[其它]典型衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)及其應用-文庫吧
2025-03-30 00:40 本頁面
【正文】 都用相同的頻率發(fā)送擴頻信號 ， 但使用的偽隨機碼 （ PRC） 對于每顆衛(wèi)星都是唯一的 ， 即衛(wèi)星之間是靠 PRC來區(qū)分的 。 ? GPS衛(wèi)星在兩個載波上發(fā)送信號： L1載波：頻率 L2載波：頻率為 MHz。 ? GPS系統(tǒng)采用兩種 PRC來擴頻： C/A碼：速率為 ， 碼長 1023， 僅調制在 L1載波上 ， 供一般民用 。 P碼：速率為 ， 碼序列每七天重復一次 ， 同時調制在 L1和 L2載波上 ， 供軍用 。 ?第六講 典型衛(wèi)星導航系統(tǒng)及應用 第一節(jié) GPS系統(tǒng) 17 Mcode will be used for military applications Present Signal (Block II/IIA/IIR) Next Generation Of Capability (Block IIRM) Civil Safety of Life Applications (Block IIF and beyond) MHz MHz MHz L2 L1 L5 P(Y) C/A P(Y) M P(Y) P(Y) L2CS P(Y) C/A P(Y) L2CS M M M M GPS信號的頻譜構成示意圖 ?第六講 典型衛(wèi)星導航系統(tǒng)及應用 第一節(jié) GPS系統(tǒng) 18 s(t) = P(t)D(t) cos(w1t) + A C(t)D(t) sin(w1t) ? P(t)是 P碼 (速率為 )， ? C(t)是 C/A碼 (速率為 )， ? D(t)是 50bps的數(shù)據(jù)流 ， ? w1是角頻率 。 L1載波信號 MHz MHz MHz C/A碼 P碼 19 GPS信號的形成示意圖 ?第六講 典型衛(wèi)星導航系統(tǒng)及應用 第一節(jié) GPS系統(tǒng) 20 ? 擴頻后的信號再進行 BPSK調制 ， 最后形成 CDMA信號 。 GPS信號的形成過程 ?第六講 典型衛(wèi)星導航系統(tǒng)及應用 第一節(jié) GPS系統(tǒng) 21 GPS系統(tǒng)的導航電文 ? 50bps的數(shù)據(jù)流提供導航電文 ， 這是用戶賴以導航和定位的基礎信息 ， 以二進制碼的形式發(fā)送給用戶 ， 又叫數(shù)據(jù)碼或 D碼 。 ? GPS系統(tǒng)導航電文的內容主要包括：衛(wèi)星星歷 、衛(wèi)星時鐘改正參數(shù) 、 電離層時延改正參數(shù) 、 衛(wèi)星工作狀態(tài)信息 、 C/A碼轉換到捕獲 P碼的信息 、 全部衛(wèi)星的概略星歷等 。 ? 接收機根據(jù)導航電文知道衛(wèi)星的位置及信號的發(fā)送時刻 。 ?第六講 典型衛(wèi)星導航系統(tǒng)及應用 第一節(jié) GPS系統(tǒng) 22 導航電文的幀格式 ? 導航電文是一個不歸零的數(shù)據(jù)流，其基本單位是主幀，每個主幀的電文長度為 1500比特，歷時 30秒。 ? 一個主幀由 5個子幀組成，第 3子幀所發(fā)送的數(shù)據(jù)是每 30秒重復一次，而第 5子幀的信息包含有星座內所有衛(wèi)星的天文歷信息、衛(wèi)星健康狀態(tài)、特殊報文以及 GPS時間與協(xié)調世界時的偏差等，共有 25面數(shù)據(jù)，需要經過 25個主幀才能全部發(fā)送完畢，因此是每 750秒重復一次。 ?第六講 典型衛(wèi)星導航系統(tǒng)及應用 第一節(jié) GPS系統(tǒng) 23 GPS導航電文的組成格式 ?第六講 典型衛(wèi)星導航系統(tǒng)及應用 第一節(jié) GPS系統(tǒng) 24 GPS各幀導航電文內容 ?第六講 典型衛(wèi)星導航系統(tǒng)及應用 第一節(jié) GPS系統(tǒng) 25 5. 差分 GPS 將一臺 GPS接收機放置在基準站上進行觀測。根據(jù)基準站已知精密坐標，計算出基準站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準站實時將這一數(shù)據(jù)發(fā)送出去。用戶接收機在進行 GPS觀測的同時，也接收到基準站發(fā)出的改正數(shù)，并對其定位結果進行改正，從而提高定位精度。 26 6. GPS定位誤差源分析 ? 影響 GPS定位精度的誤差源： – 與衛(wèi)星有關的誤差：包括衛(wèi)星星歷誤差 、 衛(wèi)星鐘差 、 SA誤差和相對論效應誤差等 。 – 與傳播途徑有關的誤差：對流層折射誤差 、 電離層時延誤差 、 多徑效應誤差 。 – 與接收機有關的誤差：各通道不一致性造成的觀測誤差 、 接收機鐘差 、 計算誤差和天線相位中心誤差等 。 ? 影響 GPS定位精度的另一個因素是幾何精度稀釋因子 （ GDOP） 。 ?第六講 典型衛(wèi)星導航系統(tǒng)及應用 第一節(jié) GPS系統(tǒng) 第二節(jié) 俄羅斯的 GLONASS系統(tǒng) 28 ? GLONASS 是 GLObal NAvigation Satellite System(全球導航衛(wèi)星系統(tǒng) )的字頭縮寫 ， 是前蘇聯(lián)從上世紀 80 年代初開始建設的與美國 GPS 系統(tǒng)相類似的衛(wèi)星定位系統(tǒng) 。 ? 第一顆 GLONASS 衛(wèi)星于 1982 年 10 月 12 日發(fā)射升空 ， 1995年底建成 ， 1996年 1月開始運行 。 ? GLONASS衛(wèi)星用質子 K運載火箭以一箭三星方式發(fā)射 ， 采用三軸穩(wěn)定方式 ， 整星質量 1400kg，設計壽命 5年和 7年 (M星 )。 ? 現(xiàn)在由俄羅斯空間局管理 。 ?第六講 典型衛(wèi)星導航系統(tǒng)及應用 第二節(jié) GLONASS系統(tǒng) 29 ? GLONASS系統(tǒng)由衛(wèi)星星座 、 地面支持系統(tǒng)和用戶設備三部分組成 。 ? 衛(wèi)星星座由 24顆衛(wèi)星 （ 21顆工作星和 3顆備份星 ） 組成 ， 均勻分布在 3個近圓形的軌道平面上 ， 每個軌道面8顆衛(wèi)星 ， 軌道半徑約為 25478km， 軌道傾角 176。 。 ? 120? 45? 25478km ?第六講 典型衛(wèi)星導航系統(tǒng)及應用 第二節(jié) GLONASS系統(tǒng) 30 GLONASS的地面支持系統(tǒng) ? GLONASS的地面支持系統(tǒng)由系統(tǒng)控制中心、中央同步器、遙測遙控站（含激光跟蹤站）和外場導航控制設備組成。 ? 地面支持系統(tǒng)的功能由設于前蘇聯(lián)境內的 5個跟蹤站、 9個監(jiān)測站和 1個主控站所完成。 ? 蘇聯(lián)解體后，地面支持系統(tǒng)只限于俄羅斯境內的場地，系統(tǒng)控制中心和中央同步處理器位于莫斯科，遙測遙控站位于圣彼得堡、捷爾諾波爾、埃尼謝斯克和共青城。 ?第六講 典型衛(wèi)星導航系統(tǒng)及應用 第二節(jié) GLONASS系統(tǒng) 31 GLONASS的用戶設備 ? GLONASS用戶設備 (即接收機 )能接收衛(wèi)星發(fā)射的導航信號，并測量其偽距和偽距變化率，同時從衛(wèi)星信號中提取并處理導航電文。接收機處理器對上述數(shù)據(jù)進行處理并計算出用戶所在的位置、速度和時間信息。 ? GLONASS系統(tǒng)提供軍用和民用兩種服務。 ? GLONASS系統(tǒng)單點定位精度在水平方向為16m，垂直方向為 25m。在探測各種目
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