GALILEO系统课件.ppt

GALILEO卫星导航定位系统内蒙古测绘局 张印铎      2012-3-11GALILEO系统伽利略卫星l英文名称：英文名称：–Galilean satellite l定义：定义：–木星的 4个大卫星即木卫一、木卫二、木卫三和木卫四的统称因1610年由意大利天文学家伽利略首先用望远镜发现而得名–由伽利略于1610年1月7日首度发现依其编号次序被命名为“艾奥”(Io)、“欧罗巴”(Europa)、“加尼美得”(Ganymede)和“卡里斯托”(Callisto)这四个卫星可以低功率望远镜来观测，如果没有光害，且环境极好，甚至可用肉眼勉强看到木卫四 GALILEO系统一、GALILEO导航建设背景二、GALILEO卫星导航定位系统特点三、 GALILEO定位原理四、 GALILEO系统构成五、GALILEO系统精度指标及服务区域六、GALILEO系统管理模式七、 GPS/GLONASS/GALILEO系统技术参数比较八、 GALILEO系统建设时间表九、 GALILEO系统效益分析十、中欧关于GALILEO合作GALILEO系统一、GALILEO导航建设背景1.单独的民用系统2.提高卫星定位的完好性、可用性和精度3.促进欧洲经济发展4.提高欧洲在航空工业的国际地位5.对GPS依赖程度分析GALILEO系统伊拉克战争中GPS卫星增强l1月29日发射 新型导航卫星GPS Block IIR-8：实验星XSS－10——用于实验对空间目标监视能力。

并用于显示先进轨道机动和位置保持能力l3月31日发射 新型导航卫星GPS Block IIR-9：加强抗干扰能力，增强卫星信号强度、改善信号处理功能、开发新的军用密码GALILEO系统伊拉克战争中GPS制导武器l精确制导炸弹——19000枚l巡航导弹——955枚自由伊拉克战争海湾战争 科索沃战争阿富汗战争90％8％35％55％精确制导武器使用量与总投弹比其中GPS制导武器(占整个精确制导武器)也由海湾战争10％急增至98％GALILEO系统采用惯性导航系统/GPS制导代替“惯性导航系统/地形匹配”制导方式，并使“战斧”巡航导弹防区发射距离增加20％GALILEO系统信息系统与作战系统一体化提高精确打击能力l发现目标到实施远程精确打击过程所需时间自由伊拉克战争海湾战争 科索沃战争阿富汗战争6分钟3天101分钟19分钟GALILEO系统1996年年7月月23日日，，欧欧洲洲议议会会和和欧欧盟盟交交通通部部长长会会议议制制定定了了有有关关建建设设欧欧洲洲联联运运交交通通网网的的共共同同纲纲领领，，首首次次提提出出了了建建立立欧欧洲自主定位和导航系统的问题洲自主定位和导航系统的问题 1998年年1月月29日日，，欧欧洲洲委委员员会会向向欧欧洲洲议议会会和和欧欧盟盟交交通通部部长长会会议议提提交交了了名名为为《《建建立立一一个个欧欧洲洲联联运运定定位位和和导导航航网网：：欧欧洲洲全全球球卫卫星星导导航航系系统统（（GNSS））发发展展战战略略》》的的报报告告。

3月月17日日，，欧欧盟盟交交通通部部长长会会议议通通过过此此报报告告，，并并委委托托欧欧洲洲委委员员会会研研究、拟定欧洲全球卫星导航系统发展计划究、拟定欧洲全球卫星导航系统发展计划1999年年12月月22日，欧洲议会和欧盟部长级会议批准了日，欧洲议会和欧盟部长级会议批准了《《欧盟在科研、技术发展和演示领域的第五个框架计划欧盟在科研、技术发展和演示领域的第五个框架计划（（1998－－2002））》》伽利略计划伽利略计划”列入其中，此计划成列入其中，此计划成为为“伽利略伽利略”资金的一个来源资金的一个来源  2000年年11月月22日日，，欧欧洲洲委委员员会会提提交交了了《《欧欧洲洲伽伽利利略略卫卫星星导导航航系系统统可可行行性性评评估估报报告告》》该该报报告告汇汇总总了了伽伽利利略略论论证证阶阶段成果GALILEO系统2002年年3月月26日，欧盟交通运输部长会议以全票通过了日，欧盟交通运输部长会议以全票通过了立即开始伽利略项目的研制阶段的动议，标志着立即开始伽利略项目的研制阶段的动议，标志着“伽利伽利略计划略计划”的全面启动的全面启动  JU已已成成立立，，计计划划于于2003年年9月月正正式式挂挂牌牌，，GROHE先先生生被任命为主任。

被任命为主任GALILEO系统       伽利略计划的进度安排伽利略计划的进度安排  定定义义阶阶段段（（1999－－2000））该阶段已在该阶段已在2001年宣告结束年宣告结束  开发阶段（开发阶段（2001－－2005））开发和在轨验证阶段，目前正在进行，主要工作有：开发和在轨验证阶段，目前正在进行，主要工作有：汇总任务需求；开发汇总任务需求；开发2－－4个卫星和地面部分；系统个卫星和地面部分；系统在轨验证在轨验证  部署阶段（部署阶段（2006－－2007））进行卫星的发射布网，地面站的架设，系统的整体进行卫星的发射布网，地面站的架设，系统的整体联调联调  运营阶段（运营阶段（2008－－ ））商业营运阶段，提供增值服务商业营运阶段，提供增值服务GALILEO系统          伽利略系统应用和服务伽利略系统应用和服务 伽利略系统的基本服务：伽利略系统的基本服务：  导航导航  定位定位  授时授时 伽利略系统的特殊服务：伽利略系统的特殊服务：  搜索与救援搜索与救援(SAR功能功能)伽利略系统扩展应用服务系统：伽利略系统扩展应用服务系统：  在飞机导航和着陆系统中的应用在飞机导航和着陆系统中的应用  铁路安全运行调度铁路安全运行调度  海上运输系统海上运输系统  陆地车队运输调度陆地车队运输调度  精准农业精准农业 GALILEO系统l2004年10月9日，中欧伽利略计划技术合作协议在北京正式签署，中国将投入2亿欧元参与“伽利略计划”，约5％。

据悉，中国是正式加入“伽利略计划”的第一个非欧盟国家，这标志着我国航天事业在国际合作领域迈出走向欧洲化的第一大步GALILEO系统二、GALILEO系统特点1.全天候、全球无缝覆盖2.独立于美国，受欧洲控制的民用卫星导航定位系统3.定位精度高于其它导航星座4.导航定位服务多样性5.具有地面与卫星通信能力，提供救援和搜索服务6.系统开放性7.系统管理民间性GALILEO系统三、GALILEO定位系统原理被动式有源无线电测距定位技术GALILEO系统四、 GALILEO体系结构GALILEO系统五、GALILEO卫星主要技术参数GALILEO系统Overall Spacecraft:       650 Kg / 1.5 kW classLauncher Options:      Ariane, Proton, SoyuzNavigation payload: 70-80 Kg / 850 WSAR transponder: appr. 20 kgDimensions:2.7 x 1.2 x 1.1 m3GALILEO系统GALILEO系统GALILEO系统GALILEO系统GALILEO卫星构成1.卫星平台结构2.导航有效荷载3.搜索救援有效荷载GALILEO系统GALILEO卫星平台（一）1.卫星平台结构ü铝制复合材料构成盒式结构2.卫星电源及电力控制系统ü太阳能供电、电池储电、电力分配3.热力控制系统（TCS）ü用于调节整个卫星系统温度，由热力管道、辐射体和HLI组成GALILEO系统GALILEO卫星平台（二）4.数据处理和控制系统（LCDU）ü高度和轨道控制系统（ADCS）ü卫星高度和天线状态ü卫星姿态敏感器、太阳敏感器、地球敏感器、转轮ü自动测量记录和跟踪系统（TT&C)ü接收TT&C工作站上载数据ü接收卫星下载数据5.推动力系统：保证卫星准确入轨GALILEO系统导航有效荷载（一）l星载时钟：2个铷钟，2个氢钟l导航信号处理器：–接收地面监测信号，发射导航信号lL波段发射器lS波段接收器lE波段接收器l激光反射镜（用于激光测距——定轨）GALILEO系统导航有效荷载（二）星载时钟：铷钟和氢钟正常工作ü氢钟为主要振荡器（10.23MHZ）ü铷钟备用，同时监控氢钟GALILEO系统Satellite General ViewNavigation Antenna S & R Antenna S-Band Antenna S Band AntennaC-Band Antenna GALILEO系统导航有效荷载（三）天线部分：ü采用多层平面技术，包括螺旋天线和平面天线，直径1.5m，可保证1.2GHZ和1.5GHZ频段发送和接收发射天线GALILEO系统搜索救援有效荷载（S&R）l频率：–406MHZ上行–1544MHZ下行–20kg，100WGALILEO系统GALILEO卫星发射（一）运载能力（GALILEO系统中等高度轨道卫星）每次可携带卫星数可利用性Ariane 5/ESB65008至2005年Proton MBreeze M48706现在SoyuzST2003152022003Soyuz Fregat11401现在Delta IV171822001Delta IVHeavy661982001GALILEO系统GALILEO卫星发射（二）lAriane 5运载火箭GALILEO系统地面监测与监控部分（一）l控制和星座管理（GCS）l完好性数据监测和发展（EIDS）中等高度轨道卫星 IMSNetworkICCIULS导航控制和卫星管理部分S波段 OSSNetworkTTCNSCCL波段S波段完好性检测和分发处理部分L波段GALILEO系统地面监控部分功能l对GALILEO星座进行控制l控制任务：–导航数据产生–GALILEO时间（GST与UTC同步）产生–导航和时间信息上载l支持欧洲完好性信息分发l通过GALILEO卫星支持全球非欧共体信息发送l支持系统相关信息发送l与时间设备商的接口l实现和维护GALILEO跟踪参考站GALILEO系统地面监测与监控部分（二）地面控制部分组成（GCS）–导航系统控制中心（NSCC）–共有2套双备份控制中心：对卫星信号进行控制和处理–地面监测网（OSS）l分布在全球15个OSS站，无人监管，自动接收卫星信号，发出导航电文和卫星运行环境数据，将数据传到NSCC–遥测监控中心（TCC）l共4个站，接收NSCC中心站提供导航数据，并发送到卫星GALILEO系统地面监测与监控部分（三）完好性监测与分发系统（EIDS）–完好性监测站（IMS）l无人职守站，接收卫星L波段信号–完好性注入站（IVLS）l无人职守，S波段注入站–完好性控制中心（ICC）l完好性控制设备（ICF）l完好性处理设备（IPF）l完好性服务接口，接收INS数据GALILEO系统GALILEO系统精度指标及服务领域GALILEO系统\\\Search & Rescue Architecture \\GALILEO系统GPS/GLONAS/GALILEO系统参数比较GALILEO系统GALILEO系统GALILEO发展四阶段费用表GALILEO系统Galileo经营者的计划收入( 以百万欧元计)3) GNSS市场市场: 市场预测市场预测 GALILEO系统每个地区的GNSS单元销售额( 以百万计)3) GNSS市场市场: 市场预测市场预测 GALILEO系统2020年Galilei主要应用的GNSS市场Source: PWC Final Report November 20013) GNSS Market: Market forecast GALILEO系统Analysis of the Benefit from the GNSSlAnalysis of the benefit from European GNSS market during 1999~2005GALILEO系统Applications of Transport• Aviation• In-flight• Approaches• Landing• Maritime• Harbour• Inland waterways• Railways• Train control• Fleet management• Car navigationGALILEO系统Train applications• Fleet management• Passengers information• Goods tracking• Energy consumption control• Train control (Safety of life)• Track surveyGALILEO系统Applications lCrisis managementlEmergency serviceslSearch and RescuelElderly monitoringlFleet management (truck, train, goods…)lAnti-fraud (custom)lDangerous goodsGALILEO系统Applications: private userGALILEO系统Applications in scientific research• Geodesy• Geology• Meteorology• Vulcanology• Earthquake monitoringGALILEO系统 中欧伽利略计划的合作中欧伽利略计划的合作进进 程程 2000年年6月，欧盟副主席德月，欧盟副主席德• 帕拉西率团访问中国，表帕拉西率团访问中国，表达了希望邀请中国参加欧洲正在计划建设的卫星导航定达了希望邀请中国参加欧洲正在计划建设的卫星导航定位系统位系统—伽利略（伽利略（GALILEO））计划的意愿。

国务院总计划的意愿国务院总理朱镕基接见并表达了我国对合作建设理朱镕基接见并表达了我国对合作建设GALILEO系统系统的兴趣和原则立场的兴趣和原则立场  科技部于科技部于2001年年6月月21-22日，在京召开了有关中欧日，在京召开了有关中欧GALILEO计划专家研讨会计划专家研讨会 2001年年10月，欧盟和中国月，欧盟和中国建立了联合工作组，具体商谈在卫星导航领域合作的有建立了联合工作组，具体商谈在卫星导航领域合作的有关事宜 2002年年6月朱镕基总理明确表示月朱镕基总理明确表示“我们愿意在权力和我们愿意在权力和义务平衡的前提下全面参加伽利略计划义务平衡的前提下全面参加伽利略计划”GALILEO系统 由由科科技技部部和和欧欧盟盟委委员员会会、、欧欧洲洲空空间间局局共共同同主主办办的的“中中国国—欧欧洲洲工工业业界界参参加加伽伽利利略略计计划划研研讨讨会会”于于2002年年12月月17-18日在北京成功举行日在北京成功举行 中中国国—欧欧盟盟科科技技合合作作促促进进办办公公室室（（CECO））与与欧欧洲洲工工业业联联合合会会（（ERTICO））于于2003年年3月月3日日至至5日日在在上上海海成成功功举举办办了了“中中国国—欧欧盟盟智智能能交交通通研研讨讨会会”。

会会议议的的主主题题为为：： 1．．“伽伽利利略略”项项目目合合作作；； 2．．公公共共交交通通管管理理；； 3．中欧智能交通培训合作．中欧智能交通培训合作GALILEO系统 欧欧洲洲与与中中国国经经过过近近两两年年的的准准备备，，于于2003年年5月月16日日在在布布鲁鲁塞塞尔尔举举行行中中欧欧伽伽利利略略计计划划合合作作第第一一轮轮正正式式谈谈判判，，科科技技部部秘秘书书长长石石定定环环和和欧欧盟盟委委员员会会能能源源交交通通总总司司总总司司长长拉拉莫莫.赫赫共共同同主主持持了了谈谈判判双双方方高高度度评评价价中中欧欧间间在在伽伽利利略略计计划划中中合合作作的的重重要要意意义义，，各各自自表表述述了了合合作作的的目目标标、、原则，并对有关合作内容、方式等展开了讨论原则，并对有关合作内容、方式等展开了讨论双双方方在在2003年年9月月在在北北京京举举行行第第二二轮轮谈谈判判，，18日日草草签签了合作协议了合作协议 中欧双方已于中欧双方已于2003年年10月月30签订正式合作协议签订正式合作协议GALILEO系统GALILEO系统GALILEO系统虎门大桥单点振动Single point displacement on HuMen BridgeGALILEO系统虎门大桥虎门大桥L/2处竖向位移处竖向位移24h变化曲变化曲线线GALILEO系统虎门大桥虎门大桥1/2处竖向位移与温度变化相关曲线处竖向位移与温度变化相关曲线20222426283032〔℃〕-1001020竖向位移(cm)l在一天中悬索桥的高程变化是比较明显的，结合气温的变化，便可以在一天中悬索桥的高程变化是比较明显的，结合气温的变化，便可以发现，其变化规律与温度的变化是有一定关系，在温度的影响下，其标发现，其变化规律与温度的变化是有一定关系，在温度的影响下，其标高变化是较大的高变化是较大的,随着温度的升高，箱梁高程降低。

随着温度的升高，箱梁高程降低 l从上图看到高程的变化与温度的变化基本呈线性关系，但详细的规律从上图看到高程的变化与温度的变化基本呈线性关系，但详细的规律尚需进一步研究尚需进一步研究 GALILEO系统垂直于悬索桥轴线的风速分量变化图及桥变形图垂直于悬索桥轴线的风速分量变化图及桥变形图垂直于悬索桥轴线的风速分量变化图及桥变形图垂直于悬索桥轴线的风速分量变化图及桥变形图Y-direction wind velocity changeY-direction wind velocity changeY-direction bridge displacementY-direction bridge displacement（（（（time 01-07-06 0:00~24:00time 01-07-06 0:00~24:00））））GALILEO系统GPS、加速度计和有限元所得频率比较表、加速度计和有限元所得频率比较表        在台风作用下，激励较大，可测得在台风作用下，激励较大，可测得7阶频率从上表阶频率从上表可看出，用可看出，用GPS测量频率，与有限元数值解和加速度计测量频率，与有限元数值解和加速度计实测结果十分相近，其中用加速度计实测结果为竣工验实测结果十分相近，其中用加速度计实测结果为竣工验收时取得的收时取得的 GALILEO系统。