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正文內(nèi)容

gnss的現(xiàn)狀及發(fā)展ppt課件-資料下載頁

2025-01-08 00:26本頁面
  

【正文】 兩顆工作衛(wèi)星距地面高度 36000km,經(jīng)度相差 60度,分別定點在東經(jīng) 80度和 140度,備用衛(wèi)星位于東經(jīng) 。 ?衛(wèi)星載荷:變頻轉(zhuǎn)發(fā)器、 S天線 (兩個波束 )和 L天線 (兩個波束 ) 。 ?作用: ?接收地面中心的出站信號并轉(zhuǎn)發(fā)給用戶; ?接收用戶的信號并轉(zhuǎn)發(fā)到地面中心; ?將地面中心解算的用戶坐標(biāo)發(fā)送給用戶; ?接收地面中心指令,確保衛(wèi)星的正常運(yùn)行; 地面部分 ?地面部分由 –地面控制中心 –數(shù)據(jù)處理中心 –定軌觀測網(wǎng) 地面控制中心 控制中心的主要功能: 1. 控制衛(wèi)星的在軌正確飛行; 2. 控制衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器正常工作; 3. 捕獲和識別來自用戶機(jī)發(fā)送的信號; 4. 測量信號傳播時間; 5. 向用戶發(fā)送定位位置; 6. 產(chǎn)生導(dǎo)航定位信號,播發(fā)時間頻率校準(zhǔn)信息; 7. 建立與數(shù)據(jù)處理中心聯(lián)系、處理所接收的數(shù)據(jù)資料。 數(shù)據(jù)處理中心 數(shù)據(jù)處理中心 數(shù)據(jù)處理中心功能: 1. 計算用戶位置和軌跡; 2. 對用戶進(jìn)行導(dǎo)航和交通管制; 3. 識別用戶身份、控制用戶使用; 北斗用戶機(jī) ?用戶機(jī)由混頻器和放大器、信號接收機(jī)、發(fā)射裝置、信息輸入裝置和顯示裝置等。 ?主要任務(wù):接收中心站經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的詢問信號,并向衛(wèi)星發(fā)射應(yīng)答信號。 ?種類:根據(jù)執(zhí)行任務(wù)的不同,北斗用戶機(jī)可分為定位通信型(基本型用戶機(jī))、通信型、授時型和管理型(指揮型用戶機(jī));按照裝載方式的不同,北斗用戶機(jī)可分為手持式、車載式、船載式、機(jī)載式等類型。 用戶機(jī)的功能和作用: ; 間標(biāo)識信息; ; 系統(tǒng)功能 北斗系統(tǒng)主要有三大功能: ?快速定位: 北斗系統(tǒng)可為服務(wù)區(qū)域內(nèi)用戶提供全天候、高精度、快速實時定位服務(wù),定位精度與GPS相當(dāng); ?簡短報文通信: 北斗系統(tǒng)用戶終端具有雙向數(shù)字報文通信能力,用戶可以一次傳送多達(dá) 120個漢字的簡短報文信息; ?精密授時: 北斗系統(tǒng)具有精密授時功能,可向用戶提供 20ns時間同步精度。 3.定位原理 中心站 d1 d2 d4 d3 D1 D2 4.工作過程 1. 控制中心向 2顆衛(wèi)星發(fā)送詢問信號; 2. 衛(wèi)星接收到詢問信號,經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器向服務(wù)區(qū)用戶播發(fā)詢問信號; 3. 用戶響應(yīng)其中 1顆衛(wèi)星的詢問信號,并同時向 2顆衛(wèi)星發(fā)送響應(yīng)信號; 4. 衛(wèi)星收到用戶響應(yīng)信號,經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)回控制中心; 5. 控制中心收到用戶響應(yīng)信號,解調(diào)出用戶申請的服務(wù)內(nèi)容; 6. 控制中心計算出用戶的三維坐標(biāo)位置,再將它發(fā)送到衛(wèi)星進(jìn)行相應(yīng)的處理;或者用戶的通信內(nèi)容再發(fā)送,衛(wèi)星又收到控制中心發(fā)來的坐標(biāo)數(shù)據(jù)或者通信內(nèi)容,經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)給用戶或者收件人。 5.技術(shù)特點和優(yōu)勢 技術(shù)特點: ?具有簡短通訊功能 ?簡化衛(wèi)星載荷和用戶機(jī)的技術(shù)要求 ?天然的差分系統(tǒng) ?可控性強(qiáng) ?地面中心技術(shù)密集,用戶數(shù)量有一定限制 ?精度分布不均勻,空中和動態(tài)用戶精度較低 ?陸地用戶需要高程數(shù)據(jù)庫的支持 同步衛(wèi)星的定位特點 ?本身為二維導(dǎo)航系統(tǒng),僅靠衛(wèi)星不能完成定位,需要高程或高程庫的支持。 ?觀測量的獲取、定位的解算在地面中心進(jìn)行,衛(wèi)星功能簡單,僅有轉(zhuǎn)發(fā)或收發(fā)功能。 ?完成一次定位,信號往返三次,具有一定的定位延遲(約為 )。 ?僅需兩顆衛(wèi)星,投入小。 “北斗一號”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與 GPS系統(tǒng)比較 1. 覆蓋范圍:北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是覆蓋我國本土的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)。覆蓋范圍東經(jīng)約 70176。 140176。 ,北緯 5176。 55176。 。 GPS是覆蓋全球的全天候?qū)Ш较到y(tǒng)。能夠確保地球上任何地點、任何時間能同時觀測到 69顆衛(wèi)星 (實際上最多能觀測到 12顆 )。 2. 衛(wèi)星數(shù)量和軌道特性:北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是在地球赤道平面上設(shè)置 2顆地球同步衛(wèi)星顆衛(wèi)星的赤道角距約60176。 。 GPS是在 6個軌道平面上設(shè)置 24顆衛(wèi)星,軌道赤道傾角 55176。 ,軌道面赤道角距 60176。 。導(dǎo)航衛(wèi)星為準(zhǔn)同步軌道,繞地球一周 11小時 58分。 “北斗一號” 與 GPS系統(tǒng)比較 3. 定位原理:北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是主動式雙向測距二維導(dǎo)航。地面中心控制系統(tǒng)解算,供用戶三維定位數(shù)據(jù)。 GPS是被動式偽碼單向測距三維導(dǎo)航。由用戶設(shè)備獨(dú)立解算自己三維定位數(shù)據(jù)。“北斗一號”的這種工作原理帶來兩個方面的問題,一是用戶定位的同時失去了無線電隱蔽性,這在軍事上相當(dāng)不利,另一方面由于設(shè)備必須包含發(fā)射機(jī),因此在體積、重量上、價格和功耗方面處于不利的地位。 4. 定位精度:北斗導(dǎo)航系統(tǒng)三維定位精度約幾十米,授時精度約 100ns。 GPS三維定位精度 P碼目前己由 16m提高到 6m, C/A碼目前己由 25100m提高到 12m,授時精度日前約 20ns。 “北斗一號”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與 GPS系統(tǒng)比較 5. 用戶容量:北斗導(dǎo)航系統(tǒng)由于是主動雙向測距的詢問 應(yīng)答系統(tǒng),用戶設(shè)備與地球同步衛(wèi)星之間不僅要接收地面中心控制系統(tǒng)的詢問信號,還要求用戶設(shè)備向同步衛(wèi)星發(fā)射應(yīng)答信號,這樣,系統(tǒng)的用戶容量取決于用戶允許的信道阻塞率、詢問信號速率和用戶的響應(yīng)頻率。因此,北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的用戶設(shè)備容量是有限的。 GPS是單向測距系統(tǒng),用戶設(shè)備只要接收導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)出的導(dǎo)航電文即可進(jìn)行測距定位,因此 GPS的用戶設(shè)備容量是無限的。 “北斗一號”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與 GPS系統(tǒng)比較 6. 生存能力:和所有導(dǎo)航定位衛(wèi)星系統(tǒng)一樣,“北斗一號”基于中心控制系統(tǒng)和衛(wèi)星的工作,但是“北斗一號”對中心控制系統(tǒng)的依賴性明顯要大很多,因為定位解算在那里而不是由用戶設(shè)備完成的。為了彌補(bǔ)這種系統(tǒng)易損性,GPS正在發(fā)展星際橫向數(shù)據(jù)鏈技術(shù),使萬一主控站被毀后 GPS衛(wèi)星可以獨(dú)立運(yùn)行。而“北斗一號”系統(tǒng)從原理上排除了這種可能性,一旦中心控制系統(tǒng)受損,系統(tǒng)就不能繼續(xù)工作了。 “北斗一號”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與 GPS系統(tǒng)比較 7. 實時性:“北斗一號”用戶的定位申請要送回中心控制系統(tǒng),中心控制系統(tǒng)解算出用戶的三維位置數(shù)據(jù)之后再發(fā)回用戶,其間要經(jīng)過地球靜止衛(wèi)星走一個來回,再加上衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā),中心控制系統(tǒng)的處理,時間延遲就更長了,因此對于高速運(yùn)動體,就加大了定位的誤差。此外,“北斗一號”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也有一些自身的特點,其具備的短信通訊功能就是 GPS所不具備的。 工作范圍和精度 ?“北斗一號”的覆蓋范圍是北緯5176。 55176。 , 東經(jīng) 70176。 一 140176。 之間的心臟地區(qū),上大下小,最寬處在北緯 35176。 左右。 ?其定位精度為水平精度 100米 (1σ),設(shè)立標(biāo)校站之后為 20米 (類似差分狀態(tài) )。 北斗導(dǎo)航系統(tǒng) Vs美國 GPS的五大優(yōu)勢 北斗應(yīng)用有五大優(yōu)勢: 1. 它同時具備定位與通訊功能,不需要其他通訊系統(tǒng)支持。而 GPS只能定位。 2. 覆蓋范圍大,沒有通訊盲區(qū)。北斗系統(tǒng)覆蓋了中國及周邊國家和地區(qū),不僅可為中國、也可為周邊國家服務(wù)。 3. 特別適合于集團(tuán)用戶大范圍監(jiān)控管理和數(shù)據(jù)采集用戶數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用。 4. 融合北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)和衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)兩大資源,因此也可利用 GPS使之應(yīng)用更加豐富。 5. 自主系統(tǒng),安全、可靠、穩(wěn)定,保密性強(qiáng),適合關(guān)鍵部門應(yīng)用。 系統(tǒng)優(yōu)缺點 ?優(yōu)點:北斗導(dǎo)航系統(tǒng)具有衛(wèi)星數(shù)量少、投資小、用戶設(shè)備簡單價廉、能實現(xiàn)一定區(qū)域的導(dǎo)航定位、通訊等多用途,可滿足當(dāng)前我國陸、海、空運(yùn)輸導(dǎo)航定位的需求。 ?缺點:不能覆蓋兩極地區(qū),赤道附近定位精度差,只能二維主動式定位,且需提供用戶高程數(shù)據(jù),不能滿足高動態(tài)和保密的軍事用戶要求,用戶數(shù)量受一定限制。 ?最重要的是,“北斗一號”導(dǎo)航系統(tǒng)是我國獨(dú)立自主建立的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),它的研制成功標(biāo)志著我國打破了美、俄在此領(lǐng)域的壟斷地位,解決了中國自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的有無問題。它是一個成功的、實用的、投資很少的初步起步系統(tǒng)。 北斗一號的增強(qiáng) ? “ 天河網(wǎng) ” 組合導(dǎo)航系統(tǒng)的建立 – 北斗一號 +長河二號 – 長波偽衛(wèi)星測量拓展為無源定位; – 覆蓋東部沿海 ,定位誤差 90m; ? 無源定位方法 – 倒北斗系統(tǒng) (位置差分 )。 – 三星定位 。 – 導(dǎo)彈快速無源定位系統(tǒng) (偽距差分 )。 – 高精度連續(xù)導(dǎo)航系統(tǒng) (自差分 )。 北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) ? 星座設(shè)計 – 5GEO+3IGSO+4MEO ? 組成 – 五大系統(tǒng) ,2022前初見規(guī)模 五、 CORS原理及在城市衛(wèi)星綜合服務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用
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