西電導航原理4.1 緒論

1、 電子工程學院電子工程學院 探測制導系探測制導系衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用l緒論緒論l北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)lGPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)衛(wèi)星導航系統(tǒng)本章節(jié)提綱本章節(jié)提綱衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用l人類第一顆衛(wèi)星人類第一顆衛(wèi)星l衛(wèi)星導航簡介衛(wèi)星導航簡介n什么是衛(wèi)星導航什么是衛(wèi)星導航n衛(wèi)星導航系統(tǒng)組成衛(wèi)星導航系統(tǒng)組成n衛(wèi)星導航優(yōu)缺點衛(wèi)星導航優(yōu)缺點l 運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)n正運行中的有哪些正運行中的有哪些nGALILEOnGLONASS緒論緒論 提綱提綱衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用l人類第一顆衛(wèi)星視頻人類第一顆衛(wèi)星視頻

2、 緒論緒論 人類第一顆衛(wèi)星人類第一顆衛(wèi)星衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用q衛(wèi)星導航衛(wèi)星導航(Satellite navigation)，就是利用，就是利用在空間飛行的導航衛(wèi)星不斷廣播發(fā)送某種在空間飛行的導航衛(wèi)星不斷廣播發(fā)送某種頻率并加載了某些特殊定位信息的無線電頻率并加載了某些特殊定位信息的無線電信號，求出運載體相對衛(wèi)星的位置，再根信號，求出運載體相對衛(wèi)星的位置，再根據(jù)已知的衛(wèi)星相對地球的位置，計算確定據(jù)已知的衛(wèi)星相對地球的位置，計算確定運載體的位置，并導引其航行。運載體的位置，并導引其航行。緒論緒論 衛(wèi)星導航簡介衛(wèi)星導航簡介什么是衛(wèi)星導航什么是衛(wèi)星導航什么是衛(wèi)星導航什么是衛(wèi)星導航?衛(wèi)

3、星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航系統(tǒng)組成：衛(wèi)星導航系統(tǒng)組成： 空間部分即衛(wèi)星：發(fā)送空間部分即衛(wèi)星：發(fā)送某種時間信號、測距信號某種時間信號、測距信號和衛(wèi)星的瞬時坐標位置信和衛(wèi)星的瞬時坐標位置信號。號。 地面控制部分：精確測地面控制部分：精確測定衛(wèi)星的軌道坐標、時鐘定衛(wèi)星的軌道坐標、時鐘差異，確定系統(tǒng)運行狀態(tài)，差異，確定系統(tǒng)運行狀態(tài)，并向衛(wèi)星注入新的衛(wèi)星軌并向衛(wèi)星注入新的衛(wèi)星軌道坐標，進行必要的衛(wèi)星道坐標，進行必要的衛(wèi)星軌道糾正等。軌道糾正等。 緒論緒論 衛(wèi)星導航簡介衛(wèi)星導航簡介衛(wèi)星導航系統(tǒng)組成衛(wèi)星導航系統(tǒng)組成用戶部分：接收衛(wèi)星廣播用戶部分：接收衛(wèi)星廣播發(fā)送的多種信號并進行處理發(fā)送的

4、多種信號并進行處理計算確定用戶的最終位置。計算確定用戶的最終位置。衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用 衛(wèi)星導航系統(tǒng)能夠全天候、實時提供載體衛(wèi)星導航系統(tǒng)能夠全天候、實時提供載體的三維位置和速度信息，且誤差不隨時間的三維位置和速度信息，且誤差不隨時間積累，是高精度導航與定位系統(tǒng)。積累，是高精度導航與定位系統(tǒng)。 不足之處在于容易被干擾，不能提供連續(xù)不足之處在于容易被干擾，不能提供連續(xù)定位信息，同時也不能提供姿態(tài)信息。定位信息，同時也不能提供姿態(tài)信息。緒論緒論 衛(wèi)星導航簡介衛(wèi)星導航簡介衛(wèi)星導航優(yōu)缺點衛(wèi)星導航優(yōu)缺點衛(wèi)星導航優(yōu)缺點衛(wèi)星導航優(yōu)缺點衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用 GPS全球定位

5、系統(tǒng)全球定位系統(tǒng) GLONASS全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng) GALILEO全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng) 北斗導航定位系統(tǒng)北斗導航定位系統(tǒng)緒論緒論 運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng) 正運行的有哪些正運行的有哪些正運行的有哪些正運行的有哪些衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用l人類第一顆衛(wèi)星人類第一顆衛(wèi)星l衛(wèi)星導航簡介衛(wèi)星導航簡介l 運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)n正運行中的有哪些正運行中的有哪些nGALILEOu歐盟宣傳視頻和發(fā)展簡史歐盟宣傳視頻和發(fā)展簡史uGIOVEuGALILEO的國際參與的國際參與u衛(wèi)星組成衛(wèi)星組成u地面控制部分地面控制部分緒論緒論 提綱提綱衛(wèi)星導航原理及其

6、應用衛(wèi)星導航原理及其應用緒論緒論 運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng) GALILEOlGALILEO歐盟宣傳視頻歐盟宣傳視頻 NoImage衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用發(fā)展簡史發(fā)展簡史(1) 1996年年7月月23日，歐洲議會和歐盟交通部長會議制日，歐洲議會和歐盟交通部長會議制定了有關建設歐洲聯(lián)運交通網(wǎng)的共同綱領，其中首定了有關建設歐洲聯(lián)運交通網(wǎng)的共同綱領，其中首次提出了建立歐洲自主的定位和導航系統(tǒng)的問題。次提出了建立歐洲自主的定位和導航系統(tǒng)的問題。這一共同綱領成為日后這一共同綱領成為日后“伽利略計劃伽利略計劃”出臺的基礎。出臺的基礎。1999年年1月月13日，歐洲議會批準了

7、由歐洲委員會提日，歐洲議會批準了由歐洲委員會提交的名為交的名為建立一個歐洲聯(lián)運定位和導航網(wǎng)：歐洲建立一個歐洲聯(lián)運定位和導航網(wǎng)：歐洲全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略的報告。的報告。1999年年2月月10日歐盟委員會在其名為日歐盟委員會在其名為伽利略伽利略(Galileo)歐洲參與新一代衛(wèi)星導航服務歐洲參與新一代衛(wèi)星導航服務的報的報告中首次提出了告中首次提出了“伽利略計劃伽利略計劃”。緒論緒論 運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng) GALILEO衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用發(fā)展簡史發(fā)展簡史(2) 1997年年7月至月至2000年底完成了伽利略系統(tǒng)的定義工作，年底完成

8、了伽利略系統(tǒng)的定義工作，包括系統(tǒng)的任務需求、空間段和地面段各種設備的技包括系統(tǒng)的任務需求、空間段和地面段各種設備的技術性能指標。術性能指標。2003年年5月月26日，歐盟及歐洲航天局通過了伽利略計日，歐盟及歐洲航天局通過了伽利略計劃的第一部分。理論上，歐洲的伽利略系統(tǒng)是不會把劃的第一部分。理論上，歐洲的伽利略系統(tǒng)是不會把系統(tǒng)資源全部抽起作軍事用途，并會提供比系統(tǒng)資源全部抽起作軍事用途，并會提供比GPS更更準確的結果，到系統(tǒng)完工開放時，將會開放予全球的準確的結果，到系統(tǒng)完工開放時，將會開放予全球的軍民共同使用。軍民共同使用。2004年年6月，歐盟通過系統(tǒng)使用頻率的標準，將采用月，歐盟通過系統(tǒng)使用

9、頻率的標準，將采用美國的美國的“二進制偏置載頻二進制偏置載頻1.1”標準，使歐美雙方軍力標準，使歐美雙方軍力均可互相攔截對方系統(tǒng)的信號，從而無需把整組系統(tǒng)均可互相攔截對方系統(tǒng)的信號，從而無需把整組系統(tǒng)關掉。關掉。緒論緒論 運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng) GALILEO衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用發(fā)展簡史發(fā)展簡史(3) 2005年年12月月28日，格林尼治時間清晨日，格林尼治時間清晨5點點19分，分，“伽利略伽利略”系統(tǒng)的首顆實驗衛(wèi)星系統(tǒng)的首顆實驗衛(wèi)星“GIOVE-A”由俄羅由俄羅斯斯“聯(lián)盟聯(lián)盟-FG”火箭火箭(Soyuz rocket)從哈薩克斯坦的從哈薩克斯坦的拜科努爾

10、航天中心發(fā)射升空。拜科努爾航天中心發(fā)射升空。2006年年1月月12日，日，GlOVE-A開始向地面發(fā)送信號。開始向地面發(fā)送信號。2008年年4月月27日日,GLOVE-B成功發(fā)射。成功發(fā)射。5月開始向地月開始向地面發(fā)送信號。面發(fā)送信號。2011年年10月，伽利略定位系統(tǒng)的其中月，伽利略定位系統(tǒng)的其中2枚衛(wèi)星在法屬枚衛(wèi)星在法屬圭亞那太空中心由俄羅斯聯(lián)盟號運載火箭搭載升空。圭亞那太空中心由俄羅斯聯(lián)盟號運載火箭搭載升空。緒論緒論 運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng) GALILEO衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用GIOVE A GIOVE B P29P29GIOVE Galileo In

11、-Orbit Validation Elements GIOVE的主要目標的主要目標: 頻率信號測試；頻率信號測試； 驗證一些關鍵技術（如銣原子鐘、氫原子鐘）；驗證一些關鍵技術（如銣原子鐘、氫原子鐘）； 軌道環(huán)境特征測試；軌道環(huán)境特征測試； 并行并行2或或3通道信號傳輸測試。通道信號傳輸測試。緒論緒論 運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng) GALILEO衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用GALILEO的的國際參與國際參與(1)2003年年9月中國加入月中國加入“伽利略計劃伽利略計劃”，并計劃投資，并計劃投資2.3億歐元。億歐元。2004年年7月，以色列與歐盟簽訂協(xié)議，成為月，以色列與

12、歐盟簽訂協(xié)議，成為“伽利伽利略計劃略計劃”的合作伙伴。的合作伙伴。2005年年6月月3日，歐盟與烏克蘭草簽了一份協(xié)議，讓日，歐盟與烏克蘭草簽了一份協(xié)議，讓烏克蘭加入烏克蘭加入“伽利略計劃伽利略計劃”。9月月7日，印度也與歐日，印度也與歐盟簽約，加入盟簽約，加入“伽利略計劃伽利略計劃”，參與建設基于歐洲，參與建設基于歐洲地球同步衛(wèi)星導航增強服務系統(tǒng)地球同步衛(wèi)星導航增強服務系統(tǒng) (EGNOS) 的區(qū)域的區(qū)域增強系統(tǒng)。增強系統(tǒng)。緒論緒論 運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng) GALILEO衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用GALILEO的的國際參與國際參與(2)2006年年9月月9日，韓國

13、同歐盟簽訂了有關韓國參與伽日，韓國同歐盟簽訂了有關韓國參與伽利略計劃的協(xié)定。利略計劃的協(xié)定。12月月12日，歐盟與摩洛哥簽署了日，歐盟與摩洛哥簽署了伽利略計劃的合作協(xié)議。伽利略計劃的合作協(xié)議。除此之外，不少國家如阿根廷、澳大利亞、巴西、除此之外，不少國家如阿根廷、澳大利亞、巴西、加拿大、智利、日本、馬來西亞、墨西哥、挪威、加拿大、智利、日本、馬來西亞、墨西哥、挪威、巴基斯坦、俄羅斯等，也有可能加入巴基斯坦、俄羅斯等，也有可能加入“伽利略計伽利略計劃劃”。緒論緒論 運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng) GALILEO衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用緒論緒論 運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行中

14、的衛(wèi)星導航系統(tǒng) 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衛(wèi)星組成衛(wèi)星組成 系統(tǒng)由系統(tǒng)由30顆顆中高圓軌道中高圓軌道衛(wèi)星和衛(wèi)星和2個個

15、地面控制中地面控制中心組成，其心組成，其中中27顆工作顆工作星，星，3顆備顆備份星。份星。衛(wèi)星分布在衛(wèi)星分布在3個傾角為個傾角為56度的軌道平面內(nèi)，高度度的軌道平面內(nèi)，高度23222千米。每個軌道上部署千米。每個軌道上部署9顆工作星和顆工作星和1顆備份星顆備份星衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用緒論緒論 運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng) GALILEO地面控制部分地面控制部分(1) 在法屬圭亞那庫魯航天中心的地面站已于在法屬圭亞那庫魯航天中心的地面站已于2009年年11月月19日正式落成，它標志著該計劃又向前邁進日正式落成，它標志著該計劃又向前邁進了一步。了一步。 庫魯?shù)孛嬲居煞?/p>

16、國國家航天研究中心負責建設，庫魯?shù)孛嬲居煞▏鴩液教煅芯恐行呢撠熃ㄔO，它包括它包括1個遙感、跟蹤和指令站、個遙感、跟蹤和指令站、1個感應站和個感應站和2個傳個傳輸站。遙感、跟蹤和指令站將被用來監(jiān)控伽利略計劃輸站。遙感、跟蹤和指令站將被用來監(jiān)控伽利略計劃的衛(wèi)星；感應站主要用于接收系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)出的信號；的衛(wèi)星；感應站主要用于接收系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)出的信號；傳輸站用來向衛(wèi)星傳輸導航指令。傳輸站用來向衛(wèi)星傳輸導航指令。衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用緒論緒論 運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng) GALILEO地面控制部分地面控制部分(2) 伽利略計劃在軌驗證階段一共需要伽利略計劃在軌驗證階段一共需

17、要18個感應站、個感應站、5個傳輸站及個傳輸站及2個遙感、跟蹤和指令站。此外歐航局還個遙感、跟蹤和指令站。此外歐航局還將在意大利的富奇諾和德國的上普法芬霍芬建立將在意大利的富奇諾和德國的上普法芬霍芬建立2個個控制中心。控制中心。 伽利略系統(tǒng)建成后，美歐兩大相互兼伽利略系統(tǒng)建成后，美歐兩大相互兼容的導航定位系統(tǒng)將大大有助于提供導航容的導航定位系統(tǒng)將大大有助于提供導航定位的精度和可靠性。定位的精度和可靠性。衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用l人類第一顆衛(wèi)星人類第一顆衛(wèi)星l衛(wèi)星導航簡介衛(wèi)星導航簡介l 運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)n正運行中的有哪些正運行中的有哪些nGALILEOnG

18、LONASSu發(fā)展簡史發(fā)展簡史u衛(wèi)星星座衛(wèi)星星座u衛(wèi)星組成衛(wèi)星組成u地面支持系統(tǒng)地面支持系統(tǒng)緒論緒論 提綱提綱衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用 其前身其前身CICADA與美子午系統(tǒng)同期，于與美子午系統(tǒng)同期，于1965年設計，有年設計，有12顆衛(wèi)星。顆衛(wèi)星。20世紀世紀70年代中期開始啟動年代中期開始啟動GLONASS計劃，計劃，由前蘇聯(lián)從由前蘇聯(lián)從80年代初開始建設。年代初開始建設。1982年年10月月12日發(fā)射第一顆日發(fā)射第一顆GLONASS衛(wèi)星。衛(wèi)星。1996年年1月月18日完成日完成24顆衛(wèi)星的布局，衛(wèi)星具顆衛(wèi)星的布局，衛(wèi)星具備完全工作能力，現(xiàn)由俄羅斯聯(lián)邦航天局管理。備完全工作能

19、力，現(xiàn)由俄羅斯聯(lián)邦航天局管理。 緒論緒論 運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng) GLONASS發(fā)展簡史發(fā)展簡史衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用緒論緒論 運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng) GLONASS衛(wèi)衛(wèi)星星定定位位系系統(tǒng)統(tǒng)的的三三大大部部分分 GLONASS constellationGLONASS satellite該系統(tǒng)衛(wèi)星分為該系統(tǒng)衛(wèi)星分為“格洛納斯格洛納斯”、“格洛納斯格洛納斯M”和和“格洛納斯格洛納斯K”三種類型。三種類型。衛(wèi)星星座衛(wèi)星星座衛(wèi)星導航原理及其應用衛(wèi)星導航原理及其應用緒論緒論 運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行中的衛(wèi)星導航系統(tǒng) GLONASS GLONASS星座由星座由27顆工作星和顆工作星和3顆備份星，顆備份