【文章內容簡介】 ? 子午衛(wèi)星導航系統(tǒng) – 定位方法 ? 短弧法定位 – 方法：在單點定位和聯(lián)測定位中都把衛(wèi)星星歷視為已知值而固定下來。在短弧法平差中卻將其視為未知參數(shù)，通過平差計算同時求得精確的衛(wèi)星軌道及測站坐標和其它參數(shù)。 – 精度：廣播星歷， 200~1000km，達 ~1m – 特點：算 法復雜，當觀測時間長，站間距離遠時，定位精度高。 衛(wèi)星應用概論 – 衛(wèi)星導航 46 國外衛(wèi)星導航系統(tǒng) 子午衛(wèi)星導航系統(tǒng) ? 子午衛(wèi)星導航系統(tǒng) – 系統(tǒng)的局限性 ? 一次定位所需時間長 ? 不是一個連續(xù)的導航定位系統(tǒng) – 所有衛(wèi)星都使用相同頻率的信號，未采用多址通訊技術，接收機在同一時間只能對一顆衛(wèi)星進行觀測 ? 導航定位精度低 – 衛(wèi)星和接收機的鐘頻穩(wěn)定度不高 – 衛(wèi)星信號頻率低，不利于消除電離層折射 – 衛(wèi)星軌道低，不利于獲得高精度的軌道 衛(wèi)星應用概論 – 衛(wèi)星導航 47 國外衛(wèi)星導航系統(tǒng) 子午衛(wèi)星導航系統(tǒng) ? 前蘇聯(lián)類似的系統(tǒng) – 前蘇聯(lián)海軍于 1965年開始也建立了一個衛(wèi)星導航系統(tǒng)，稱之為 CICADA ? 軍用系統(tǒng) PARUS ? 民用系統(tǒng) Tsikada TSYKLON (或 TSIKLON）衛(wèi)星 衛(wèi)星應用概論 – 衛(wèi)星導航 48 國外衛(wèi)星導航系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng)（ GPS） ? 全球定位系統(tǒng)（ GPS） – 概況 ? NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System – NAVSTAR GPS。 ? 美國建立 ? 坐標參照系： WGS84 ? 時間系統(tǒng)： GPST 衛(wèi)星應用概論 – 衛(wèi)星導航 49 國外衛(wèi)星導航系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng)（ GPS） ? 全球定位系統(tǒng)（ GPS） – 發(fā)展簡史史 ? 1973年 12月， DoD批淮進行研制，總投資 300億美元．系統(tǒng)研制和建立分 方案論證 、 工程研制 和 生產作業(yè) 等三個階段 ? 1978年 2月 22日，第一顆 GPS試驗衛(wèi)星的發(fā)射成功，標志著工程研制階段的開始， ? 1989年 2月 14日，第一顆 GPS工作衛(wèi)星的發(fā)射成功，宣告 GPS系統(tǒng)進入了生產作業(yè)階段。 ? 1991年，在海灣戰(zhàn)爭中， GPS首次大規(guī)模用于實戰(zhàn)。 ? 1993年 6月（ 12月 8日宣布）系統(tǒng)達到初始運行能力（ IOC Initial Operational Capability）。 ? 1995年 4月 27日（ 7月 17日宣布）， 系統(tǒng)達到全運行能力（ FOC Full Operational Capability）。 ? 1999年 1月 25日，美國宣布，將斥資 40億美圓，進行 GPS現(xiàn)代化。 ? 2022年 5月 1日，美國宣布， GPS停止實施 SA – 一種人為降低GPS導航定位精度的措施。（實際停止實施 SA是 5月 2日）。 衛(wèi)星應用概論 – 衛(wèi)星導航 50 國外衛(wèi)星導航系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng)（ GPS） ? 全球定位系統(tǒng)（ GPS） – GPS的系統(tǒng)組成 空間部分 地面監(jiān)控部分 用戶部分 GPS 衛(wèi)星應用概論 – 衛(wèi)星導航 51 國外衛(wèi)星導航系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng)（ GPS） ? 全球定位系統(tǒng)（ GPS） – GPS衛(wèi)星星座 ? 設計星座 – 21(工作衛(wèi)星 )+3(活動的備用衛(wèi)星 ) ? 軌道 – 6個軌道面 – 平均軌道高度 20200km – 軌道傾角 55? – 周期 11h 58min（顧及地球自轉，地球 衛(wèi)星的幾何關系每天提前 4min重復一次） ? 特點 – 保證在任何時刻，高度角 15?以上，能同時觀測到 4至 8顆衛(wèi)星 ? 當前星座 – 29顆 衛(wèi)星應用概論 – 衛(wèi)星導航 52 國外衛(wèi)星導航系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng)（ GPS） ? 全球定位系統(tǒng)（ GPS） – GPS衛(wèi)星星座 衛(wèi)星應用概論 – 衛(wèi)星導航 53 國外衛(wèi)星導航系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng)（ GPS） ? 全球定位系統(tǒng)（ GPS） – GPS衛(wèi)星 ? 作用： – 接收、存儲導航電文 – 生成用于導航定位的信號（測距碼、載波） – 發(fā)送用于導航定位的信號（采用雙相調制法調制在載波上的測距碼和導航電文） – 接受地面指令，進行相應操作 – 其他特殊用途，如通訊、監(jiān)測核暴等。 ? 主要設備 – 太陽能電池板 – 原子鐘（ 2臺銫鐘、 2臺銣鐘） – 信號生成與發(fā)射裝置 衛(wèi)星應用概論 – 衛(wèi)星導航 54 ? 全球定位系統(tǒng)（ GPS） – GPS衛(wèi)星的類型 ? 試驗衛(wèi)星： Block Ⅰ ? 工作衛(wèi)星： Block Ⅱ – Block Ⅱ ：存儲星歷能力為 14天，具有 SA和 AS地能力 – Block Ⅱ A （ Advanced）：衛(wèi)星間可相互通訊，存儲星歷能力為 180天， SV35和 SV36帶有激光反射棱鏡 – Block Ⅱ R （ Replacement/Replenishment）：衛(wèi)星間可相互跟蹤相互通訊 – Block Ⅱ F（ Follow On）：新一代的 GPS衛(wèi)星 ,增設第三民用頻率 國外衛(wèi)星導航系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng)（ GPS） 衛(wèi)星應用概論 – 衛(wèi)星導航 55 國外衛(wèi)星導航系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng)（ GPS） ? 全球定位系統(tǒng)（ GPS） – GPS衛(wèi)星 Block IIR Block IIA Block IIA Block IIR Block IIF Block IIR 不同類型的 GPS衛(wèi)星 衛(wèi)星應用概論 – 衛(wèi)星導航 56 國外衛(wèi)星導航系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng)（ GPS） ? 全球定位系統(tǒng)（ GPS） – 當前的 GPS衛(wèi)星狀態(tài) GPS OPERATIONAL ADVISORY 269 SUBJ: GPS STATUS 26 SEP 2022 1. SATELLITES, PLANES, AND CLOCKS (CS=CESIUM RB=RUBIDIUM): A. BLOCK I : NONE B. BLOCK II: PRNS 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15 PLANE : SLOT F6, D7, C2, D4, B4, C1, C4, A3, A1, E3, D2, F3, F1, D5 CLOCK : CS, RB, CS, RB, RB, RB, RB, CS, CS, CS, RB, RB, RB, CS BLOCK II: PRNS 16, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 PLANE : SLOT B1, E4, C3, E1, D3, E2, F4, D1, A2, F2, A4, B3, F5, B2 CLOCK : RB, RB, RB, RB, RB, RB, RB, CS, CS, RB, CS, RB, RB, RB BLOCK II: PRNS 31 PLANE : SLOT C5 CLOCK : CS 衛(wèi)星應用概論 – 衛(wèi)星導航 57 國外衛(wèi)星導航系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng)（ GPS） ? 全球定位系統(tǒng)（ GPS） – 地面監(jiān)控部分 （ Ground Segment） ? 組成 – 主控站： 1個 – 監(jiān)測站： 5個 – 注入站： 3個 – 通訊與輔助系統(tǒng) G P S 衛(wèi)星注入站監(jiān)測站主控站衛(wèi)星應用概論 – 衛(wèi)星導航 58 主控站 監(jiān)測站注入站大西洋