GPS原理及其应用 一 1 第一章绪论 1 1全球定位系统的产生 发展及前景 1 2GPS在各个领域中的应用 2 1 1全球定位系统的产生 发展及前景 3 什么是GPS GPS的英文全称是NavigationSatelliteTimingAndRangingGlobalPositionSystem简称GPS 有时也被称作NAVSTARGPS 其意为 导航星测时与测距全球定位系统 或简称全球定位系统 绪论 全球定位系统的产生 发展及前景 什么是全球定位系统 4 GPS概述 建立国家美国目的在全球范围内 提供实时 连续 全天候的导航定位及授时服务开始筹建时间1973年完全建成时间1995年 绪论 全球定位系统的产生 发展及前景 GPS概述 5 GPS概述 系统构成空间部分 地面控制部分 用户部分服务方式通过由多颗卫星所组成的卫星星座提供导航定位服务定位原理距离交会测距原理被动式电磁波测距特点全球覆盖 全天候 不间断 精度高 绪论绪论 全球定位系统的产生 发展及前景 GPS概述 6 常规 地面 定位方法 近 现代的常规定位方法采用的仪器设备尺 铟钢尺光学仪器 经纬仪 水准仪电磁波或激光仪器 测距仪综合多种技术的仪器 全站仪观测值角度或方向观测距离观测天文观测方法 绪论 全球定位系统的产生 发展及前景 常规 地面 定位方法 7 常规定位方法的局限性 需要事先布设大量的地面控制点 地面站无法同时精确确定点的三维坐标观测受气候 环境条件限制观测点之间需要保证通视需要修建觇标 架设高大的天线边长受到限制观测难度大效率低 无用的中间过渡点受系统误差影响大 如地球旁折光难以确定地心坐标 绪论 全球定位系统的产生 发展及前景 常规 地面 定位方法的局限性 8 子午卫星系统及其局限性 系统简介NNSS NavyNavigationSatelliteSystem 海军导航卫星系统 由于其卫星轨道为极地轨道 故也称为Transit 子午卫星系统 采用利用多普勒效应进行导航定位 也被称为多普勒定位系统美国研制 建立1964年1月建成1967年7月解密供民用 绪论 全球定位系统的产生 发展及前景 子午卫星系统及其局限性 9 子午卫星系统及其局限性 系统组成空间部分卫星 发送导航定位信号 信号 4 9996MHz 30 149 988MHz 4 9996MHz 80 399 968MHz 星历 卫星星座 由6颗卫星构成 6轨道面 轨道高度1075km地面控制部分包括 跟踪站 计算中心 注入站 控制中心和海军天文台用户部分多普勒接收机 绪论 全球定位系统的产生 发展及前景 子午卫星系统及其局限性 10 子午卫星系统及其局限性 应用领域海上船舶的定位大地测量精度单点定位 15次合格卫星通过 两次通过之间的时间间隔为0 8h 1 6h 精度约为10m联测定位 各站共同观测17次合格卫星通过 精度约为0 5m 绪论 全球定位系统的产生 发展及前景 子午卫星系统及其局限性 11 子午卫星系统及其局限性 系统缺陷卫星少 观测时间和间隔时间长 无法提供实时导航定位服务导航定位精度低卫星信号频率低 不利于补偿电离层折射效应的影响卫星轨道低 难以进行精密定轨 绪论 全球定位系统的产生 发展及前景 子午卫星系统及其局限性 12 GPS的发展简史 方案论证阶段 1973年12月 美国国防部批准研制GPS 1978年2月22日 第1颗GPS试验卫星发射成功 从1973年到1979年 共发射了4颗试验卫星 研制了地面接收机及建立地面跟踪网 绪论 全球定位系统的产生 发展及前景 GPS的发展简史 13 GPS的发展简史 全面研制和试验阶段 从1979年到1987年 又陆续发射了7颗试验卫星 研制了各种用途接收机 实验表明 GPS定位精度远远超过设计标准 绪论 全球定位系统的产生 发展及前景 GPS的发展简史 14 GPS的发展简史 实用组网阶段 1989年2月14日 第1颗GPS工作卫星发射成功 1991年 在海湾战争中 GPS首次大规模用于实战 1993年底实用的GPS网即 21 3 GPS星座已经建成 今后将根据计划更换失效的卫星 1995年7月17日 GPS达到FOC 完全运行能力 FullOperationalCapability 绪论 全球定位系统的产生 发展及前景 GPS的发展简史 15 1 2GPS在各个领域中的应用 16 GPS在军事中的应用 绪论 GPS在各个领域中的应用 17 GPS在交通运输业中的应用 航运 航空搜索陆路交通 车辆导航 监控 船舶远洋导航和进港引水 绪论 GPS在各个领域中的应用 18 GPS在测量中的应用 建立和维持全球性的参考框架 绪论 GPS在各个领域中的应用 19 GPS在测量中的应用 板块运动和监测 绪论 GPS在各个领域中的应用 20 GPS在测量中的应用 建立各级国家平面控制网 绪论 GPS在各个领域中的应用 21 GPS在测量中的应用 布设城市控制网 工程测量控制网 进行各种工程测量 绪论 GPS在各个领域中的应用 22 GPS在测量中的应用 在航空摄影测量 地籍测量 海洋测量中的应用 绪论 GPS在各个领域中的应用 23 GPS在其他领域中的应用 精细农业遥感卫星定轨资源勘探个人旅游及野外探险电力 广播 电视 通讯等网络的时间同步 时间传递 绪论 GPS在各个领域中的应用 24