GNSS伪距差分定位及其特色_GNSS卫星导航定位方法之二

GPS测量基本原理

1> 概述 测量学中有测距交会确定点位的方法。与其相似，无线电导航定位系统、卫星激光测距定位系统，其定位原理也是利用测距交会的原理定位。 就无线电导航定位来说，设想在地面上有三个无线电发射台，其坐标为已知，用户接收机在某一时刻采用无线电测距的方法分别测得了接收机至三个发射台的距离d1，d2，d3。只需以三个发射台为球心，以d1，d2，d3为半径作出三个定位球面，即可交会出用户接收机的空间位置。如果只有两个无线电发射台的话，则可根据用户接收机的概略位置交会出接收机的平面位置。这种无线电导航定位系统是迄今为止仍在使用的飞机船舶的的中导航定位方法。 近代卫星大地测量中的卫星激光测距定位也是应用了测距交会定位的原理和方法。虽然用于测距的卫星（表面安装有激光反射镜）是在不停的运动中，但总可以利用固定于地面上三个已知点上的卫星激光测距仪同时测定某一时刻至卫星的距离d1，d2，d3，应用测距交会的原理便可确定该时刻卫星的空间位置。如此，可以确定三可以上卫星的空间位置。如果第四个地面点上（坐标未知）也有一台卫星测距仪同时参与了测定改点到三颗卫星的空间距离，则利用所测定的三个空间距离可交会出该地面点的空间位置。 将无线电信号发射台从地面搬到卫星上，组成一颗卫星导航定位系统，应用无线电测距交会的原理，便可利用三个以上地面已知点（控制站）交会处卫星的位置，反之利用三颗以上的卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点（用户接收机）的位置。这便是GPS卫星定位的基本原理。 GPS卫星发射测距信号和导航电文，导航电文中含有卫星的位置信息。用户用GPS接收机在某一时刻同时接收三个以上的GPS卫星信号，测量出测站点（接收机天线中心）P至三颗以上GPS卫星的距离并解算出该时刻GPS卫星的空间位置坐标，据此利用距离交会法解算出测站P的位置坐标，如下图所示，设在时刻t i在在测站P用GPS接收机同时测出P点至三颗GPS卫星的距离ρ1，ρ2，ρ3，通过GPS电文解释出该时刻三颗GPS卫星的三维坐标分别为（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ），ｊ＝１，２，３。用距离交会的方法求解出Ｐ点的三维坐标（Ｘ，Ｙ，Ｚ）的观测方程为

第五章 GPS卫星定位基本原理

5.1 概述 测距交会确定点：无线电导航定位系统卫星激光测距定位系统 无线电导航定位：三已知点三维定位，两个已知点平面定位. 卫星大地测量中的卫星激光测距定位。利用地面上三个已知点上的卫星激光测距仪同时测定某一时刻至卫星的空间距离，从而来确定卫星的空间位置。 卫星定位的基本原理： 依据测距的原理：伪距法定位，载波相位测量定位，以及差分GPS定位。 根据待定点的状态分为：静态定位（绝对定位）和动态定位（至少有一台接收机处于运动状态）和相对定位。 利用测距码或载波相位均可进行静态定位，实际为减少误差，可利用载波相位观测值的各种线性组合（即差分）作为观测值，获得两点之间高精度的GPS基线向量（即坐标差）。 5.2伪距测量 伪距测量：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量测距离。由于卫星钟、接收机钟的误差以及无线电信号经过电离层和对流层中的延迟，实际测出距离ρ'与卫星到接收机的几何距离ρ有一定差值，因此

一般称量测出的距离为伪距。C/A 码伪距，P 码伪距。伪距法定位测量定位精度不高（P 码定位误差约为10m ，C/A 码定位误差为20-30m ），但因其具有定位速度快，是GPS 定位系统中进行导航定位的基本方法。作为载波相位测量中解决整波数不确定（模糊度）的辅助资料。 5.2.1 伪距测量 伪距测量的基本原理： 为什么采用码相关技术来确定伪距？ GPS 卫星发射的测距码是按照一定规律排列的，在一个周期内，每个码对应某一特定的时间。应该说识别出每个码的形状特征，即用每个码的某一标志即可推算出时延值τ进行伪距测量。但实际上每个码在产生过程中都带有随机误差，并且信号经过长距离传送后也会产生变形。所以根据码的某一标志来推算时延值τ就会产生很大的误差。因此采用码相关技术，在自相关系数MAX R =')(τ的情况下来确定信号的传播时间τ。由于测距码和信号在产生的过程中不可避免地带有误差，而且测距码在传播过程中还有变形，因而自相关系数往往不可能达到“1”，只能在自相关系数为最大的情况下确定伪距，此时基本对齐。 dt t t a t a T R T )()(1)(τττ'-?+-='?

AGPS定位基本原理浅析

AGPS定位基本原理浅析 位置服务已经成为越来越热的一门技术，也将成为以后所有移动设备(智能手机、掌上电脑等)的标配。随着人们对BLS(Based Location Serices，基于位置的服务)需求的飞速增长，无线定位技术也越来越得到重视。AGPS(Assisted GPS，A-GPS，网络辅助GPS)定位技术结合了GPS定位和蜂窝基站定位的优势，借助蜂窝网络的数据传输功能，可以达到很高的定位精度和很快的定位速度，在移动设备尤其是手机中被越来越广泛的使用。本文以GSM网络辅助GPS定位为例对AGPS的定位原理进行简单介绍。 AGPS定位基本机制 根据定位媒介来分，定位技术基本包含基于GPS的定位和基于蜂窝基站的定位两类(阅读本文前，建议先阅读《GPS定位基本原理浅析》和《GSM蜂窝基站定位基本原理浅析》两篇文章)。GPS定位以其高精度得到更多的关注，但是其弱点也很明显：一是硬件初始化(首次搜索卫星)时间较长，需要几分钟至十几分钟;二是GPS卫星信号穿透力若，容易受到建筑物、树木等的阻挡而影响定位精度。AGPS定位技术通过网络的辅助，成功的解决或缓解了这两个问题。对于辅助网络，有多种可能性，以GSM蜂窝网络为例，一般是通过GPRS网络进行辅助。 如上图所示，直接通过GPS信号从GPS获取定位所需的信息，这是传统GPS定位的基本机制。AGPS 中，通过蜂窝基站的辅助来解决或缓解上文提到的两个问题： 对于第一个问题，首次搜星慢的问题，根据《GPS定位基本原理浅析》一文的介绍，我们知道是因为GPS卫星接收器需要进行全频段搜索以寻找GPS卫星而导致的。在AGPS中，通过从蜂窝网络下载当前地区的可用卫星信息(包含当地区可用的卫星频段、方位、仰角等信息)，从而避免了全频段大范围搜索，使首次搜星速度大大提高，时间由原来的几分钟减小到几秒钟。

北斗卫星导航系统概述

北斗卫星导航系统概述 00钟恩彬 引言 自从 1960 年美国发射第一颗导航卫星并于1964年组成美国海军导航卫星系 统(NNSS)以来，导航卫星经过了从多普勒定位技术到伪码扩频测距定位，从间断、部分覆盖导航到全天候、全天时、全覆盖导航，从单纯广播式导航到通信导航融合 技术的发展，其中运行了近二十年的美国 GPS 系统是卫星导航技术发展 的结晶。随着卫星导航系统应用价值的不断扩展， GPS 也暴露了一些不足，比如，GPS 能够解决单一用户的精确定位导航问题，但由于它是广播式的导航，用户不能与导航卫星建立通信，定位信息不能传输给用户中心，这一缺点使得它若在战场上运用时虽然能给导弹导航，但不能向指挥中心回传打击效果。我国充分吸收 GPS 的经验，于上世纪 80 年代开始研究设计自己的卫星导航系统—北斗卫星导 航系统。截至目前，我国已经发射了 16 颗组网卫星，基本实现了亚太区域覆盖，我们很快就将用上国产的北斗终端设备了。在此背景下，本文将主要从北斗卫星导航系统的基本原理、与其它系统的比较两个方面简要介绍北斗卫星导航系统。 一、北斗卫星导航系统的基本原理 卫星定位说白了就是测出几颗卫星到定位点的距离，然后在建立的三维空间坐标系中以这些距离为半径画几个球，球的交点即为定位点的坐标，至于导航就是选定一个参考点，测算出它的坐标，引导用户到该参考坐标点就是导航。 关键的问题是如何测量出实时的距离，这就需要利用电磁波在卫星与用户之间的来回传播来测算。不过实际的系统远不止这么简单，例如必须保证发射和接受同步，这就好比要使卫星和用户接收机同时开始播放同一首歌，这时站在接收机旁的人会停到两个版本的歌声，滞后的就是来自卫星的歌声，这个时延乘上光速 c 即为卫星到定位点的距离，当然，这个时延的测量也必须用精准的时钟。为了保证这些，电磁波上必须加载复杂的导航电文。导航电文不是由卫星单独产生的，而要有地面主控站来控制完成，所以为了不受制于人，我国决定开发自己的卫星导航系统。 北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端组成，空间端包括 35 颗组网卫星，其中 5 颗为静止轨道 (GEO)卫星，地面端主要有主控站、注入站

卫星导航定位与车辆监控综述

卫星导航定位与车辆监控综述 1．概述 随着社会的发展和科学技术的进步，整个社会都希望利用新的技术来为生产、生活服务，提高生活质量。在卫星定位、通信等技术快速发展的促进下，车辆监控应运而生了。车辆监控系统是把全球卫星定位技术（GNSS）、地理信息系统（GIS）和现代通讯技术综合在一起的高科技系统。其主要功能是将任何装有GNSS接收机的移动载体的动态位置（经度、纬度和高度）、时间、状态等信息，实时地通过无线通信网传至主控基地中心，而后在具有强大地理信息处理和查询功能的电子地图上进行载体运动轨迹的显示，并能对载体的准确位置、速度、运动方向、车辆状态等用户感兴趣的参数进行监控和查询。 2.车辆监控产业发展状况 2.1国外发展情况 早在20世纪20年代，汽车行驶记录仪便伴随着汽车里程表而诞生。随着汽车工业的快速发展，记录仪开始在汽车运营中得到自发性的广泛应用。1953年，德国开始对客车和载重超过7吨的货车强制推广使用行驶记录仪，随后欧共体道路安全管理部门进行总结评估后，也实施了相关条例。而车载GPS导航系统则最早出现在德国宝马汽车公司在1994年生产的“7”系高级汽车上。 随着电子技术及互联网技术飞速发展，欧盟近年来逐渐发展了TACHONET（处理卡车转速计资料信息交换的通信设施）的概念，通过建立TACHONET通信网络，促进智能卡和数字式tachograph的信息在欧盟个成员国之间的及时交换和共享，进而促进对于长途运输及tachograph相关执法信息管理的便捷、高效。最终通过控制疲劳驾驶和超速，提高道路安全性，并确保驾驶员、货物承运人及其他交通方式的公平竞争。 在北美地区，美国、加拿大等国同样车辆监控在道路交通管理中的作用，但理解和做法有所不同。他们更注重汽车行驶记录仪在交通事故发生前后的数据记录功能，以及他在事故分析处理中的作用。 日本也在有关机动车的法律法规中规定了具体内容，明确了管理运营规则。 由此可以看出，国外在导航定位和车辆监控方面有着比较丰富的经验和成果，值得我们借鉴。 2.2国内发展情况 我国测量监控的历史可以追溯到20世纪80年代末，当时我国自主研发的数字式记录仪产品开发成功，我国开始在少数地区使用国内一些科研机构及企业自主研制的数字式记录仪。进入21世纪以来，随着我国的科技水平的进一步提升，国内生产的数字式记录仪在技术上已经比较成熟，并在以配套产品的使用上取得了成功的经验。

GPS定位原理介绍习题及答案解析(完整版)

14 全球定位系统（GPS）定位原理简介 一、填空题： 1、GPS接收机基本观测值有伪距观测值、载波相位观测值。 2、GPS接收机按用途分，可分为导航型接收机、测地型接收机、授时型接收机和姿态测量型接收机。其中测地型接收机，按载波频率又可分为单频接收机、双频接收机。 3、GPS接收机主要由GPS接收机天线、GPS接收机主机和电源三部分组成。 4、GPS定位是利用空间测距交会定点原理。 5、全球定位系统（GPS）主要由空间卫星部分、地面监控部分和用户设备三部分组成。 6、GPS卫星星座由 24颗卫星组成。其中21颗工作卫星， 3 颗备用卫星。工作卫星分布在 6 个近圆形的轨道面内，每个轨道上有 4 颗卫星。GPS工作卫星距离地面的平均高度是20200km。 7、地面监控部分按功能可分为监测站、主控站和注入站三种。 8、GPS接收机接收的卫星信号有：伪距观测值和载波相位观测值及卫星广播星历。 9、根据测距原理，GPS卫星定位方法有伪距定位法、载波相位测量定位和 G PS 差分定位。对于待定点位，根据接收机运动状态可分为静态定位和动态定位。根据获取定位结果的时间可分为实时定位和非实时定位。 10、在两个测站上分别安置接收机，同步观测相同的卫星，以确定两点间相对位置的定位方法称为相对定位。 11、载波相位相对定位普遍采用将相位观测值进行线性组合的方法。具体方法有三种，即单差法、双差法和三差法。 12、GPS差分定位系统由基准站、流动站和无线电通信链三部分组成。 13、GPS测量实施过程与常规测量一样包括方案设计、外业测量和内业数据处理三部分。 二、名词解释： 1、伪距单点定位----利用GPS接收机在某一时刻测定的四颗以上GPS卫星伪距及从卫星导航电文中获得的卫星位置,采用距离交会法求定天线所在的三维坐标. 2、载波相位相对定位----用两台GPS接收机，分别安置在测线两端(该测线称为基线)，固定不动，同步接收GPS卫星信号。利用相同卫星的相位观测值进行解算，求定基线端点在WGS一84坐标系中的相对位置或基线向量。当其中一个端点坐标已知，则可推算另一个待定点的坐标。 3、整周跳变----当GPS接收机在跟踪卫星进行载波相位测量过程中，若因某种原因引起对卫星跟踪短暂失锁，如卫星和接收机天线之间视线方向有阻挡物或接收机受到外界电磁干扰等，将造成载波相位整周观测值的意外丢失现象。这种现象称为整周跳变。 4、静态定位---进行GPS定位时，接收机的天线始终处于静止状态，用GPS测定相对于地球不运动的点位。GPS接收机安置在该点上，接收数分钟乃至更长时间，以确定其三维坐标，又称为绝对定位。 5、动态定位----进行GPS定位时，接收机的天线始终处于运动过程中，动态定位

全球卫星导航系统概述

全球卫星导航系统概述 介绍： 全球导航卫星系统（GNSS），也称为全球导航卫星系统，是一种空间无线电导航和定位系统，为用户提供地球上任何位置或近地空间的全天候3D坐标，速度和时间信息。它是一个虚拟概念，通常代表在太空轨道上运行的所有卫星导航系统的总称，并且没有统一的规划标准。 全球卫星导航系统目前包括GPS全球卫星导航，北斗卫星导航，GLONASS卫星导航和伽利略卫星导航系统以及其他导航系统。其中，美国GPS系统（Global Positioning System）是全世界最早部署实施的卫星导航系统，也是目前世界领先的卫星导航系统。现在，日本的QZSS准天顶卫星系统，印度的IRNSS区域导航卫星系统和其他区域导航系统也已经开始建立。北斗卫星导航系统和GLONASS现在在亚洲开放民用的使用权，尤其是北斗卫星系统，在民用领域的应用发展速度越发加快。卫星导航系统广泛用于航空，导航，通信，人员跟踪，消费娱乐，测绘，定时，车辆监控和管理，车辆导航和信息

服务。其发展趋势是为用户的实时应用提供高精度的服务。 卫星导航定位已成为衡量综合国力和世界科技发展水平的重要指标之一。借助卫星导航技术，人类可以进一步了解和改造世界。只有大力发展北斗卫星导航系统，才可以完成中国大国崛起的目的，确保实现中华民族的伟大复兴。 GPS导航系统： GPS导航系统是美国陆军，海军和空军在20世纪70年代联合开发的卫星导航系统。经过20多年的研究和实验，花费了300亿美元。早在1994年3月就已经基本形成了以24颗GPS卫星，全球覆盖率达98％的标准。该空间由18颗卫星和3颗主动备用卫星组成，均匀分布在距离地面20200km的6个轨道平面上。它可以在世界任何地方实现，可以随时同时观察4颗以上的卫星。 其地面控制系统由监测站，主站和地面天线组成。主控制站位于美国科罗拉多州的斯普林菲尔德。它收集卫星传输信息并计算卫星日历，相对距离和大气校正数据。 用户设备包括捕获和跟踪卫星的操作，测量伪距的变化率和接收

《卫星导航定位技术》课程教学大纲

《卫星导航定位技术》课程教学大纲 一、基本信息 二、教学目的与任务 通过本课程的理论学习及实践教学，达到如下教学目标：使学生了解卫星导航定位技术的科技前沿及发展趋势，掌握相关专业基础知识和基本理论,具有一定的GPS工程实践经验；能够设计及实施GPS相关的工程实验，并能分析其结果；了解卫星导航定位相关的国家及行业工程规范，并具备运用规范解决工程施工中遇到问题的能力；具备一定的组织管理能力，能够综合运用相关理论与技术，组织实施卫星导航定位相关的工程。 主要教学任务包括：了解卫星导航定位技术的产生和发展的过程；掌握GPS系统的组成和卫星信号结构；掌握GPS定位中的主要误差源以及消除削弱各种误差影响的方法和措施；掌握测定卫星到接收机间的距离的方法，掌握GPS定位的原理和各种定位模式及其工作原理等内容。重点掌握GPS静态定位的基本理论和方法，能够正确运用GPS仪器完成相关数据采集，能够使用GPS处理软件完成相关的数据处理；重点掌握RTK相关的理论及方法，能够应用GPS仪器完成相关的数据采集与处理。 三、教学内容与要求 (一) 绪论学时：4 主要内容：GPS的历史及其发展，GPS的特点和用GPS的限制与相应措施，GPS的组成，GPS测量的应用范围及GPS在我国的应用现状。 1、GPS定位技术的历史与发展、特点 2、GPS的组成及限制 3、GPS定位技术的应用 基本要求：掌握GPS的发展历史、GPS组成、特点、应用范围等，了解我国的GPS应用现状。 教学方式：课堂教学。

(二) GPS的坐标系统与时间系统学时：4 主要内容：坐标系统的类型，协议天球坐标，协议地球坐标系，地球坐标系的其他表达形式，大地测量基准及其转换，时间系统。 1、坐标系统 2、坐标系统及转换 3、时间系统 基本要求：掌握GPS坐标参考框架及时间参考框架等基本概念。 教学方式：课堂教学。 (三) 卫星运动的基础知识学时：4 主要内容：基础知识概述，卫星的无摄运动，GPS卫星的导航电文，GPS卫星的星历，GPS卫星的信号及其构成。 1、卫星的无摄运动 2、卫星的受摄运动及坐标计算 基本要求：掌握卫星无摄运动、受摄运动等基本概念，以及GPS位置坐标计算方法。 教学方式：课堂教学。 （四）GPS卫星的信号与导航电文学时：4 主要内容：GPS定位的基本观测量，是观测站（用户接收天线）至GPS卫星（信号发射天线）的距离（或称信号传播路径），它是通过测定卫星在该路径上的传播时间（时间延迟），或测定卫星载波相位在该路径上变化的周数（相位延迟）来导出的。这跟通常的电磁波测距原理相似，只要已知卫星信号的传播时间和传播速度，就可得到卫星至观测站的距离。 为了便于理解GPS定位的原理，这里将首先简要地介绍一下有关电磁波传播的基本知识及大气层折射的影响，然后，进一步说明有关GPS卫星的信号问题。 1、电磁波的传播 2、 GPS卫星的测距码信号 3、 GPS卫星的导航电文 4、 GPS卫星信号的构成 基本要求：了解GPS卫星导航电文的基本构成，信号编码、解码原理等内容。 教学方式：课堂教学。 (五) GPS定位基本原理学时：8 主要内容：GPS的观测量，是用户利用GPS进行定位的重要依据之一。主要介绍，利用GPS进行定位的基本方法和观测量的类型，并着重阐述与测码伪距和载波相位观测量相应的，观测方程及其线性化形式；GPS定位方法与观测量，伪距法定位，载波相位测量，整周跳变的探测及修复，整周未知数No的确定，载波相位测量的线形组合，静态相对定位测量。 1、 GPS定位的观测量 2、 GPS定位的观测方程 3、伪距法定位 4、载波相位法测量 5、整周跳变的探测与修复 基本要求：掌握GPS测量的基本方法、观测量、观测方程及其线性化表达等内容，了解整周模糊度概念及探测修复方法。 教学方式：课堂教学。 (六) GPS卫星导航学时：4 1、GPS卫星导航的概况； 2、GPS卫星导航原理

全球四大卫星导航系统概述与比较

全球四大卫星导航系统概述与比较 【摘要】美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯系统、欧盟伽利略定位系统和中国北斗卫星导航系统为联合国卫星导航委员会认定的全球卫星导航系统四大核心供应商。本文主要介绍了全球四大卫星导航系统的概况以及与目前应用最广泛的GPS系统的比较。 【关键词】卫星导航系统；功能；区别 0.前言 卫星导航系统是覆盖全球的自主地利空间定位的卫星系统，允许小巧的电子接收器确定它的所在位置（经度、纬度和高度），并且经由卫星广播沿着视线方向传送的时间信号精确到10米的范围内。卫星导航系统是重要的空间基础设施，为人类带来了巨大的社会和经济效益，对民生和国防产生深远的影响。 1.全球卫星导航系统概述 （1）全球定位系统（英语：Global Positioning System，通常简称GPS），又称全球卫星定位系统，是美国国防部研制和维护的中距离圆型轨道卫星导航系统。它可以为地球表面绝大部分地区（98%）提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。全球定位系统可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续精确的确定三维位置、三维运动和时间的需要。该系统包括太空中的24颗GPS卫星；地面上1个主控站、3个数据注入站和5个监测站及作为用户端的GPS接收机。最少只需其中3颗卫星，就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度；所能收联接到的卫星数越多，解码出来的位置就越精确。 该系统由美国政府于1970年代开始进行研制并于1994年全面建成。使用者只需拥有GPS接收机即可使用该服务，无需另外付费。GPS信号分为民用的标准定位服务和军规的精确定位服务两类。由于SPS无须任何授权即可任意使用，原本美国因为担心敌对国家或组织会利用SPS对美国发动攻击，故在民用讯号中人为地加入选择性误差（即SA政策）以降低其精确度，使其最终定位精确度大概在100米左右；军规的精度在十米以下。2000年以后，克林顿政府决定取消对民用讯号的干扰。因此，现在民用GPS也可以达到十米左右的定位精度。 GPS系统拥有如下多种优点：使用低频讯号，纵使天候不佳仍能保持相当的讯号穿透性；全球覆盖（高达98%）；三维定速定时高精度；快速、省时、高效率；应用广泛、多功能；可移动定位；不同于双星定位系统，使用过程中接收机不需要发出任何信号增加了隐蔽性，提高了其军事应用效能。 （2）GLONASS系统由苏联在1976年组建，现在由俄罗斯政府负责运营。该系统由卫星、地面测控站和用户设备三部分组成，目前的系统由21颗工作星和3颗备份星组成，分布于3个轨道平面上，每个轨道面有8颗卫星，轨道高度

全球定位系统概述

1.什么是全球定位系统（GPS） 全球定位系统（Global Positioning System - GPS）是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经近10年我国测绘等部门的使用表明，GPS 以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。 全球定位系统(Global Positioning System,缩写GPS)是美国第二代卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。和子午仪系统一样，全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。 按目前的方案，全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上（每轨道面四颗），轨道倾角为55度。卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（DOP）。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。 地面监控部分包括四个监控间、一个上行注入站和一个主控站。监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。主控站设在登堡空军基地。它对地面监控部实行全面控制。主控站主要任务是收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值。上行注入站也设在登堡空军基地。它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次，并在卫星离开注入站作用围之前进行最后的注入。 全球定位系统具有性能好、精度高、应用广的特点，是迄今最好的导航定位系统。随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断地开拓，目前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。 2.GPS如何定位 GPS接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息；用于预报未来几个月卫星所处概略位置的预报星历；用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历，精度为几米至几十米（各个卫星不同，随时变化）；以及GPS系统信息，如卫星状况等。 GPS接收机对码的量测就可得到卫星到接收机的距离，由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差，故称为伪距。对0A码测得的伪距称为UA码伪距，精度约为20米左右，对P码测得的伪距称为P码伪距，精度约为2米左右。 GPS接收机对收到的卫星信号，进行解码或采用其它技术，将调制在载波上的信息去掉后，就可以恢复载波。严格而言，载波相位应被称为载波拍频相位，它是收到的受多普勒频移影响的卫星信号载波相位与接收机本机振荡产生信号相位之差。一般在接收机钟确定

导航与定位概述

导航与定位概述 导航与定位已经深入到人们的曰常生活，但是导航与定位的含义经常被混淆，而且绝大多数教科书和文献也没有刻意区分这两个既有联系又有区别的概念。本文试图分别给出导航与定位的定义与内涵，讨论导航与定位的联系与区别，描述导航定位分类，简述导航与定位的交叉发展史。试图从学科发展、应用领域的发展讨论导航定位涉及的研究内容，侧重讨论导航与定位未来的重要研究方向。需要强调的是，本文只讨论一般意义的导航与定位，尽管卫星导航定位是重点描述内容，但不特指目前快速发展的卫星导航定位。 一、引言 定位是人类社会活动、经济活动、军事活动的重要支撑。高精度定位是地球科学研究的基础，内部地球物理、地壳运动、海洋活动、地震等都需要毫米级精度的定位；边界划分、土地测量、工程建设等需要厘米甚至毫米级精度的定位。日常生活中人们更需要连续实时导航定位。行人在陌生的城市、森林和无垠的沙漠戈壁需要导航、定位和定向，车辆行进在陌生的道路和城市需要参照、需要导航，舰船航行在浩瀚的海洋需要标志和定向指引，飞行器遨游太空也需要导航定位。 国防建设更离不开导航定位。军事行动、指挥平台、武器平台等都需要导航定位的支持。

导航定位是信息技术（information technology，IT)和数据技术(data technology，DT)开发与应用的基础。信息化社会中（无论是数字地球还是智慧城市），约80%的信息都与空间和时间有关。于是，导航定位所提供的三维位置、三维速度和时间信息是信息化建设的重要内容，也是数字地球、智慧城市建设十分重要的基础。 涉及导航与定位的著作、文献十分丰富，但是专门讨论定位与导航的区别、联系、发展历程的文献并不多。而且导航与定位概念经常混淆。此外，在全球卫星导航定位系统发展之前，导航与定位分别附属于不同学科。“定位”属于大地测量学科；“导航”尽管在航海、航空得到广泛研究和应用，但是它一般属于自动控制学科。卫星导航定位系统出现后，导航与定位的界限越来越模糊。从学科发展角度，严格的导航与定位的定义也需要加以规范化论述，尤其需要理清导航与定位的区别与联系，讨论其发展的关联性。 二、导航定位定义及其分类 “定位”指的是测定地面、海洋或空中一点相对于指定坐标系统的坐标。简言之，测定点的位置就叫定位。定位分为绝对定位(相对于指定坐标系统的位置)和相对定位(相对于其他点的位置）；定位可按单点进行位置测定，也可按整网的一部分进行测定。定位也分静态定位和动态定位，静态定位指的是载体在静止状态进行的定位，动态定位指的是载

卫星导航定位算法_常用参数和公式概要

《卫星导航定位算法与程序设计》课程 常用参数和常用公式一览 编制人：刘晖 更新时间：2010年10月29日 1、常用参考框架的几何和物理参数 1.1 ITRFyy 主要的大地测量常数 长半轴a=6.3781366×106m； 地球引力常数（含大气层）GM=3.986004418×1014 m3/s2； 地球动力因子J2=1.0826359×10-3； 地球自转角速度ω=7.292115×10-5 rad/s。 扁率1/f =298.25642； 椭球正常重力位U0=6.26368560×107 m2/s2； 赤道正常重力 e γ=9.7803278 m/s2； 光速c=2.99792458×108 m/s。 1.2 GTRF主要的大地测量常数 长半轴a=6.37813655×106 m； 地球引力常数GM=3.986004415×1014 m3/s2； 地球动力因子J2=1.0826267×10-3； 扁率1/f =298.25769。 1.3 WGS84（Gwwww）主要的大地测量常数 长半轴a=6.3781370×106 m； 地球引力常数（含大气层）GM=3.986004418×1014 m3/s2； 地球自转角速度ω=7.292115×10-5 rad/s。 扁率1/f =298.257223563； 椭球正常重力位U0=62636860.8497 m2/s2； 赤道正常重力 e γ=9.7803267714m/s2； 短半轴b=6356752.3142m； 引力位二阶谐系数 2,0 C=-484.16685×10-6； 第一偏心率平方2e=0.00669437999013； 第二偏心率平方 2 e'=0.006739496742227。 1.4 PZ90 主要的大地测量常数 长半轴a=6.378136×106m； 地球引力常数GM=3.9860044×1014 m3/s2； 地球大气引力常数 a fM=3.5×108 m3/s2；

GPS卫星定位基本原理

GPS卫星定位基本原理 本单元教学重点和难点 1、伪距测量的原理及其相应的技术； 2、载波相位测量的原理及其相应的技术； 3、绝对定位和相对定位的方法。 教学目标 1、熟悉伪距测量的原理及其相应的技术； 2、熟悉载波相位测量的原理及其相应的技术； 3、了解GPS绝对定位、相对定位和差分定位的含义； 4、了解三种定位的区别和相应的方法。 学习指导 本章介绍GPS测量原理，内容包括：GPS定位方法分类、GPS 观测量、动态绝对定位、静态绝对定位、动态相对定位、静态相对定位以及差分定位。教学目的是使学生掌握GPS定位的基本原理，为学习GPS测量误差、GPS接收机选购与检验、GPS网的设计、GPS 选点、观测和数据处理打下理论基础。 本章内容的特点是概念多、理论多、公式多，不涉及技能训练。学习时重点掌握GPS定位的基本原理、GPS定位方法分类、GPS观测量、绝对定位、精度衰减因子、整周未知数、整周跳等基本概念，测码伪距动态绝对定位和测相伪距动态绝对定位、静态绝对定位、相对定位、RTK、网络RTK等基本原理。对于教材中的公式推导过程不要求掌握，但对公式推导的结论应当理解并熟练掌握。如观测方程和定位精度评价公式，应能结合误差传播定律从中看出影响定位精度的各种因素，并能通过以后章节学习，掌握相应的测量方法、减弱

各种误差影响以提高测量精度的措施。 本章主要介绍GPS 卫星定位的基本原理与定位方法分类；GPS 定位所依据的伪距观测量；在测码伪距观测量和测相伪距观测量的基础上，讨论了静态和动态绝对定位原理以及相对定位和差分定位原理。 GPS 定位原理概述 1． GPS 定位原理 测量学中的交会法测量里有一种测距交会确定点位的方法。与其相似，GPS 的定位原理就是利用空间分布的卫星以及卫星与地面点的距离交会得出地面点位置。简言之，GPS 定位原理是一种空间的距离交会原理。 设想在地面待定位置上安置GPS 接收机，同一时刻接收4颗以上GPS 卫星发射的信号。通过一定的方法测定这4颗以上卫星在此瞬间的位置以及它们分别至该接收机的距离，据此利用距离交会法解算出测站P 的位置及接收机钟差δt 。 图3-1 GPS 定位原理 如图3-1，设时刻i t 在测站点P 用GPS 接收机同时测得P 点至四颗GPS 卫星S 1、S 2、S 3、S 4的距离1ρ、2ρ、3ρ、ρ4，通过GPS 电文解译出四颗GPS 卫星的三维坐标() 4,3,2,1,,,=j Z Y X j j j ，用距离交会的方法求解P 点的三维坐标()Z Y X ,,的观测方程为： ()()()()()()()()()()()()???????????+-+-+-= +-+-+-= +-+-+-= +-+-+-=t c Z Z Y Y X X t c Z Z Y Y X X t c Z Z Y Y X X t c Z Z Y Y X X δρδρδρδρ24242424232323232222222221212121

卫星导航定位技术概述

卫星导航定位技术概述 ?卫星：围绕行星运转的物体，这里指人造地球卫星。 ?卫星通信：地球上包括地面、水面和低层大气中的无线电通信站之间利用人造地球卫星作中继站而进行的通信。 ?导航：通过实时测定运载体在行进途中的位置和速度，引导运载体沿一定航线经济而安全地到达目的地的技术。 ?要实现导航，必须首先实现定位，即精确确定当前所在的位 置。只有先定位，才能确定目的地的方向，即实现定向。 ?导航定位的发展： 推算定位－天文导航－惯性导航－无线电导航

导航系统 ?推算定位系统（Dead Reckoning Systems） ?通过航行的方向和距离来推算其所在位置。 ?惯性导航系统（Inertial Navigation System） ?根据牛顿提出的相对惯性空间的力学定律，利用陀螺、加速度 计等惯性元件感受运动载体在运动过程中的加速度。然后通过 计算机积分运算，从而得到运动载体的位置和速度等信息。 ?优点是不依赖外界导航台和电磁波的传播，因此应用不受环境 限制，包括海陆空及水下。隐蔽性好，不可能被干扰，生存能 力强。此外，还可以产生包括载体三维位置、三维速度与航向 姿态的多种信息。然而，它的垂直定位信息不好。

无线电导航系统 ?基本原理 ?根据电磁波在理想均匀媒介中按直线传播，且速度为常数， 并在任两种媒质介面上一定产生反射，入射波和反射波同在 一铅垂面内的特性，进行导航定位。 ?优点： ?电磁波的传播基本上不受昼夜、气候、距离的影响； ?可对空中、海上与地面的各种运动载体进行定位、导航。 ?测量快、准确度高、可靠性高。 ?缺点： ?电磁波难免受外界干扰

北斗卫星导航系统简介与概述

北斗卫星导航系统简介与概述 2013年08月17日?北斗导航资讯?共1511字?字号小中大?暂无评论 一、概述 北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的 自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。 北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容 二、发展历程 卫星导航系统是重要的空间信息基础设施。中国高度重视卫星导航系统的建设，一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我 国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。 为更好地服务于国家建设与发展，满足全球应用需求，我国启动实施了北斗卫星导航系统建设 （一）北斗双星定位系统： 2003年5月建成；三颗地球同步轨道卫星36,000km；卫星寿命5年；主动式定位,有源定位 下行S波段，上行L波段；二维定位、授时、短报文服务、广域增强军民两用系统；被动式定位,无源定位。 特点： 具有定位、授时、短报文通信多种功能；可用于发布广域差分信息；军民两用系统。