难控制的，这将对海上的浮标作业会带来安全风险，所以船舶的横摇直接影响到浮标作业设施和人员的安全。
麦哲伦GPS说明书
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1 这是一个优秀的导航产品，但不可代替其它越野识途比赛的所需产品，也不可做比赛公证。
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2 全球定位系统（gps）由美国政府控制，它单独负责系统的精度和维护。
现有的定位精度为不大于10 米。
3 应配套使用magellan 公司提供的专用电缆和天线，用其它电缆和天线可能会导致定位精度下降、导航仪损坏，由此造成的后果不在产品保修之列。
4 无需每次使用都进行初始化设置，只有当导航仪在第一次使用、卫星星历丢失，或在关闭的情况下移动了300 公里以上的时候才需要初始化；严禁浸泡。
5 请务必认真阅读本手册，以免由于使用不当，给您的安全带来威胁。
对于专业用户，手册的某些部分可能需要与英文手册配合使用，请注意参考。
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这本手册是gps315 和gps320 的使用手册。
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其中gps320 的城市数据库分为三个区域（北/中/南美洲、欧洲和非洲、澳大利亚和亚洲），依据不同的城市数据库，销往不同国家和地区。
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gps 知识介绍一、gps 定位系统构成gps 是global positioning system 的缩写，即全球卫星定位系统。
它是由空间站、地面站和用户三部分组成。
GPS定位计算
程学院 图5-1 动态定位 工 动态定位具有很多特点：
（1）用户多样性：动态定位的用户可包括地面行驶的车辆、水中航行的舰船和空中飞 行的航空航天器等等。
子 （2）速度多异性：根据运动载体的运行速度，GPS 动态定位分为低动态、中动态和高
动态三种定位形式。运动速度为几米/秒到几十米/秒时称为低动态定位。当运行速度为 100m/s 到 1000m/s 时称为中动态定位。当载体的运动速度在 1km/s 以上时，称为高动态定
院 测定距离的问题。 本章中提到的距离测量主要有两种方法：一种是测量 GPS 卫星发射的测距码信号到达 用户接收机的传播时间，即伪距测量；另一种则是测量具有载波多普勒频移的 GPS 卫星载 波信号与接收机产生的参考载波信号之间的相位差，即载波相位测量。通过对 4 颗或 4 颗以
学 上的卫星同时进行伪距或相位的测量即可推算出接收机的三维位置。 在 GPS 定位中，观测方程主要用来描述观测值与位置参数之间的函数关系。具体地说， 在卫星时钟基本频率驱动下产生的 GPS 信号，离开卫星发射天线，穿越大气层，通过接收
已知的卫星位置，采用空间距离交会的方法求得接收机天线所在点的三维坐标。所测伪距就
是由卫星发射的测距码信号到达 GPS 接收机的传播时间乘以光速所得出的测量距离。由于
卫星时钟、接收机的误差以及无线电信号经过电离层和对流层中的延迟等因素的影响，实际 测出的距离 ρ′ 与卫星到接收机天线的几何距离 ρ 有一定的差值，因此一般称测量出的距离
子 的 GPS 卫星测距码完全对齐，延迟时间τ ′ 即为 GPS 卫星信号从卫星传播到接收机所用的时
间τ ，卫星至接收机的距离即为τ ′ 与 c 的乘积。 伪距测量原理如图 5-4 所示，自相关系数 R(τ ′) 的测定由接收机锁相环中的相关器和积
欧洲伽利略卫星导航系统进展中
欧洲伽利略卫星导航系统进展中徐芏月2伽利略系统进展2.1空间段2.1.1伽利略卫星星座伽利略卫星星座由30颗卫星组成（见图3）。
这些卫星均匀分布在3个中高度地球轨道上，其星座构形为Walker27/3/1，并有3颗在轨备份星。
卫星轨道高度为23616km,轨道倾角为560,设计寿命20年。
伽利略卫星(见图4）的尺寸为2，7m xl.2m xl.lm,太阳电池翼展开跨度13m, 发射质量700kg，功率1.6kW，主要有效载荷包括质量为130kg、功率为900W的导航载荷和质量为15kg、功率为50W的搜救转发器。
伽利略卫星发送连续的测距码和导航数据，即使在恶劣情况下，时钟坐标和导航数据每lOOmin上行注入一次，完好性数据每秒钟上行注入一次。
伽利略卫星提供10个右圆极化的导航信号和1个搜救信号。
依据国际电联的规定：导航信号分别在分配的无线电导航卫星系统频段1164~1215MHz、 1260—1300MHz和1559—1591MHz 内发射：搜救信号将在一个紧急服务预留频段( 1544—1545MHz)内广播。
系统采用码分多址( CDMA)扩频技术，各卫星以相同的频率发射信号。
伽利略卫星射频信号的调制除了采用传统的BPSK调刮技术外，还采用一种新的调制技术——二元补偿载波BOC调制。
与BPSK相比，这种调制方式具有较好的抗多路径效应、降低码噪声和易于信号跟踪等优点，将成为未来卫星导航与通信系统信号的有效调制手段。
2.1.2伽利略卫星有效载荷(1)导航有效载荷导航有效载荷主要包括：①授时系统：②信号产生子系统，对载波频率进行格式化、编码和调制；③无线电频率子系统，放大调制载波；④天线子系统，向用户发送导航信号；⑤C频段数据接收系统，负责接收导航电文和完好性数据。
其中，授时系统由星载原子钟以及相对应的功分器、功率合成器、频率分配网络、二次电源模块和锁相环( PLL)电路等部件构成。
星载原子钟是卫星授时系统的核心，包括2台铷钟和2台氢脉泽钟。
河北科学技术进步奖原位水质监测系统
2017年度河北省科技进步奖公示项目名称：原位水质监测系统推荐单位：石家庄高新技术开发区科技局项目简介：长期以来，我国的水质监测多采用人工采样到实验室进行分析的办法，监测周期长，监测结果存在滞后性，无法及时、准确地反映水质污染变化，难以适应现代地表水水质保护的要求。
近几年水质自动在线监测系统的研制取得了很大发展，在地表水监测中得到了广泛应用，我国的水质自动监测站的建设也取得了一定的进展，已建成了上百个水质自动监测站。
但是，目前已建成的水站水质监测系统均使用大型分析仪器，体积庞大，造价高，安装方式为岸边式或固定式，监测地点受到限制，无法实现长距离大面积水体的自动监测。
以浮标为载体的原位水质监测系统是化学分析仪器和各种水质传感器的集成，并结合了现代化的数据采集处理技术、数据通信及定位技术、浮标设计及制造技术，是实现环境水质监测自动化、网络化、在线原位监测的有效技术手段。
目前浮标水质监测系统在海洋污染监测和海洋水产养殖等领域已得到了广泛应用。
但是，该平台在湖泊、河流、水库等水体的监测预警领域应用还是很少见，在国内，适用于我国地表水水体的浮标式水质监测系统的研究还处于初级阶段。
同时，与原位水质监测系统配套的水质原位监测仪器，尚处于研究阶段，市场上的产品大都不成熟。
本项目研制了一种无人值守的原位水质监测系统，以浮标为载体，搭载多种长期水质监测的传感器和原位在线测定仪，包括水质五参数、营养盐、重金属等监测参数，用于湖泊、水库、河流等水体的大面积、多参数原位自动监测，利用现代无线通信技术将数据传输到后方监控平台，及时掌握主要流域、重点断面水体的水质状况，实现对水体水质的原位在线监测预警。
同时研制了基于顺序注射技术的原位营养盐及重金属在线监测仪，可监测总磷、总氮、氨氮、六价铭等参数，具有体积小、功耗低、试剂用量少、维护周期长等特点，能够满足浮标站的需求。
项目成果已陆续安装至岗南水库、南水北调中线工程等项目，为当地水体水质安全预警，起到积极作用。
argo浮标的工作原理
Argo浮标的工作原理1. 引言Argo浮标是一种用于监测全球海洋和大气变化的自动浮标系统。
它由一系列浮标组成，能够在全球范围内收集海洋和大气数据，并将这些数据传送回地面站点。
Argo浮标系统的工作原理基于浮标的漂浮和下潜，以及传感器的数据采集和无线传输。
2. 浮标的漂浮和下潜Argo浮标包括一个浮标主体和一个浮标球astounding-barrier。
浮标主体通常由聚氨酯材料制成，具有良好的浮力和耐腐蚀性能。
浮标球则是一个空心球体，通过一个绳子连接到浮标主体上。
浮标的漂浮和下潜是通过控制浮标球的空气压力来实现的。
当浮标需要漂浮时，浮标球内部的空气压力与周围水体的压力相平衡，使得浮标浮在水面上。
当浮标需要下潜时，浮标球内部的空气压力被增加，使得浮标重于水体，并向下沉入海洋中。
浮标的漂浮和下潜是通过一个电动机和一个压力传感器来控制的。
电动机控制浮标球内部的空气压力，压力传感器用于监测浮标球内部的压力变化。
根据压力传感器的反馈信号，电动机可以调整浮标球的空气压力，从而控制浮标的漂浮和下潜。
3. 数据采集和传输Argo浮标系统通过一系列传感器来采集海洋和大气数据。
这些传感器包括温度传感器、盐度传感器、压力传感器和光学传感器等。
这些传感器安装在浮标主体上，可以测量海洋和大气的各种参数。
温度传感器用于测量海洋和大气的温度，盐度传感器用于测量海洋的盐度，压力传感器用于测量海洋的压力，光学传感器用于测量海洋的光照强度。
这些传感器通过电缆连接到浮标主体上的数据采集系统。
数据采集系统负责将传感器采集到的数据进行处理和存储。
数据处理包括数据的滤波、校准和校验等操作，以确保数据的准确性和可靠性。
数据存储则将处理后的数据保存在浮标主体的存储器中，以备后续传输。
数据传输是Argo浮标系统的关键部分。
浮标主体上配备了一个无线通信模块，用于将采集到的数据传输回地面站点。
数据传输可以通过卫星通信、海底电缆或近岸无线网络等方式进行。
AUV拖曳GPS浮标系统仿真研究
AUV拖曳GPS浮标系统仿真研究
杜晓旭;宋保维;胡海豹;毛昭勇;邵成
【期刊名称】《西北工业大学学报》
【年(卷),期】2008(026)001
【摘要】提出了一种运用拖曳GPS浮标进行自主水下航行器(简称AUV)辅助导航的方案,运用达朗伯原理建立了拖缆的三维运动数学模型,在确定边界条件的基础上,对AUV拖曳GPS浮标系统的运动进行了仿真,得出了拖缆在水中的姿态、拖缆上的张力分布,并对不同速度下拖缆对AUV的作用力进行了对比,具有一定的工程实用价值.
【总页数】5页(P88-92)
【作者】杜晓旭;宋保维;胡海豹;毛昭勇;邵成
【作者单位】西北工业大学,航海学院,陕西,西安,710072;西北工业大学,航海学院,陕西,西安,710072;西北工业大学,航海学院,陕西,西安,710072;西北工业大学,航海学院,陕西,西安,710072;西北工业大学,航海学院,陕西,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TP39
【相关文献】
1.拖曳式浮标海面尾迹图像仿真研究 [J], 刘岩;王永生;刘翠海;孙华庆;郝晓虎
2.一种基于单移动GPS智能浮标的AUV导航方法 [J], 张加全;刘明雍;李闻白
3.GPS系统仿真和软件GPS接收机的研究 [J], 杨俊;武奇生
4.单测试质量无拖曳卫星无拖曳及姿态系统仿真及其控制研究 [J], 李洪银;胡明
5.面向AUV自主回收的拖曳装置水动力特性研究 [J], 唐东生;谷海涛;冯萌萌;孟令帅;陈佳伦;高伟
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差分GPS水下定位系统的解析法分析
关 键词 卫星定位系统 ； 水下定位系统 ； 智能浮标； 网形分析； 解析法
中图分 类 号 ：２ ７ Ｐ２
文献 标识 码 ： Ａ
ＵＮＤＥＲＷ ＡＴＥＲ ＰｏＳ ＴＩ Ｉ ｏＮＩ ＮＧ ＹＳ Ｓ ＴＥＭ ’ Ｓ ＢＡＳ ＥＬＩ ＮＥ ＮＥＴＷ ＯＲＫ ＡＮＡＬＹＺＩ ＮＧ ＢＡＳ ＥＤ ｏＮ ＡＮＡＬＹＴＩ ＣＡＬ Ｍ ＥＴＨｏＤ
ｒ ｓ ｌ ｆｔ ｅ ｓ ａｉ ｌ ｉｔｉ ｕｉ ｎ ｏ ｅ ａ ｃ ｒ ｃ ｂ ａ ｎ ｄ ａ ｔｒｔ ｅ ｈ ｐ ｒ ｏ ｉ ｐ ｓｔ ｎ ｎ ｄ ｌ ｈ ｗ ｔ ａ ｅｅ ｅ — ｅ ｕ ｔ ｏ ｐ ｔ ｓｒ ｔ ｆｔ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ｔ ｉ ｅ ｆ ｈ ｙ ｅ ｂ ｌ ｏ ｉ ｏ ｉ ｇ ｍｏ ｅ ｏ ｈ ｔｔ ｒ ｘ ｓ ｈ ａ ｄ ｂ ｏ ｈ ｅ ｃ ｉ ｓ ｈ
ｉｔ ｉｔ ｃ ｒ ａ ｉ ｉｈ ｔ ｙ ｅ ｂ ｌｃ ｉｔ ｒｅ ｔｏ ｇ ｒｔ ｍ ｃ ｍｅ ｎ ｔ ｂｌｔ ｂ ｆ ｔｅ ｂａ ｅｉ ｅ ｄ ｓｒｂ ｔｏ ｓｓ ｄ ｓｉ ｔａ ｅ ｎ ｗｈ ｃ ｈｅ ｈ ｐ ｒ ｏ ｉ ｎ ｅ ｓ ｃｉ ｎ ａ ｏ ｈ ｂｅ ｏ ｓ ｉ ｓａ ｉ ｙ， ｕｔｉ ｈ ｓ ｌ ｉｔ ｕ ｉｎ ｎ ｌ ｉ ｉ ｎ ｉ
第２ 卷 第６ ８ 期
２０ ０ ８年 １ ２月
大 地 测 量 与 地 球 动 力 学
Ｊ ＲＮＡＬ Ｏ ＯＵ Ｆ ＧＥＯＤ Ｓ Ｄ Ｇ Ｅ Ｙ ＡＮ Ｅ０Ｄ ＹＮＡＭＩ Ｓ Ｃ
Ｖ １２ ． ０ ． ８ Ｎｏ ６
Ｄｅ ．， ０ ｃ ２０ ８
文章编 号 ：６ １ ４ ２ ０ ） ６ ０ －６ １７ ３９ ２（０ ８ ０ ￣１ １ ０
表达式 ， 推导 了水面基线 网的网形 、 基线精度 以及水 声距 离测量 精度 分别对定 位结果 影响 的表达式 。双 曲线定 位