西电导航原理4.1 绪论

1、 电子工程学院电子工程学院 探测制导系探测制导系卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用l绪论绪论l北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统lGPS卫星导航系统卫星导航系统本章节提纲本章节提纲卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用l人类第一颗卫星人类第一颗卫星l卫星导航简介卫星导航简介n什么是卫星导航什么是卫星导航n卫星导航系统组成卫星导航系统组成n卫星导航优缺点卫星导航优缺点l 运行中的卫星导航系统运行中的卫星导航系统n正运行中的有哪些正运行中的有哪些nGALILEOnGLONASS绪论绪论 提纲提纲卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用l人类第一颗卫星视频人类第一颗卫星视频

2、 绪论绪论 人类第一颗卫星人类第一颗卫星卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用q卫星导航卫星导航(Satellite navigation)，就是利用，就是利用在空间飞行的导航卫星不断广播发送某种在空间飞行的导航卫星不断广播发送某种频率并加载了某些特殊定位信息的无线电频率并加载了某些特殊定位信息的无线电信号，求出运载体相对卫星的位置，再根信号，求出运载体相对卫星的位置，再根据已知的卫星相对地球的位置，计算确定据已知的卫星相对地球的位置，计算确定运载体的位置，并导引其航行。运载体的位置，并导引其航行。绪论绪论 卫星导航简介卫星导航简介什么是卫星导航什么是卫星导航什么是卫星导航什么是卫星导航?卫

3、星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用卫星导航系统组成：卫星导航系统组成： 空间部分即卫星：发送空间部分即卫星：发送某种时间信号、测距信号某种时间信号、测距信号和卫星的瞬时坐标位置信和卫星的瞬时坐标位置信号。号。 地面控制部分：精确测地面控制部分：精确测定卫星的轨道坐标、时钟定卫星的轨道坐标、时钟差异，确定系统运行状态，差异，确定系统运行状态，并向卫星注入新的卫星轨并向卫星注入新的卫星轨道坐标，进行必要的卫星道坐标，进行必要的卫星轨道纠正等。轨道纠正等。 绪论绪论 卫星导航简介卫星导航简介卫星导航系统组成卫星导航系统组成用户部分：接收卫星广播用户部分：接收卫星广播发送的多种信号并进行处理发送的

4、多种信号并进行处理计算确定用户的最终位置。计算确定用户的最终位置。卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用 卫星导航系统能够全天候、实时提供载体卫星导航系统能够全天候、实时提供载体的三维位置和速度信息，且误差不随时间的三维位置和速度信息，且误差不随时间积累，是高精度导航与定位系统。积累，是高精度导航与定位系统。 不足之处在于容易被干扰，不能提供连续不足之处在于容易被干扰，不能提供连续定位信息，同时也不能提供姿态信息。定位信息，同时也不能提供姿态信息。绪论绪论 卫星导航简介卫星导航简介卫星导航优缺点卫星导航优缺点卫星导航优缺点卫星导航优缺点卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用 GPS全球定位

5、系统全球定位系统 GLONASS全球定位系统全球定位系统 GALILEO全球定位系统全球定位系统 北斗导航定位系统北斗导航定位系统绪论绪论 运行中的卫星导航系统运行中的卫星导航系统 正运行的有哪些正运行的有哪些正运行的有哪些正运行的有哪些卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用l人类第一颗卫星人类第一颗卫星l卫星导航简介卫星导航简介l 运行中的卫星导航系统运行中的卫星导航系统n正运行中的有哪些正运行中的有哪些nGALILEOu欧盟宣传视频和发展简史欧盟宣传视频和发展简史uGIOVEuGALILEO的国际参与的国际参与u卫星组成卫星组成u地面控制部分地面控制部分绪论绪论 提纲提纲卫星导航原理及其

6、应用卫星导航原理及其应用绪论绪论 运行中的卫星导航系统运行中的卫星导航系统 GALILEOlGALILEO欧盟宣传视频欧盟宣传视频 NoImage卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用发展简史发展简史(1) 1996年年7月月23日，欧洲议会和欧盟交通部长会议制日，欧洲议会和欧盟交通部长会议制定了有关建设欧洲联运交通网的共同纲领，其中首定了有关建设欧洲联运交通网的共同纲领，其中首次提出了建立欧洲自主的定位和导航系统的问题。次提出了建立欧洲自主的定位和导航系统的问题。这一共同纲领成为日后这一共同纲领成为日后“伽利略计划伽利略计划”出台的基础。出台的基础。1999年年1月月13日，欧洲议会批准了

7、由欧洲委员会提日，欧洲议会批准了由欧洲委员会提交的名为交的名为建立一个欧洲联运定位和导航网：欧洲建立一个欧洲联运定位和导航网：欧洲全球卫星导航系统发展战略全球卫星导航系统发展战略的报告。的报告。1999年年2月月10日欧盟委员会在其名为日欧盟委员会在其名为伽利略伽利略(Galileo)欧洲参与新一代卫星导航服务欧洲参与新一代卫星导航服务的报的报告中首次提出了告中首次提出了“伽利略计划伽利略计划”。绪论绪论 运行中的卫星导航系统运行中的卫星导航系统 GALILEO卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用发展简史发展简史(2) 1997年年7月至月至2000年底完成了伽利略系统的定义工作，年底完成

8、了伽利略系统的定义工作，包括系统的任务需求、空间段和地面段各种设备的技包括系统的任务需求、空间段和地面段各种设备的技术性能指标。术性能指标。2003年年5月月26日，欧盟及欧洲航天局通过了伽利略计日，欧盟及欧洲航天局通过了伽利略计划的第一部分。理论上，欧洲的伽利略系统是不会把划的第一部分。理论上，欧洲的伽利略系统是不会把系统资源全部抽起作军事用途，并会提供比系统资源全部抽起作军事用途，并会提供比GPS更更准确的结果，到系统完工开放时，将会开放予全球的准确的结果，到系统完工开放时，将会开放予全球的军民共同使用。军民共同使用。2004年年6月，欧盟通过系统使用频率的标准，将采用月，欧盟通过系统使用

9、频率的标准，将采用美国的美国的“二进制偏置载频二进制偏置载频1.1”标准，使欧美双方军力标准，使欧美双方军力均可互相拦截对方系统的信号，从而无需把整组系统均可互相拦截对方系统的信号，从而无需把整组系统关掉。关掉。绪论绪论 运行中的卫星导航系统运行中的卫星导航系统 GALILEO卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用发展简史发展简史(3) 2005年年12月月28日，格林尼治时间清晨日，格林尼治时间清晨5点点19分，分，“伽利略伽利略”系统的首颗实验卫星系统的首颗实验卫星“GIOVE-A”由俄罗由俄罗斯斯“联盟联盟-FG”火箭火箭(Soyuz rocket)从哈萨克斯坦的从哈萨克斯坦的拜科努尔

10、航天中心发射升空。拜科努尔航天中心发射升空。2006年年1月月12日，日，GlOVE-A开始向地面发送信号。开始向地面发送信号。2008年年4月月27日日,GLOVE-B成功发射。成功发射。5月开始向地月开始向地面发送信号。面发送信号。2011年年10月，伽利略定位系统的其中月，伽利略定位系统的其中2枚卫星在法属枚卫星在法属圭亚那太空中心由俄罗斯联盟号运载火箭搭载升空。圭亚那太空中心由俄罗斯联盟号运载火箭搭载升空。绪论绪论 运行中的卫星导航系统运行中的卫星导航系统 GALILEO卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用GIOVE A GIOVE B P29P29GIOVE Galileo In

11、-Orbit Validation Elements GIOVE的主要目标的主要目标: 频率信号测试；频率信号测试； 验证一些关键技术（如铷原子钟、氢原子钟）；验证一些关键技术（如铷原子钟、氢原子钟）； 轨道环境特征测试；轨道环境特征测试； 并行并行2或或3通道信号传输测试。通道信号传输测试。绪论绪论 运行中的卫星导航系统运行中的卫星导航系统 GALILEO卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用GALILEO的的国际参与国际参与(1)2003年年9月中国加入月中国加入“伽利略计划伽利略计划”，并计划投资，并计划投资2.3亿欧元。亿欧元。2004年年7月，以色列与欧盟签订协议，成为月，以色列与

12、欧盟签订协议，成为“伽利伽利略计划略计划”的合作伙伴。的合作伙伴。2005年年6月月3日，欧盟与乌克兰草签了一份协议，让日，欧盟与乌克兰草签了一份协议，让乌克兰加入乌克兰加入“伽利略计划伽利略计划”。9月月7日，印度也与欧日，印度也与欧盟签约，加入盟签约，加入“伽利略计划伽利略计划”，参与建设基于欧洲，参与建设基于欧洲地球同步卫星导航增强服务系统地球同步卫星导航增强服务系统 (EGNOS) 的区域的区域增强系统。增强系统。绪论绪论 运行中的卫星导航系统运行中的卫星导航系统 GALILEO卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用GALILEO的的国际参与国际参与(2)2006年年9月月9日，韩国

13、同欧盟签订了有关韩国参与伽日，韩国同欧盟签订了有关韩国参与伽利略计划的协定。利略计划的协定。12月月12日，欧盟与摩洛哥签署了日，欧盟与摩洛哥签署了伽利略计划的合作协议。伽利略计划的合作协议。除此之外，不少国家如阿根廷、澳大利亚、巴西、除此之外，不少国家如阿根廷、澳大利亚、巴西、加拿大、智利、日本、马来西亚、墨西哥、挪威、加拿大、智利、日本、马来西亚、墨西哥、挪威、巴基斯坦、俄罗斯等，也有可能加入巴基斯坦、俄罗斯等，也有可能加入“伽利略计伽利略计划划”。绪论绪论 运行中的卫星导航系统运行中的卫星导航系统 GALILEO卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用绪论绪论 运行中的卫星导航系统运行中

14、的卫星导航系统 GALILEOthe Galileo satellite constellation altitude 23222 kmSMA 29993.707 kminclination 56 degrees period 14 hours 4 min ground track repeat about 10 daysGGALILEOALILEODATADATA27 + 3 satellites in three Medium Earth Orbits (MEO)Walker 27/3/1Constellation卫星组成卫星组成 系统由系统由30颗颗中高圆轨道中高圆轨道卫星和卫星和2个个

15、地面控制中地面控制中心组成，其心组成，其中中27颗工作颗工作星，星，3颗备颗备份星。份星。卫星分布在卫星分布在3个倾角为个倾角为56度的轨道平面内，高度度的轨道平面内，高度23222千米。每个轨道上部署千米。每个轨道上部署9颗工作星和颗工作星和1颗备份星颗备份星卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用绪论绪论 运行中的卫星导航系统运行中的卫星导航系统 GALILEO地面控制部分地面控制部分(1) 在法属圭亚那库鲁航天中心的地面站已于在法属圭亚那库鲁航天中心的地面站已于2009年年11月月19日正式落成，它标志着该计划又向前迈进日正式落成，它标志着该计划又向前迈进了一步。了一步。 库鲁地面站由法

16、国国家航天研究中心负责建设，库鲁地面站由法国国家航天研究中心负责建设，它包括它包括1个遥感、跟踪和指令站、个遥感、跟踪和指令站、1个感应站和个感应站和2个传个传输站。遥感、跟踪和指令站将被用来监控伽利略计划输站。遥感、跟踪和指令站将被用来监控伽利略计划的卫星；感应站主要用于接收系统卫星发出的信号；的卫星；感应站主要用于接收系统卫星发出的信号；传输站用来向卫星传输导航指令。传输站用来向卫星传输导航指令。卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用绪论绪论 运行中的卫星导航系统运行中的卫星导航系统 GALILEO地面控制部分地面控制部分(2) 伽利略计划在轨验证阶段一共需要伽利略计划在轨验证阶段一共需

17、要18个感应站、个感应站、5个传输站及个传输站及2个遥感、跟踪和指令站。此外欧航局还个遥感、跟踪和指令站。此外欧航局还将在意大利的富奇诺和德国的上普法芬霍芬建立将在意大利的富奇诺和德国的上普法芬霍芬建立2个个控制中心。控制中心。 伽利略系统建成后，美欧两大相互兼伽利略系统建成后，美欧两大相互兼容的导航定位系统将大大有助于提供导航容的导航定位系统将大大有助于提供导航定位的精度和可靠性。定位的精度和可靠性。卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用l人类第一颗卫星人类第一颗卫星l卫星导航简介卫星导航简介l 运行中的卫星导航系统运行中的卫星导航系统n正运行中的有哪些正运行中的有哪些nGALILEOnG

18、LONASSu发展简史发展简史u卫星星座卫星星座u卫星组成卫星组成u地面支持系统地面支持系统绪论绪论 提纲提纲卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用 其前身其前身CICADA与美子午系统同期，于与美子午系统同期，于1965年设计，有年设计，有12颗卫星。颗卫星。20世纪世纪70年代中期开始启动年代中期开始启动GLONASS计划，计划，由前苏联从由前苏联从80年代初开始建设。年代初开始建设。1982年年10月月12日发射第一颗日发射第一颗GLONASS卫星。卫星。1996年年1月月18日完成日完成24颗卫星的布局，卫星具颗卫星的布局，卫星具备完全工作能力，现由俄罗斯联邦航天局管理。备完全工作能

19、力，现由俄罗斯联邦航天局管理。 绪论绪论 运行中的卫星导航系统运行中的卫星导航系统 GLONASS发展简史发展简史卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用绪论绪论 运行中的卫星导航系统运行中的卫星导航系统 GLONASS卫卫星星定定位位系系统统的的三三大大部部分分 GLONASS constellationGLONASS satellite该系统卫星分为该系统卫星分为“格洛纳斯格洛纳斯”、“格洛纳斯格洛纳斯M”和和“格洛纳斯格洛纳斯K”三种类型。三种类型。卫星星座卫星星座卫星导航原理及其应用卫星导航原理及其应用绪论绪论 运行中的卫星导航系统运行中的卫星导航系统 GLONASS GLONASS星座由星座由27颗工作星和颗工作星和3颗备份星，颗备份