《GPS定位原理》课程教学资源（PPT课件讲稿）全球定位系统 Global Position System

全球定位系统 Global Position system

全球定位系统 Global Position System

概述 GPS是英文 Navigation Satellite Timing and Ranging/ G| obal Positioning Systen的缩写,意为利用卫星导航进行 测时和测距,以构成全球卫星定位系统。是美国国防部主要 为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航 和定位的需要而建立的。自1973年美国军方批准成立联合 计划局开始GPS的研究工作到1993年系统建成该工程历时 20年,耗资300亿美元,成为继阿波罗登月计划和航天飞 机计划之后的第三项庞大空间计划。它从根本上解决了人 类在地球上的导航和定位问题,在军事和工农业等领域得 到了广泛的应用。给导航和定位技术带来了巨大的变化

概述 GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging / Global Positioning System的缩写,意为利用卫星导航进行 测时和测距,以构成全球卫星定位系统。是美国国防部主要 为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航 和定位的需要而建立的。自1973年美国军方批准成立联合 计划局开始GPS的研究工作到1993年系统建成,该工程历时 20年，耗资300亿美元，成为继阿波罗登月计划和航天飞 机计划之后的第三项庞大空间计划。它从根本上解决了人 类在地球上的导航和定位问题，在军事和工农业等领域得 到了广泛的应用。给导航和定位技术带来了巨大的变化

GPS系统由三部分构成,分别为空间星座部分、 地面监控部分、用户设备部分。空间星座和地面 监控部分由美国国防部控制,用户使用GPS接收 机接收卫星信号进行高精度的精密定位以及高精 度的时间传递。目前 多颗GPS卫星已覆盖 了全球,每颗卫星均在不间断地向地球播发调制 在两个频段上的卫星信号。在地球上任何一点, 均可连续地同步观测至少4颗GPS卫星,从而保障 了全球、全天候的连续地三维定位,而且具有良 好的抗干扰性和保密性。因此,全球定位系统已 成为美国导航技术现代化的最重要标志,并且被 视为本世纪美国继阿波罗登月计划和航天飞机计 划之后的又一重大科技成就

GPS系统由三部分构成，分别为空间星座部分、 地面监控部分、用户设备部分。空间星座和地面 监控部分由美国国防部控制，用户使用GPS接收 机接收卫星信号进行高精度的精密定位以及高精 度的时间传递。目前，二十多颗GPS卫星已覆盖 了全球，每颗卫星均在不间断地向地球播发调制 在两个频段上的卫星信号。在地球上任何一点， 均可连续地同步观测至少4颗GPS卫星，从而保障 了全球、全天候的连续地三维定位，而且具有良 好的抗干扰性和保密性。因此，全球定位系统已 成为美国导航技术现代化的最重要标志，并且被 视为本世纪美国继阿波罗登月计划和航天飞机计 划之后的又一重大科技成就

GPS系统的特点 1、全球,全天候工作:能为用户提供连续,实时的三 维位置,三维速度和精密时间。不受天气的影响 2、定位精度高:单机定位精度优于10米,采用差分定 位,精度可达厘米级和毫米级 3、功能多,应用广:随着人们对GPS认识的加深, GPS不仅在测量,导航,测速,测时等方面得到更 广泛的应用,而且其应用领域不断扩大

GPS系统的特点 1、全球，全天候工作：能为用户提供连续，实时的三 维位置，三维速度和精密时间。不受天气的影响。 2、定位精度高：单机定位精度优于10米，采用差分定 位，精度可达厘米级和毫米级。 3、功能多，应用广：随着人们对GPS认识的加深， GPS不仅在测量，导航，测速，测时等方面得到更 广泛的应用，而且其应用领域不断扩大

GPS发展历程 无线电导航系统 ●罗兰-C ● Omega(奥米茄) ●多卜勒系统 卫星定位系统 ● NNSS子午仪系统 ●GPs ● GLONASS系统 ●双星导航定位系统(北斗一号) ●GNSS加俐略系统

GPS发展历程 ◼ 无线电导航系统 ●罗兰--C ● Omega（奥米茄） ●多卜勒系统 ◼ 卫星定位系统 ●NNSS子午仪系统 ●GPS ●GLONASS系统 ●双星导航定位系统（北斗一号） ●GNSS加俐略系统

GPS发展历程 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。 建设阶段。1993年底实用的GI GPS星座已经建成,之后根据计划更换失效的卫 星

GPS发展历程 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，表明GPS系统进入工程 建设阶段。1993年底实用的GPS网即（21+3） GPS星座已经建成，之后根据计划更换失效的卫 星

GPS发展历程 无线电导航系统 ●罗兰-C ● Omega(奥米茄) ●多卜勒系统 卫星定位系统 ● NNSS子午仪系统 ●GPs ● GLONASS系统 ●双星导航定位系统(北斗一号) ●GNSS加俐略系统

GPS发展历程 ◼ 无线电导航系统 ●罗兰--C ● Omega（奥米茄） ●多卜勒系统 ◼ 卫星定位系统 ●NNSS子午仪系统 ●GPS ●GLONASS系统 ●双星导航定位系统（北斗一号） ●GNSS加俐略系统

GLONASS系统 GLONASS是 GLOba| NAvigation Satellite System(全球导航卫星系 统)的字头缩写,是前苏联从80年代初开始建设的与美国GPS系统相 座、地面监测控制站和用户设备 部分组成。现在由俄罗斯空间局管理 GLONASS系统的卫星星座由24颗卫星组成,均匀分布在3个近圆形 的轨道平面上,每个轨道面8颗卫星,轨道高度19100公里,运行周 期11小时15分,轨道倾角64.8°。 与美国的GPS系统不同的是 GLONASS系统采用频分多址(FDMA)方 根据载波频率来区分不同卫星(GPS是码分 CDMA 码来区分卫星)。每颗 GLONASS卫星发播的两种载波的频 分别为L1=1,602+0.5625kMH)和L2=1246+04375kMHz),其 =1~24为每颗卫星的频率编号。所有GPS卫星的载波的频率是相 同,均为L1=157542MHz和L2=1227.6MHz GLONASS卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码:S码和P码 GLONASS系统从理论上有24颗卫星,但由于卫星使用寿命和资金紧 张等问题,实际上目前只有8颗。 GLONASS系统单点定位精度水平方向为16m,垂直方向为25m

GLONASS系统 GLONASS是GLObal NAvigation Satellite System(全球导航卫星系 统)的字头缩写，是前苏联从80年代初开始建设的与美国GPS系统相 类似的卫星定位系统，也由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三 部分组成。现在由俄罗斯空间局管理。 GLONASS系统的卫星星座由24颗卫星组成，均匀分布在3个近圆形 的轨道平面上，每个轨道面8颗卫星，轨道高度19100公里，运行周 期11小时15分，轨道倾角64.8°。 与美国的GPS系统不同的是GLONASS系统采用频分多址(FDMA)方 式，根据载波频率来区分不同卫星（GPS是码分多址（CDMA）， 根据调制码来区分卫星）。每颗GLONASS卫星发播的两种载波的频 率分别为L1=1,602+0.5625k(MHz)和L2=1,246+0.4375k(MHz)，其 中k=1～24为每颗卫星的频率编号。所有GPS卫星的载波的频率是相 同，均为L1=1575.42MHz和L2=1227.6MHz。 GLONASS卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码：S码和P码。 GLONASS系统从理论上有24颗卫星，但由于卫星使用寿命和资金紧 张等问题，实际上目前只有8颗。 GLONASS系统单点定位精度水平方向为16m，垂直方向为25m