GNSS原理与应用-1

参考GNSS原理与应用（投稿自用）_哔哩哔哩_bilibili

课程内容

1、GPS卫星定位测量基础

2、GPS卫星信号及其测量原理

3、GPS静态定位原理

4、GPS动态定位原理

5、GPS控制网的设计与外业工作

6、GPS定位测量数据处理

7、GPS定位测量技术应用

8、现代全球卫星导航定位系统发展

 

1.1GPS定位系统概述

全球定位系统

定义：全球定位系统（全球导航卫星系统，GNSS）泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的卫星导航系统，如：美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galieo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如：美国的WASS（广域增强系统）、欧洲的EGNOS（欧洲静地导航重叠系统）和日本的MSAS（多功能运输卫星增强系统）等；

国际GNSS系统是各多系统、多层面、多模式的复杂组合系统。

 卫星定位测量技术的发展过程可归结为三个阶段：

卫星三角测量、卫星多普勒定位测量、GPS卫星定位测量；

GPS系统的组成

由三部分组成

空间部分、地面控制部分、用户设备部分

 空间部分

1、GPS卫星星座

设计星座：21+3

21颗正常的工作卫星+3颗活动的备用卫星

6个轨道面，平均轨道高度20200km，轨道倾角55°，周期11h58min。

能够保证在24小时，在高度角15°以上，能够同时观测到4至8颗卫星

当前星座28颗

GPS卫星

作用：

a、执行地面监控站的指令，接受和存储由地面监控站发来的导航信息。

b、向GPS用户播送导航电文，提供导航和定位信息。

c、通过高精度卫星钟向用户提供精密的时间标准。

主要设备：

原子钟（2台铯钟、2台铷钟、信号生成与发射装置）

类型：

试验卫星（11颗）：Block I

工作卫星（28颗）：Block II

-Block II, Block II A, Block II R, Block II F（新一代 GPS卫星）

地面控制部分（地面监测系统）

组成：主控站（1个）、注入站（3个）、监测站（5个）

注入站和监测站都放在赤道附近，因为a、赤道地区离外太空最近的区域；b、容易获得大气发射窗口；c、省油；d、地球曲率变形影响最小；

我国新一代的卫星发射基地在海南文昌发射基地；酒泉、西昌、文昌；

作用：监测和控制卫星运行，编算卫星星历（导航电文），保持系统时间。

主控站作用：

1、收集各监测站资料，编算各颗卫星星历、卫星钟差和大气修正参数等，并把这些数据以导航电文的形式传送到注入站。

2、调整偏离轨道的卫星，必要时启用备用卫星以取代失效的工作卫星。

监测站作用：为主控站编算导航电文提供观测数据。

注入站作用：将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器。

 GPS系统用户设备部分

组成：硬件、数据处理软件、微处理机及其终端设备；

接收机硬件组成：主机、天线和电源

接收机类型：导航型、测量型、授时型

功能：接受GPS卫星发射的信号，以获得必要的导航和定位信息及观测量，并经简单数据处理而实现实时导航和定位。