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GPS笔记
第一章:绪论
1、子午卫星导航系统(NNSS:海军卫星导航系统):
2美国研制;利用多普勒卫星定位技术进行测速、定位
2系统优点:经济快速、精度均匀、能提供地心坐标、不受天气的时间的限制 2系统缺陷:①观测时间长(一两天)
②不能进行连续、实时定位
③精度较低,限制了其应用
2、GPS(全球定位系统):
2NAVSTAR / GPS:Navigation Satellite Timing and Ranging / Globle Positioning System 2美国研制;“第二代卫星导航系统”;1978年第一颗GPS实验卫星发射★系统组成:
① GPS卫星星座(空间部分):
2设计星座:21工作卫星+3在轨备用卫星
2原子钟:2台铷钟和2台铯钟
2工作卫星的编号:在导航定位测量中,一般采用PRN(伪随机噪声码)编号 2卫星类型:第一代:Block Ⅰ(试验卫星,11颗)
第二代:Block Ⅱ、Block ⅡA(工作卫星,28颗)
第三代:Block ⅡR、Block ⅡF(改进GPS系统,33颗) ②地面监控系统(地面控制部分):
2组成:一个主控站、三个注入站、五个监测站
2主控站的任务:搜集处理资料、纠正轨道偏离、监测地面监测系统的工作 2注入站的任务:将主控站发来的导航电文注入到相应卫星存储器
2监测站的任务:为主控站提供卫星的观测数据
2作用:a. 提供GPS卫星所播发的星历
b. 监测和控制GPS卫星上的各种设备正常工作、卫星沿预定轨道运行 c. 保持各颗GPS卫星处于同一在时间标准——GPS时间系统③ GPS信号接收机(用户设备部分):
2作用:捕获、接受、跟踪、变换、测量GPS信号
2结构:天线单元和接收单元
★特点:
a. 定位精度高; b. 观测时间短;
c. 测站间无需通视; d. 可提供三维坐标;
e. 操作简便; f. 全天候作业;
g. 功能多、应用广
3、GLONASS(全球导航卫星系统)
★苏联研制,晚于GPS 9年
2系统组成:空间卫星星座(铯原子钟)、地面控制、用户设备
2系统优点:不带任何限制和收费,可供国防和民间使用
2系统缺点:由于经费紧张,在轨卫星数较少,不足以精确定位
4、伽利略(GALILEO)系统
2欧盟和欧洲空间局联合开发(实施计划未实现) 2系统组成:
27+3颗卫星(2氢钟和2铷钟);欧洲的两个控制中心
2系统特点:①星座设计更加合理,可视卫星多,对导航定位精度的影响更小②更多的载波频率和测距信号③向用户提供完好性信息
④提供SAR(Search And Rescue)搜救服务⑤提供与外部增值服务的接口
⑥独立于GPS,但将于GPS / GLONASS系统兼容和相互操作
5、北斗导航定位系统:
2我国自行研制的采用双星进行有源定位,可以全天候提供区域导航、定位、授时和通信等功能的卫星定位系统
2系统组成:空间部分(2+1颗卫星)、地面中心站、用户部分 2服务区域:东经70°~145°北纬5°~55°
2定位精度:平面±20m;高程±10m(精度较低且主要用于军事) 2系统优点:①卫星数量少、投资小,能实现一定区域的导航定位
②具备短信通信功能,可满足我国陆海空运输导航定位的要求★系统缺点:①不能覆盖两级地区,赤道附近定位精度差
②二维主动式测距(接受卫星信号,且发射应答信号),隐蔽性差③用户不能自己处理观测数据,需要依靠地面空间站来计算
第二章:坐标系统
★1、地球运动相关名词:
26000年)
,’’)
2、坐标系统:
★定义坐标系统的要素:原点位置、尺度、坐标轴指向、曲面物理参数(用于曲面坐标) 2坐标系统应该是惯性系或相对惯性系
2基准和坐标系两方面要素构成了完整的坐标参考系统
★坐标系统的实际确定:
(1t的瞬时基准定义的。特点:变化大、不唯一
(2t的瞬间基准定义的
(3 特点:唯一
3、坐标系统之间的转换:
2平面直角坐标系之间的转换:4个参数
2大地坐标系之间的转换:9个参数
★空间直角坐标系的转换参数:3个平移参数、3个旋转参数、一个尺度变化参数★空间直角坐标系转换参数求法:
①利用公共点的两套坐标值通过最小二乘法计算转换参数
②
利用基线向量求转换参数
★4、大地测量坐标系统:
(1
(2为参照体建立的坐标系统,随同地球自转,点位坐标不会随地球自转而变化
(3
★5、天球坐标系相关名词:
M为中心,半径r为任意长度的一个假象球体
M与天轴垂直的