卫星定位与导航系统.ppt
7.6GPS导航系统续2*系统工作原理伪随机码测距信号结构测距信号结构7.6GPS导航系统续3*C/A码:粗测距码,GOLD码,码率为1.023Mbps,周期为1ms01P码:精测距码,级联码,码率10.23Mbps,码长为2.35×1014bit,周期7天(截断码周期)02P码由于精度高,实际被限制使用,具体限制方法是加密,形成Y码(AS政策)03为限制定位精度,曾经采用精度降低措施,即SA政策(时钟信号上加入高频随机抖动),现已取消047.6GPS导航系统续4*本地码接收码伪随机码测距定位观测量的获取:扩频伪随机信号滑动相关*第七章卫星定位与导航系统*第七章概要卫星定位与导航概述卫星导航技术基础卫星定位的基础原理低轨卫星导航技术双静止卫星导航系统GPS导航系统新一代卫星导航系统第一代卫星导航系统:子午仪(Transit)系统7.1卫星定位与导航概述*出现于20世纪60年代最初为美国海军提供潜艇提供高精度二维定位服务,1967年开放为民用利用低轨卫星的多普勒频移效应进行定位系统缺点:卫星数量少、轨道高度低、轨道精度保持低,使得定位时间间隔长,精度差第二代卫星导航系统:GPS7.1卫星定位与导航概述续1*11973年开始方案和原理研究21993年7月,24颗GPS卫星部署完成5标准定位服务SPS提供民用,精密定位服务PPS提供军用和特许用户4采用基于时间测量确定距离的伪距定位技术31993年12月8日,美国国防部正式宣布GPS具有初始运行能力第二代卫星导航系统:GPS7.1卫星定位与导航概述续2*STEP4STEP3STEP2STEP12001年以前,美国政府对GPS施加了SA和AS政策SA:选择可用性政策,在GPS的基准频率上施加高频抖动噪声信号,降低卫星星历数据中轨道参数的精度采用SA时的SPS定位精度约100米左右,取消后定位精度达14米左右AS:反电子欺骗政策,其目的是保护P码,限定非特许用户的使用其它卫星导航系统7.1卫星定位与导航概述续3*俄罗斯GLONASS:伪码测距定位区域性导航与定位系统,采用GEO卫星欧洲的LOCSTAR美国的GEOSTAR美国Qualcomm公司的OmniTRACS中国的“北斗一号”卫星定位与导航系统提供的服务7.1卫星定位与导航概述续4*定位1导航2授时3通信4坐标系7.2卫星导航技术基础*地球坐标系:以地心为原点,地球自转轴为Z轴,以地球赤道面为基准平面的地心固定坐标系01极移:地极点在地球表面移动的现象,使得地心固定坐标系坐标轴的指向发生变化02国际协议原点CIO:1967年国际天文学联合会和国际大地测量学协会建议,采用国际上5个纬度服务站在1900-1905年的平均纬度所确定的平均极地位置,作为地极的基准点,对应的坐标原点为CIO03坐标系7.2卫星导航技术基础续1*以瞬时地极对应的地区固定坐标系,称为瞬时地球坐标系目前,由国际时间局(BIH)所公布的瞬时地极坐标所对应的坐标基准点就是BIH系统中的协议地极原点与CIO和地极基准点所对应的地球赤道平面称为平赤道面或协议赤道面,坐标系称为协议地球坐标系(CTS)WGS84坐标系7.2卫星导航技术基础续2*1984年世界大地坐标系,由美国国防部制图局建立并公布是GPS卫星广播星历和精密星历的参考系是GPS导航系统中标识被定位用户坐标所采用的坐标系是一个地心固定坐标系,坐标轴方向与BIH1984.0系统中定义的方向一致,是CTS-84的一个实现,是目前最高水平的卫星定位与全球大地测量参考系统32147.2卫星导航技术基础续3*大地水准椭球和基准椭球实际地球面大地水准面大地水准面与实际地球面WGS-84基准椭球参数参数符号采用值长半轴a6378137m地球引力场规格化的二阶带球函数系数-484.16685×10-6地球自转角速度ω7292115×10-11rad/s地球质量与万有引力常数乘积GM3986005×106m3/s2椭球扁率f1/298.257223563椭球第一偏心率平方e20.00669437999013时间体系7.2卫星导航技术基础续4*01040203世界时(UT):以地球自转周期为基准,从午夜起算的英国格林尼治平太阳时称为世界时原子时(ATM):国际时间局目前以大约100台位于世界各地的原子钟的读数,分别以不同的权值作平均,获得综合的时间基准协调