第四讲GNSS卫星导航定位系统解析课件.ppt

主讲：郭玉珍主讲：郭玉珍 GNSSGNSS的全称的全称 GNSSGNSS是是Global Navigation Satellite SystemGlobal Navigation Satellite System的缩写的缩写，译译为为全球卫星导航系统和全球导航卫星系统全球卫星导航系统和全球导航卫星系统 泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的的，如美国的GPSGPS、俄罗斯的、俄罗斯的GlonassGlonass、欧洲的、欧洲的GalileoGalileo、中国、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如美国的的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如美国的WAASWAAS（广域增强系统）、欧洲的（广域增强系统）、欧洲的EGNOSEGNOS（欧洲静地导航重叠系统）（欧洲静地导航重叠系统）和日本的和日本的MSASMSAS（多功能运输卫星增强系统）等，还涵盖在建和（多功能运输卫星增强系统）等，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统以后要建设的其他卫星导航系统2G GGNSNSNSS S S能为我们提供什么能为我们提供什么能为我们提供什么能为我们提供什么能为我们提供什么能为我们提供什么高精度、全天时、全天候的定位、导航和授时服务高精度、全天时、全天候的定位、导航和授时服务3GNSSGNSSGNSS包括的定位系统有哪些包括的定位系统有哪些包括的定位系统有哪些包括的定位系统有哪些包括的定位系统有哪些包括的定位系统有哪些 vGPSGPS卫星全球定位系统卫星全球定位系统vGLONASSGLONASS全球导航卫星系统全球导航卫星系统v北斗卫星导航系统、北斗卫星导航系统、vGalileoGalileo卫星导航定位系统卫星导航定位系统vQZSSQZSS准天顶卫星系统准天顶卫星系统vIRNSSIRNSS印度区域导航卫星系统印度区域导航卫星系统 vWAASWAAS广域增强系统广域增强系统vEGNOSEGNOS欧洲静地卫星导航重叠系统欧洲静地卫星导航重叠系统vDORISDORIS星载多普勒无线电定轨定位系统星载多普勒无线电定轨定位系统vPRAREPRARE精确距离及其变率测量系统精确距离及其变率测量系统vGAGAN GPSGAGAN GPS静地卫星增强系统静地卫星增强系统4GNSSGNSSGNSS是由谁开发的是由谁开发的是由谁开发的是由谁开发的是由谁开发的是由谁开发的 系统系统开发国家或部开发国家或部门门研发时间研发时间覆盖覆盖区域区域GPSGPS美国国防部美国国防部19731973年开始年开始方案论证（方案论证（1974197819741978年）年）系统论证（系统论证（1979198719791987年）年）生产试验（生产试验（1988199319881993年）年）全球全球GLONASSGLONASS前苏联研发，前苏联研发，19961996年由俄罗年由俄罗斯接替斯接替19821982年开始年开始全球全球5GNSSGNSSGNSS是由谁开发的是由谁开发的是由谁开发的是由谁开发的是由谁开发的是由谁开发的 系统系统开发国家开发国家或部门或部门研发时间研发时间覆盖区域覆盖区域GalileoGalileo 欧盟欧盟19781978年方案认证和初步设计阶年方案认证和初步设计阶段段定义阶段定义阶段开发阶段开发阶段部署阶段部署阶段商业运行阶段商业运行阶段全球全球COMPASSCOMPASS 中国中国19851985年提出，年提出，19941994年年1 1月立项月立项研制建设研制建设试验阶段试验阶段20122012年覆盖亚太地区年覆盖亚太地区20202020年建成全球卫星导航系统年建成全球卫星导航系统北斗一号：北斗一号：区域区域北斗二号：北斗二号：全球全球6GNSSGNSSGNSS是由谁开发的是由谁开发的是由谁开发的是由谁开发的是由谁开发的是由谁开发的系统系统开发国家开发国家或部门或部门研发时间研发时间覆盖区域覆盖区域QZSSQZSS日本日本概念研究阶段（概念研究阶段（20032003年）年）系统定义和设计阶段系统定义和设计阶段（2004200420052005年）年）开发阶段（开发阶段（20062006年以后）年以后）东亚和大洋洲地区东亚和大洋洲地区IRSSIRSS印度印度20062006年开始年开始印度境内和周边印度境内和周边EGNOSEGNOS欧盟委员会、欧盟委员会、欧洲航天局、欧洲航天局、以及欧洲航以及欧洲航空安全组织空安全组织面向欧盟面向欧盟2727国免费提供国免费提供服务服务MSASMSAS日本气象局日本气象局和日本交通和日本交通部部19961996年开始实施年开始实施系统覆盖范围为日本所系统覆盖范围为日本所有飞行服务区，也可为有飞行服务区，也可为亚太地区的机动用户播亚太地区的机动用户播发气象数据信息发气象数据信息7系统系统部分部分组件组件作用作用GPSGPS地面监地面监控部分控部分2 2个主控站、个主控站、5 5个监测个监测站和站和4 4个注入站个注入站测定卫星轨道、计测定卫星轨道、计算卫星钟改正值算卫星钟改正值空间卫空间卫星部分星部分21213 3颗卫星分布在颗卫星分布在6 6个轨道面上，运行周个轨道面上，运行周期期1111小时小时5858分，卫星分，卫星高度为高度为20200km20200km提供卫星星历、高提供卫星星历、高精度原子钟、精度原子钟、L1L1，L2L2载波、伪随机码载波、伪随机码用户部用户部分分GPSGPS接收机接收机接收卫星发射的导接收卫星发射的导航信号，测定接收航信号，测定接收机所在三维位置及机所在三维位置及时间时间GPSGPSGPS系统组成系统组成系统组成系统组成系统组成系统组成8GNSSGNSS信号表信号表 卫星导航卫星导航定位系统定位系统载波信号载波信号测距码测距码导航电文导航电文载波载波 频率频率(MHz (MHz ) )波长波长(cm)(cm)GalileoGalileoE1E11575.4201575.42019.019.0测距码测距码导航电文导航电文E6E61278.7501278.75023.423.4E5E51191.7951191.79525.225.2E5aE5a1176.4501176.45025.525.5E5bE5b1207.1401207.14024.824.8COMPASSCOMPASSB1B11561.0981561.098B1 B1 频点频点I I支路测支路测距码码速率为距码码速率为2.046 Mcps2.046 Mcps，码，码长为长为2046 chips2046 chips任务任务1-1 1-1 职业岗位分析职业岗位分析 9GNSSGNSS坐标系统表坐标系统表 卫星导航系统卫星导航系统GPSGPSGLONASSGLONASS坐标系统名坐标系统名WGS-84WGS-84PZ-90PZ-90长半轴（长半轴（m m）6378137637813763781366378136短半轴短半轴6356752.31426356752.3142地球引力常数地球引力常数（m m3 3 /s /s2 2）3986005398600510108 83986004.43986004.410108 8地球自转角速度地球自转角速度（rad/srad/s）729211572921151010-11-11729211572921151010-11-11扁率扁率1/298.2572235631/298.2572235631/289.2578393031/289.257839303任务任务1-1 1-1 职业岗位分析职业岗位分析 10GNSSGNSS时间系统表时间系统表 卫星导航卫星导航系统系统时间系时间系统名称统名称说明说明GPSGPSGPSGPS时时GPSGPS时的起始历元为时的起始历元为19801980年年1 1月月6 6日日0h0h（UTCUTC），此时），此时TAITAI（国际原子时）（国际原子时）UTCUTC（协调世界时）（协调世界时）=19s=19s。

GPSGPS时时不作闰秒调整，在任何时候都在整不作闰秒调整，在任何时候都在整数秒上与数秒上与TAITAI相差相差19 s19 s，即，即TAITAIGPS Time 19 sGPS Time 19 s，它与，它与UTCUTC的差的差为为GPS Time GPS Time UTC DTAI UTC DTAI19 s19 s任务任务1-1 1-1 职业岗位分析职业岗位分析 11GNSSGNSS时间系统表时间系统表 卫星导航卫星导航系统系统时间系统时间系统名称名称说明说明GLONASSGLONASSGLONASSGLONASS时时GLONASSGLONASS系统通过一组氢原子钟构成的系统通过一组氢原子钟构成的GLONASSGLONASS中央同步器来维持时间系统中央同步器来维持时间系统GLONASSGLONASS时间系统与时间系统与UTCUTC时间联系紧密，时间联系紧密，但有一个但有一个3 3小时的常数偏移，即莫斯科小时的常数偏移，即莫斯科时间和格林尼治时差时间和格林尼治时差任务任务1-1 1-1 职业岗位分析职业岗位分析 12卫星导航卫星导航系统系统时间系统名称时间系统名称说明说明GalileoGalileo伽利略系统时伽利略系统时间间伽利略系统时间（伽利略系统时间（GSTGST）是一个）是一个连续的原子时系统，它与国际原连续的原子时系统，它与国际原子时（子时（TAITAI）有一个标称常数偏）有一个标称常数偏差（也即整数秒）。

与协调世界差（也即整数秒）与协调世界时（时（UTCUTC）相比，由于跳秒的插）相比，由于跳秒的插入，模除入，模除1s1s后小数秒是可变的后小数秒是可变的GNSSGNSS时间系统表时间系统表 任务任务1-1 1-1 职业岗位分析职业岗位分析 13卫星导航卫星导航系统系统时间系统名称时间系统名称说明说明COMPASSCOMPASS北斗时北斗时（BDTBDT）是一个连续的时间系统，秒长取是一个连续的时间系统，秒长取国际单位制国际单位制SISI秒，起始历元为秒，起始历元为20062006年年1 1月月1 1日日0 0时时0 0分分0 0秒协调世秒协调世界时（界时（UTCUTC）BDTBDT与与UTCUTC的偏差的偏差保持在保持在100100纳秒以内（模纳秒以内（模1 1秒）GNSSGNSS时间系统表时间系统表 任务任务1-1 1-1 职业岗位分析职业岗位分析 14项目小结项目小结 GNSSGNSS系统系统 全球卫星定位系统全球卫星定位系统 GPSGPS卫星定位系统卫星定位系统 GLONASSGLONASS卫星定位系统卫星定位系统 GalileoGalileo系统系统 区域卫星定位系统区域卫星定位系统 北斗一代卫星定位系统北斗一代卫星定位系统 日本准天顶卫星系统（日本准天顶卫星系统（QZSSQZSS） 印度区域卫星导航系统（印度区域卫星导航系统（IRNSSIRNSS） 15。