西北矿业网GPS原理与应用电子教案1

1、GPS原理与应与应用 需要学历的联系我需要学历的联系我QQ394465464QQ394465464第一章 绪绪 论论1.1.1 GPS定位系统统的由来来NNSSNNSS卫卫星与与GPSGPS卫卫星比较较第一章 绪绪 论论1.1.2 GPS的基本特点和作用的基本特点和作用“GPS奶牛” 联联合制导导攻击击武器（JDAMJDAMJoint Direct Attack MunitionJoint Direct Attack Munition）JDAMJDAM1.2 GPS系统统的构构成GPS系统统的构构成 1.2.1 空间间星座部分（Space Segment） 1.2.1 空间间星座部分（Spac

2、e Segment） 第一颗颗Block IIF型号卫号卫星三 GPS卫卫星的主要功能 1.2.2 1.2.2 地面监监控部分(Control Segment) 地面监监控系统统主要功能1.2.2 1.2.2 地面监监控部分(Control Segment)1,监测监测站（Monitor Station） 所有地面站都有监测站的功能，它们是主控站控制下的数据自动采集中心。2,主控站（Master Control Station） 设在美国科罗拉多的施瑞福空军基地（Schriever Air Force Base）。是整个GPS系统的“中枢神经” 。3,备备用主控站（Backup Master

3、Control Station）位于美国马里兰州的盖茨堡（Gaithersburg Maryland）4,注入站（Ground Antenna）四个。主要作用：将主控站推算的卫星星历、导航电文、钟差和其它控制指令，以一定的格式注入到相应卫星的存储系统，并监测注入信息的准确性。 1.2.3 1.2.3 用户设备户设备部分（User Segment） 1.2.3 1.2.3 用户设备户设备部分（接收机种类种类）1.3 美国国政府的限制政策与与用户户策略 1.3 美国国政府的限制政策与与用户户策略1.3 美国国政府的限制政策与与用户户策略1.3 美国国政府的限制政策与与用户户策略1.4 1.4 限制

4、性政策下非特许许用户户的应对应对策略 1.4 1.4 限制性政策下非特许许用户户的应对应对策略1.4 1.4 限制性政策下非特许许用户户的应对应对策略 1.4 1.4 限制性政策下非特许许用户户的应对应对策略1 1，俄罗罗斯（前苏联苏联）的全球导航卫星系统（GLONASSGLONASS）v 二十世纪纪60年，前苏联苏联就开开始研研制自己的军军用卫卫星导导航系统统（Tsikada-M ）。70年代，前苏联苏联又启动启动了契卡达达（Tsikada-C）导导航系统统，这个导这个导航系统统被认认为为是一个个民用卫卫星导导航系统并统并一直沿用到90年代。v 19781978年前苏联苏联开开始研发类研发类

5、似于GPSGPS系统统的全球导导航卫卫星系统统（GLONASSGLONASSGlobal Navigation Global Navigation Satellite SystemSatellite System）系统统。该该系统统包含2424颗卫颗卫星（其中包括3 3颗备颗备用卫卫星），均匀匀分布于3 3个轨个轨道面。轨轨道倾倾角约约64.864.8，轨轨道高度约约191301913020180km20180km。卫卫星绕绕地球一圈的周期约为约为1111小时时1515分。该该系统统曾一度于19961996年基本完成部署，后未能有效维护维护，最近三颗颗于20201010年3 3月2 2日发发射

6、升空. .目前共有2323颗颗在轨轨卫卫星，其中21颗颗正常工作，另外2颗临时进颗临时进行技术维护术维护，2010年年底前将达到底前将达到27颗。颗。2010.3.2（05.19）最近）最近3颗颗“格洛格洛纳斯纳斯”卫星由卫星由“质子质子M”运载火运载火箭从哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射场箭从哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射场点火升空点火升空 。该卫星属于新一代导航卫星。该卫星属于新一代导航卫星，卫星重，卫星重1415千克，在轨寿命为千克，在轨寿命为7年年，由俄罗斯列舍特涅夫卫星信息系统公，由俄罗斯列舍特涅夫卫星信息系统公司制造。司制造。俄罗罗斯成功发发射3颗颗“格洛纳纳斯”导导航系统卫统卫星发射时

7、间：发射时间：2009.12.14.GPS卫卫星星和和GLONASS卫卫星星轨轨道道特特征征卫卫星星参参数数GPSGLONASS卫卫星星数数（颗颗）2424每每轨轨道道卫卫星星个个数数48卫卫星星分分布布轨轨道道面面数数63相相邻邻轨轨道道卫卫星星相相位位差差40度15度轨轨道道倾倾斜斜角角55 度64.8度轨轨道道长长半半轴轴26560km25510km轨轨道道高高度度20200km19100km偏偏心心率率0.010.01运运行行周周期期11小时58分11小时15分44秒卫卫星星寿寿命命7.58年3-5年GPS卫卫星星和和 GLONASS卫卫星星有有效效载载荷荷卫卫星星参参数数GPSGLO

8、NASS卫卫星星钟钟铯钟和铷钟各两台三台铯钟卫卫星星钟钟基基频频1023MHz5.0MHz太太阳阳能能电电池池帆帆板板7.2m27m2提提供供功功率率410-580w1600w镍镍镉镉蓄蓄电电池池三组 12A姿姿态态控控制制三轴稳定三轴稳定推推进进系系统统有有发发射射天天线线多波束天线射射电电频频率率L11575.42MHzL2=1227.60MHzL1=1602+K0.6525KHzL2=1246+K0.4375KHz遥遥控控遥遥测测天天线线S波段卫卫星星形形体体柱形，直径 1.5m柱形，高 3m卫卫星星重重843.68kg1400kg激激光光发发射射镜镜有有GPS 卫卫星星和和 GLONA

9、SS 卫卫星星发发播播的的信信号号卫卫星星参参数数GPSGLONASS卫卫星星信信号号区区分分CDMAFDMAC/A 码(共有 32 种)民用码C/A 码一种，民用码P 码可采用 w 码变成 Y 码防干扰P 码军用码L1调调制制信信号号导航电文导航电文P 码P 码L2调调制制信信号号导航电文导航电文测测距距信信号号伪随机噪声码伪随机噪声码测测距距码码格格式式格尔德码M 序列C/A 码码之之数数1023bit511bitC/A 码码码码频频1.023MHz0.511MHzC/A 码码周周期期1ms1msC/A 码码功功率率谱谱带带宽宽10.23MHz0.511MHzP 码码码码长长6.87104

10、10125.11106P 码码码码频频10.23MHz5.11MHzP 码码功功率率谱谱带带宽宽0.23MHz5.11MHz星星历历数数据据卫星轨道开普勒参数卫星地心直角坐标 x，y，z 及其速度和加速度分量坐坐标标系系统统WGS84SGS-85(95 年后采用 PZ-90)时时间间系系统统GPS 时间，与原子时差 19秒，与世界协调时采用跳秒办法采用俄罗斯维持的世界协调时UTC(SO)为基准。与国际标准世界协调时 UTC(BTMP)差数微妙 2 2，伽利略系统统伽利略系统简述伽利略系统简述 欧欧空局发发射第二颗颗伽利略导导航卫卫星GIOVE-B 3 3，北斗导导航系统统 （COMPASS）2000年10月31日和12月21日成功发射第一、二颗导航定位试验卫星2003年5月25日第三颗“北斗一号”发射成功，与前两颗卫星组成