gps原理及應(yīng)用課件第1章衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展歷史-資料下載頁(yè)
2025-08-04 22:28本頁(yè)面
【正文】 定位系統(tǒng)目前由定位于赤道上空的 2顆地球同步衛(wèi)星（ 800E和 1400E）、一顆在軌備份衛(wèi)星（ ）、地面中心站、用戶終端等部分組成。定位可以由用戶終端向中心站發(fā)出請(qǐng)求，中心站對(duì)其進(jìn)行定位后將位置信息廣播出去由該用戶獲取，也可以由中心站主動(dòng)進(jìn)行指定用戶的定位，定位后不將位置信息發(fā)送給用戶，而由中心站保存。 2）北斗導(dǎo)航系統(tǒng)定位原理 ? 北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)由兩顆經(jīng)度相差 60176。 的地球靜止衛(wèi)星對(duì)用戶雙向測(cè)距，由 1個(gè)配有電子高程圖的地面中心站定位，另有幾十個(gè)分布于全國(guó)的參考標(biāo)校站和大量用戶機(jī)。其定位原理是：以 2顆衛(wèi)星的已知坐標(biāo)為圓心，分別以測(cè)定的本星至用戶機(jī)距離為半徑，形成 2個(gè)球面，用戶機(jī)必然位于這 2個(gè)球面交線的圓弧上。電子高程地圖提供的是一個(gè)以地心為球心、以球心至地球表面高度為半徑的非均勻球面。求解圓弧線與地球表面交點(diǎn)即可獲得用戶位置。 ? 若不附加其他信息，僅憑定位于赤道上空的同步軌道上的 2顆衛(wèi)星所提供的測(cè)距數(shù)據(jù)是難以有效解算目標(biāo)位置的三維坐標(biāo)分量的。 在雙星定位系統(tǒng)中，具體的定位過(guò)程是：首先由中心站發(fā)出信號(hào)，分別經(jīng)兩顆衛(wèi)星反射傳至接收部分，再由接收部分反射 2顆衛(wèi)星分別傳回中心站，中心站計(jì)算由2種途徑所需時(shí)間 t t2，再經(jīng)過(guò)計(jì)算即可完成定位，計(jì)算過(guò)程如下： ? 由于衛(wèi)星 衛(wèi)星 2是地球同步衛(wèi)星，所以 2顆衛(wèi)星和中心站的地心坐標(biāo)都是已知的，而根據(jù)數(shù)字地面高程，接收部分的高程也是可知的，因此，兩式中 R R2是已知的， C為光速，兩個(gè)未知數(shù) r r2可以通過(guò)方程式解出，即 ： 其中，只有 x、 y兩個(gè)未知數(shù)。至此，就可能確定接收機(jī)的二維位置，定位精度在 15m左右。 3）系統(tǒng)功能 ? 目前該系統(tǒng)可提供四大功能：快速定位；實(shí)時(shí)導(dǎo)航；簡(jiǎn)短通信；精密授時(shí)。 ? 簡(jiǎn)短通信：實(shí)現(xiàn)無(wú)線電通信的基本條件是：線路要是雙向的，每一端即能發(fā)射又能接收；雙方各有特定識(shí)別碼，即不會(huì)送錯(cuò)又不會(huì)被第三者所接收；通信電文預(yù)先約定，能夠互相譯出。本系統(tǒng)的地面中心站和用戶終端站收發(fā)機(jī)具備這幾個(gè)條件，因?yàn)橄到y(tǒng)是雙向閉合環(huán)路，每個(gè)終端站收發(fā)機(jī)都有專用識(shí)別碼。 ? 精密授時(shí)：授時(shí)與通信、定位是在同一信道中完成的。地面中心站的銫鐘產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)頻率，通過(guò)詢問(wèn)信號(hào)將時(shí)標(biāo)的時(shí)間碼送給終端站，經(jīng)過(guò)延時(shí)改正，終端站便可得到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。 4）系統(tǒng)問(wèn)題 （ 1）用戶數(shù)有限，目前每小時(shí) 540000戶。 （ 2）測(cè)量范圍有限，北緯 5176。 ～ 55176。 ，東經(jīng)70176。 ～ 140176。 。 （ 3）用戶定位時(shí)，同時(shí)失去了無(wú)線電隱蔽性，這在軍事上相當(dāng)不利。 （ 4）設(shè)備必須包含發(fā)射機(jī)，體積重量不利。 5）未來(lái)展望 ? “北斗”導(dǎo)航定位系統(tǒng)的雙星定位，只是初步實(shí)驗(yàn)階段，以后除了發(fā)射同步衛(wèi)星外，還要發(fā)射多顆極軌衛(wèi)星，以實(shí)現(xiàn)“北斗”導(dǎo)航定位系統(tǒng)的全球定位和實(shí)用化。我國(guó)第二代導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)想如下：不再依靠中心站電子高程圖處理或由用戶提供高程信息，而是直接接收衛(wèi)星單程測(cè)距信號(hào)自己定位，系統(tǒng)的用戶容量不受限制，并可提高用戶位置隱蔽性。其必備條件是：有星載原子鐘；用戶機(jī)配石英鐘；每一時(shí)刻至少可見(jiàn) 4顆衛(wèi)星。要研制成功第二代導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，系統(tǒng)投資將顯著增加。 （ 1） 中心體非球形攝動(dòng)力：地球的質(zhì)量分布不均勻，形狀也不規(guī)則，所以實(shí)際引力與中心體球形引力有差別，其差值就是中心體非球形攝動(dòng)力。這個(gè)攝動(dòng)力隨著航天器與中心體的距離增加而減小。 （ 2）大氣阻力：在很多情況下，航天器離中心體比較近。當(dāng)中心體被大氣包圍時(shí)，大氣對(duì)航天器的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻尼作用。大氣阻力也是一種攝動(dòng)力。大氣阻力的大小與大氣密度、航天器相對(duì)于大氣的運(yùn)動(dòng)速度、航天器大小、質(zhì)量和形狀有關(guān)。大氣密度、大氣本身的運(yùn)動(dòng)等因素難以準(zhǔn)確確定，大氣阻力也就不易準(zhǔn)確得出。 ? 1957年 10月 4日 ，蘇聯(lián)宣布成功地把世界上第一顆繞地球運(yùn)行的人造衛(wèi)星送入軌道。美國(guó)官員宣稱，他們不僅因蘇聯(lián)首先成功地發(fā)射衛(wèi)星感到震驚，而且對(duì)這顆衛(wèi)星的體積之大感到驚訝。這顆衛(wèi)星重 83公斤，比美國(guó)準(zhǔn)備在第二年初發(fā)射的衛(wèi)星重 8倍。蘇聯(lián)宣布說(shuō)，這顆衛(wèi)星的球體直徑為 55厘米，繞地球一周需 1小時(shí) 35分，距地面的最大高度為 900公里，用兩個(gè)頻道連續(xù)發(fā)送信號(hào)。
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