机载GPS技术在民用系统的应用实用篇PPT学习教案

1、会计学1 机载机载GPS技术在民用系统的应用实用篇技术在民用系统的应用实用篇 背景知识 GPS工作频率1575.42/1227.6兆赫，其中1575.42兆赫为商用 频率。 在航空领域，由于GPS的精确性、连续性和全球的性能， GPS可以提供完美的卫星导航服务，满足航空用户的许多要求。以 空间为基地的定位和导航可以在飞行的所有阶段确定三维的位置， 从起飞、飞行和降落，到机场的地面导航。 GPS还是一些其他航空系统的关键组成部分, 例如增强型近地 警告系统（EGPWS）就已经被证明可以成功地减少飞行撞击地面 的危险性，而这是造成很多飞机失事的主要原因。 第1页/共15页 系统组成及部件位置 75

2、7-200飞机GPS（“用户接收机”）包括： 2个天线 2部MMR（多模式接收机） 第2页/共15页 第3页/共15页 l天线阻 抗50欧 姆 第4页/共15页 第5页/共15页 l内置GPS接收机组件 lL波段接收机 l存储器内有卫星历书（简称星历） ，是卫星轨道参数与瞬间坐标的数 据集合（任何时间卫星在轨道上的 位置） 第6页/共15页 l第3页显示左右GPS 位置 另1：GPS警告信息显示 在CDU便签行和 EICAS（L GPS、R GPS、GPS） 另2：传感器页报告GPS OK/FAIL GPS显示： 第7页/共15页 GPS原理 由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到

3、卫星 到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就 可以组成3个方程式，解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时 钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟 差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得 到观测点的经纬度和高程。 事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机 可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出 误差最小的一组用作定位，从而提高精度。 由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离 层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位 精度只有100米。为提高定位精度，普遍采用差分

4、GPS(DGPS)技 术，建立基准站(差分台)进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐 标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收 机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差 ，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分GPS，定位精 度可提高到5米。 第8页/共15页 GPS工作方式 1. 自检（上电时） 2. 初始化（自检通过后） 3. 截获方式（若有IRS位置数据可快速确认在当前位置可观测到的 卫星，若无则需10分钟左右；截获并锁定4颗以上卫星后进入导航 方式输出实时位置、速率、加速度、时间等导航数据） 4. 高度辅助方式（跟踪卫星仅3颗时，使用IRS惯性高度与

5、地球半 径之和作为第4星距） 5. 辅助方式（跟踪卫星少于3颗时，在30秒内，使用IRS高度、航 迹、地速继续导航数据的计算，此为辅助方式；30秒后，停止输 出导航数据，回到截获方式寻找卫星） 6. 故障（自检失败或工作中探测到故障） 第9页/共15页 系统图L： 第10页/共15页 系统图R： 第11页/共15页 A-GPS 背景知识 A-GPS，通讯辅助，通讯辅助GPS系统，系统，是在通讯系统的基础上，加上 A-GPS服务器等组成。A-GPS服务器有一个参考的GPS接收器， 它面对空旷的天空，接收和用户接收机同样的GPS卫星信号，并 计算出相关辅助信息，通过CDMA、GSM、无线互联网等无

6、线通 讯网络，发送给终端用户。 AGPS工作原理： a. AGPS终端（如：手机等）将自身的基 站地址通过网络传输到位置服务器； b. 位置服务器根据该终端 的大概位置传输与该位置相关的GPS辅助信息（包含GPS的星历 和方位俯仰角等）到终端； c. 终端AGPS模块根据辅助信息（以 提升GPS信号的第一锁定时间TTFF能力）接收GPS原始信号； d. 终端在接收到GPS原始信号后解调信号，计算终端到卫星的伪 距（伪距为受各种GPS误差影响的距离），并将有关信息通过网 络传输到位置服务器； e. 位置服务器根据传来的GPS伪距信息 和来自其他定位设备（如差分GPS基准站等）的辅助信息完成对 G

7、PS信息的处理，并估算该终端的位置； f. 位置服务器将该终端 的位置通过网络传输到定位网关或应用平台。 第12页/共15页 A-GPS 背景知识 A-GPS系统主要优势： 1.大大缩短首次定位时间 A-GPS服务器内部的GPS接收机能计算出卫星信号的多普 勒频偏，并将该多普勒频偏信息发送给终端用户手持GPS 接收机，这样手持GPS接收机的搜索范围大大减少，只对 很少的几个频率区（Frequency bins）进行搜索，首次定 位时间（TTFF）也就可以减小到只有几秒。而传统的 GPS接收机要在整个频率范围内进行搜索。 2.提高接收机的灵敏度。 第13页/共15页 手机GPS快速定位操作方法 1.（执行GPS导航软件前）开启手机上网功能； 2.（在能收到卫星信号的区域）开启G