衛(wèi)星通信講義(編輯修改稿)
2025-09-11 21:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 接收天線 發(fā)射天線 接收機(jī) 饋線損耗 饋線損耗 )()()(rrftttrrtfrttrLGLGLPPLLLGGPP???????增益：接收信號功率：信噪比的預(yù)算 TGLE I R PTCNCk B TLLLNLGE I R PCdBLGE I R PCGPE I R Prtftt?=//=+=/*==單級載波噪聲溫度比：單級信噪比：接收噪聲功率：值：增益接收載波功率：功率：發(fā)射機(jī)等效全方向輻射接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度 reFFareFeaeTTLLTTTTT???????0)11(衛(wèi)星通信全鏈路傳輸質(zhì)量 鏈路預(yù)算的案例 一、上行鏈路的載波噪聲溫度比； 二、下行鏈路的載波噪聲溫度比； 5. GPS系統(tǒng) GPS的發(fā)展； GPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)； GPS定位的基本原理； GPS信號結(jié)構(gòu)和接收機(jī)基本工作原理； GPS功能模塊的應(yīng)用案例。 GPS的發(fā)展歷史 一、早期的衛(wèi)星三角測量技術(shù)； 已知 A,B兩點的坐標(biāo)位置，通過在三點的衛(wèi)星 攝影圖片，利用立體幾何的簡單原理對 C點的坐標(biāo) 作出估計。 5米的點位精度。 二、基于多普勒定位的 NNSS（海軍衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）； 利用開普勒效應(yīng)測量地面觀測站與衛(wèi)星的距離 或距離差，得到觀測點的坐標(biāo)。 GPS的發(fā)展歷史 1958年 12月開始， Hopkins大學(xué)研制。 到 1961年 11月，先后發(fā)射了 6顆用于試驗的“子 午衛(wèi)星（極軌道衛(wèi)星）”。衛(wèi)星高度 950～ 1200km， 每隔 2小時可觀測到一次。它由三部分組成：子 午衛(wèi)星、地面跟蹤網(wǎng)和用戶接收機(jī)。 地面跟蹤網(wǎng)：跟蹤站、計算中心、注入站、 海軍天文臺和控制中心。它們的任務(wù)是測定各 衛(wèi)星的軌道參數(shù)，并定時將這些數(shù)據(jù)和時間信 號注入到相應(yīng)的各顆衛(wèi)星上，以便衛(wèi)星可以按 時向地面播發(fā)。 GPS的發(fā)展歷史 用戶接收機(jī) ：用來接受衛(wèi)星發(fā)射的信號、測量多 普勒頻移、解譯軌道參數(shù)和計算接收機(jī)三維地心 坐標(biāo)。 1967年 7月，美國政府將解密的子午衛(wèi)星部分 電文給予民用。 70s中期，我國引進(jìn)該系統(tǒng)接收機(jī)， 并進(jìn)行了幾次大規(guī)模 的多普勒定位項目：聯(lián)合測 設(shè)的全國衛(wèi)星多普勒大地網(wǎng)、西北地區(qū)衛(wèi)星多普勒 定位網(wǎng)、全國陸地海洋衛(wèi)星定位網(wǎng)、南極長城測量 等。點精度可達(dá)到分米級。 缺陷是： 無法真正實現(xiàn)實時性。 GPS的發(fā)展歷史 三、 GPS系統(tǒng)： 易操作、應(yīng)用廣等。 成為當(dāng)今世界上最實用，也 是應(yīng)用最廣泛的全球精密導(dǎo)航、指揮和調(diào)度系統(tǒng)。 并通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法（ WGS84大地坐標(biāo)系 ?地 面網(wǎng)坐標(biāo) ）。 1973年 12月美國國防部立項，投資 200億美 元，于 1989年完成實驗系統(tǒng)測試并正式投入運營， GPS的發(fā)展歷史 1994年建成完整的 GPS系統(tǒng)，國防部于 1996年 12月 31日停止了之前提供全球定位、導(dǎo)航和測量用的 NNSS系統(tǒng)，正式進(jìn)入 GPS時代。 另外，有前蘇聯(lián)研制開發(fā)成功了 GLONASS系統(tǒng) （ Global Navigation Satellite System），歐洲空間局 正在發(fā)展以民用為主的 NAVSAT系統(tǒng)。 GPS的發(fā)展歷史 GPS提供的主要業(yè)務(wù)： ?海陸空運動目標(biāo)的導(dǎo)航、監(jiān)控、管理、報警 和救援； ?大地測量、工程測量、變形檢測、地籍測量、 航空攝影測量和海洋測繪； ?森林火災(zāi)定位、提供精密標(biāo)準(zhǔn)時間、物理探 礦及檢測地殼運動等。 GPS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ?空間星座部分：包括 GPS工作衛(wèi)星和備用 衛(wèi)星； ?地面監(jiān)控部分：控制整個系統(tǒng)和時間，負(fù) 責(zé)軌道檢測和預(yù)報； ?用戶設(shè)備部分：各種兼容的接收機(jī)。 一、空間星座部分 ? 21顆工作衛(wèi)星和 3顆備用衛(wèi)星均勻分布在 6個軌道 面上； ? 迄今為止，設(shè)計了三代衛(wèi)星： Block Block2和 Block3； ?功能： 向廣大用戶連續(xù)發(fā)送定位信息； 接受和存儲地面站發(fā)來的衛(wèi)星導(dǎo)航電文等信息； 接受地面監(jiān)控站的控制； 通過星載的高精度“銣”鐘和“銫”鐘，提供精密 的時間標(biāo)準(zhǔn)。 二、地面站 主控站： 1個 設(shè)在美國本土的科羅拉多州斯本斯，主要用來 產(chǎn)生參數(shù)和控制衛(wèi)星等； 檢測站： 5個 數(shù)據(jù)自動采集中心，分布在美國本土和三大洋 的美軍軍事基地； 注入站： 3個 將主控站的導(dǎo)航電文注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲器。 三、用戶端設(shè)備 包含各種兼容 GPS系統(tǒng)的不同公司的產(chǎn)品； 設(shè)備由 GPS接收機(jī)及其天線、 CPU、電源 和終端設(shè)備等部分構(gòu)成； 目前主要有徠卡（ Leica）公司、天寶（ Trimble） 公司、阿士杰（ Ashtech）公司、 Koden、 Garmin。 GPS基本工作原理 通過接受（只需接受無需發(fā)送）來自至少 4 顆工作衛(wèi)星的導(dǎo)航電文，利用其中的 時間信號 （或者載波相位偏移）計算接收點與衛(wèi)星的距離， 在得到 衛(wèi)星星歷 的情況下接收點的位置（緯度、 經(jīng)度和高度）就可以精確地確定。衛(wèi)星作為測量 位置標(biāo)記并利用一個時間標(biāo)記，通過三角關(guān)系來 確定緯度、經(jīng)度和高度（基于 WGS84大地坐標(biāo) 系），然后轉(zhuǎn)換為各個國家大地坐標(biāo)系，然后根 據(jù)不同的業(yè)務(wù)進(jìn)行信息處理。 GPS基本工作原理 ?衛(wèi)星星歷 每一顆衛(wèi)星都會廣播其星歷表，該星歷表 包含用來計算其軌道位置的軌道要素，由地面 控制站不斷地更新和修正。 ?時間系統(tǒng) 作為原子級時間基準(zhǔn)； 利用時間計算傳輸延遲。 ?載波相位偏移 即多普勒頻移 . 不同的定位方式 一、單點定位和相對定位； 單點定位采用延遲時間定位方式。 相對定位（差分定位），還可以使用載波 相位觀測定位方式。 二、動態(tài)定位和靜態(tài)定位；
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