GPS課件-武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院課堂課件.ppt

1、GPS原理及其應(yīng)用(一),第一章緒 論,1.1 全球定位系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展及前景 1.2 GPS在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,1.1 全球定位系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展及前景,什么是GPS？,GPS的英文全稱(chēng)是 Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System 簡(jiǎn)稱(chēng)GPS，有時(shí)也被稱(chēng)作NAVSTAR GPS。,其意為“導(dǎo)航星測(cè)時(shí)與測(cè)距全球定位系統(tǒng)”，或簡(jiǎn)稱(chēng)全球定位系統(tǒng)。,緒論 全球定位系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展及前景 什么是全球定位系統(tǒng),GPS概述,建立國(guó)家 美國(guó) 目的 在全球范圍內(nèi)，提供實(shí)時(shí)、連續(xù)、全天候的導(dǎo)航定位及授時(shí)服務(wù) 開(kāi)始籌建時(shí)間 1973

2、年 完全建成時(shí)間 1995年,緒論 全球定位系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展及前景 GPS概述,GPS概述,系統(tǒng)構(gòu)成 空間部分、地面控制部分、用戶(hù)部分 服務(wù)方式 通過(guò)由多顆衛(wèi)星所組成的衛(wèi)星星座提供導(dǎo)航定位服務(wù) 定位原理 距離交會(huì) 測(cè)距原理 被動(dòng)式電磁波測(cè)距 特點(diǎn) 全球覆蓋、全天候、不間斷、精度高,緒論緒論 全球定位系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展及前景 GPS概述,常規(guī)（地面）定位方法,近、現(xiàn)代的常規(guī)定位方法 采用的儀器設(shè)備 尺：銦鋼尺 光學(xué)儀器：經(jīng)緯儀，水準(zhǔn)儀 電磁波或激光儀器：測(cè)距儀 綜合多種技術(shù)的儀器：全站儀 觀測(cè)值 角度或方向觀測(cè) 距離觀測(cè) 天文觀測(cè)方法,緒論 全球定位系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展及前景 常規(guī)（地面）定位方法,常

3、規(guī)定位方法的局限性,需要事先布設(shè)大量的地面控制點(diǎn)/地面站 無(wú)法同時(shí)精確確定點(diǎn)的三維坐標(biāo) 觀測(cè)受氣候、環(huán)境條件限制 觀測(cè)點(diǎn)之間需要保證通視 需要修建覘標(biāo)/架設(shè)高大的天線(xiàn) 邊長(zhǎng)受到限制 觀測(cè)難度大 效率低：無(wú)用的中間過(guò)渡點(diǎn) 受系統(tǒng)誤差影響大，如地球旁折光 難以確定地心坐標(biāo),緒論 全球定位系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展及前景 常規(guī)（地面）定位方法的局限性,子午衛(wèi)星系統(tǒng)及其局限性,系統(tǒng)簡(jiǎn)介 NNSS Navy Navigation Satellite System（海軍導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)），由于其衛(wèi)星軌道為極地軌道，故也稱(chēng)為T(mén)ransit（子午衛(wèi)星系統(tǒng)） 采用利用多普勒效應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)航定位，也被稱(chēng)為多普勒定位系統(tǒng) 美國(guó)研制、

4、建立 1964年1月建成 1967年7月解密供民用,緒論 全球定位系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展及前景 子午衛(wèi)星系統(tǒng)及其局限性,子午衛(wèi)星系統(tǒng)及其局限性,系統(tǒng)組成 空間部分 衛(wèi)星：發(fā)送導(dǎo)航定位信號(hào)（信號(hào)：4.9996MHz 30 = 149.988MHz；4.9996MHz 80 = 399.968MHz；星歷） 衛(wèi)星星座 由6顆衛(wèi)星構(gòu)成，6軌道面，軌道高度1075km 地面控制部分 包括：跟蹤站、計(jì)算中心、注入站、控制中心和海軍天文臺(tái) 用戶(hù)部分 多普勒接收機(jī),緒論 全球定位系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展及前景 子午衛(wèi)星系統(tǒng)及其局限性,子午衛(wèi)星系統(tǒng)及其局限性,應(yīng)用領(lǐng)域 海上船舶的定位 大地測(cè)量 精度 單點(diǎn)定位：15次合格衛(wèi)

5、星通過(guò)（兩次通過(guò)之間的時(shí)間間隔為0.8h 1.6h），精度約為10m 聯(lián)測(cè)定位： 各站共同觀測(cè)17次合格衛(wèi)星通過(guò)，精度約為0.5m,緒論 全球定位系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展及前景 子午衛(wèi)星系統(tǒng)及其局限性,子午衛(wèi)星系統(tǒng)及其局限性,系統(tǒng)缺陷 衛(wèi)星少，觀測(cè)時(shí)間和間隔時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法提供實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位服務(wù) 導(dǎo)航定位精度低 衛(wèi)星信號(hào)頻率低，不利于補(bǔ)償電離層折射效應(yīng)的影響 衛(wèi)星軌道低，難以進(jìn)行精密定軌,緒論 全球定位系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展及前景 子午衛(wèi)星系統(tǒng)及其局限性,GPS的發(fā)展簡(jiǎn)史方案論證階段,1973年12月，美國(guó)國(guó)防部批準(zhǔn)研制GPS。 1978年2月22日，第1顆GPS試驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射成功。 從1973年到1979年，共發(fā)

6、射了4顆試驗(yàn)衛(wèi)星。研制了地面接收機(jī)及建立地面跟蹤網(wǎng)。,緒論 全球定位系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展及前景 GPS的發(fā)展簡(jiǎn)史,GPS的發(fā)展簡(jiǎn)史全面研制和試驗(yàn)階段,從1979年到1987年，又陸續(xù)發(fā)射了7顆試驗(yàn)衛(wèi)星，研制了各種用途接收機(jī)。實(shí)驗(yàn)表明，GPS定位精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。,緒論 全球定位系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展及前景 GPS的發(fā)展簡(jiǎn)史,GPS的發(fā)展簡(jiǎn)史實(shí)用組網(wǎng)階段,1989年2月14日，第1顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功。 1991年，在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，GPS首次大規(guī)模用于實(shí)戰(zhàn)。 1993年底實(shí)用的GPS網(wǎng)即（21+3）GPS星座已經(jīng)建成，今后將根據(jù)計(jì)劃更換失效的衛(wèi)星。 1995年7月17日，GPS達(dá)到FOC 完全運(yùn)行能

7、力（Full Operational Capability）。,緒論 全球定位系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展及前景 GPS的發(fā)展簡(jiǎn)史,1.2 GPS在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,GPS在軍事中的應(yīng)用,緒論 GPS在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,GPS在交通運(yùn)輸業(yè)中的應(yīng)用,航運(yùn)、航空搜索 陸路交通（車(chē)輛導(dǎo)航、監(jiān)控） 船舶遠(yuǎn)洋導(dǎo)航和進(jìn)港引水,緒論 GPS在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,GPS在測(cè)量中的應(yīng)用,建立和維持全球性的參考框架,緒論 GPS在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,GPS在測(cè)量中的應(yīng)用,板塊運(yùn)動(dòng)和監(jiān)測(cè),緒論 GPS在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,GPS在測(cè)量中的應(yīng)用,建立各級(jí)國(guó)家平面控制網(wǎng),緒論 GPS在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,GPS在測(cè)量中的應(yīng)用,布設(shè)城市控制網(wǎng)、工程測(cè)量控制網(wǎng)，進(jìn)行各種工程測(cè)量,緒論 GPS在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,GPS在測(cè)量中的應(yīng)用,在航空攝影測(cè)量、地