GPS 应用及基本定位原理ppt课件.ppt

技術管理處技術管理處GPS GPS 应用及基本定位原理应用及基本定位原理目目 录录12GPS的的产生产生GPS的组成部份的组成部份3GPS基本定位原理基本定位原理4GPS定位方法定位方法6GPS的误差的误差5GPS的信号的信号 2一、一、GPS GPS 的产生的产生GPS（Global Positioning System）:是由美国国防部于1973年12月批准陆海空三军联合研制的一种军用卫星导航系统，1995年全面建成总共由24颗卫星组成3二、二、GPS的组成部份的组成部份1 1、GPS GPS 卫星部份卫星部份组成：21颗工作卫星，3颗备用卫星，均匀分布在6个轨道上轨道高度：26560km(高)，20200km(低)作用：发送用于导航定位的信息，进行监测导航4a a、美国六轨道、美国六轨道GPSGPS系统示意图系统示意图均匀分布可保证在地球表面任一点随时可以看到均匀分布可保证在地球表面任一点随时可以看到4 4到到1212颗卫星DABCEF2 24 43 31 12 21 13 34 44 43 32 21 14 41 13 32 21 12 24 43 34 43 32 21 1赤道5b b、苏联三轨道的、苏联三轨道的GLONASSGLONASS系统示意图系统示意图ABC赤道2 24 43 31 15 56 67 78 89 9101011111212131314141515161617171818191920202121222223232424GLONASSGLONASS的的2424颗平均卫星分布在太空的三个轨道面上颗平均卫星分布在太空的三个轨道面上相比相比GPS; GPS; 扰干扰性强，定位精度相对低扰干扰性强，定位精度相对低6c c、欧盟、欧盟“伽利略伽利略”计划计划 “伽利略”卫星定位系统将由30颗轨道卫星组成，分布在3个轨道面上，每个轨道面部署9颗工作星和1颗在轨备份星，定位误差不超过1米。

误差大于6米的免费服务误差小于6米的付费服务 服务服务7d d、中国、中国“北斗北斗”导航系统导航系统建设中的中国北斗导航系统(COMPASS)空间段计划由五颗静止轨道卫星和三十颗非静止轨道卫星组成，提供两种服务方式，即开放服务和授权服务可互动通信可互动通信服务服务82 2、地面控制部份、地面控制部份跟踪站跟踪站(5(5个个) )接收数据采集信息将导航电文(卫星星历等)注入GPS卫星注入站注入站(3(3个个) )监测控制卫星运行，编制导航电文主控站主控站(1(1个个) )组成组成作用作用9军事国防军事国防公共安全公共安全3 3、GPSGPS应用应用10追踪定位追踪定位休闲运动休闲运动3 3、GPSGPS应用应用11车辆导航车辆导航建筑建筑/ /土木工程土木工程3 3、GPSGPS应用应用12物流监控物流监控定位防盗定位防盗3 3、GPSGPS应用应用13农矿作业农矿作业航空航海航空航海3 3、GPSGPS应用应用14d1A AB BC Cd3PD Dd4三、三、GPSGPS的的基本定位原理基本定位原理d1d1d1d2d2d2球球面面相相交交法法P16P1615伪伪距距d1d2d3P (x, y, z)y yx xz zA(xA(x1 1,y,y1 1,z,z1 1) )B(xB(x2 2,y,y2 2,z,z2 2) )C(xC(x3 3,y,y3 3,z,z3 3) )(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)21/2= d1(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)21/2= d2(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)21/2= d3三、三、GPSGPS的的基本定位原理基本定位原理WGS-84WGS-84d4D(xD(x4 4,y,y4 4,z,z4 4) )P17P17(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)21/2= d1-ct (x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)21/2= d2-ct (x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)21/2= d3-ct (x4-x)2+(y4-y)2+(z4-z)21/2= d4-ct 减去误差值减去误差值P15P1516d d = c * t = c * t卫星到接收机距离的计算卫星到接收机距离的计算P石英钟石英钟原子钟原子钟P16P16三、三、GPSGPS的的基本定位原理基本定位原理I精度精度1m1m1010-8 -8 s s 时时间间精度精度石英钟：石英钟：1010-5-5 s s原子钟：原子钟：1010-11-11 s s传播时间传播时间t tp p - t - ti i电磁波速度电磁波速度3.0 x 103.0 x 108 8 m m/ /s s距离距离D17三、三、GPSGPS的的基本定位原理基本定位原理通过多颗卫星对接收机监测提高定位精度通过多颗卫星对接收机监测提高定位精度18一、根据所采用观测值伪距定位载波定位二、根据定位的模式单点定位差分定位三、根据接收机运动状态静态定位动态定位四、四、GPSGPS的的定位方法定位方法19五、五、GPS GPS 的信号的信号C/AC/A码定位精度：码定位精度：29.3m-2.93m29.3m-2.93mP P码定位精度：码定位精度：2.93m-0.293m2.93m-0.293m载波载波L1 1575.42 MHzL2 1227.60 MHz测距码测距码C/A码码 (粗码粗码)P码码 (精码精码)20五、五、GPS GPS 的信号的信号导航资讯导航资讯卫星星历卫星星历 时钟参数时钟参数 系统状态码系统状态码 电离层延迟模式电离层延迟模式控制信号控制信号21六、六、GPSGPS定位的误差源定位的误差源电离层干扰电离层干扰原子钟差原子钟差人为误差人为误差(SA)(SA)对流层干扰对流层干扰多重路径多重路径传输误差传输误差接收机钟差接收机钟差噪声干扰噪声干扰22误 差 源误 差 值(m)C/A码C/A码加SA双频P码星历数据2.12.12.1卫星钟2.1202.1电离层4.04.01.2对流层0.70.70.7多路径效应1.41.41.4接收机观测值0.50.50.5用户等值误差5.320.63.6滤波后的用户等值误差5.120.53.3垂直误差垂直误差( (VDOPVDOP2.5)2.5)12.812.851.451.48.38.3水平误差水平误差( (HDOPHDOP2.0)2.0)10.210.241.141.16.66.6六、六、GPSGPS定位的误差源定位的误差源23七、如何减小七、如何减小GPSGPS定位的误差源定位的误差源24七、如何减小七、如何减小GPSGPS定位的误差源定位的误差源提高时钟精度选择开阔地避免高建筑，成片水域，强电磁波干扰源采用差分GPS技术及时更新地图软件25Thank you !Thank you !26。