《GPS定位原理》课件.ppt

*******************GPS定位原理GPS定位系统是现代生活中必不可少的技术之一。它利用卫星网络和地面接收器之间的信号传输，实现精确的定位和导航。GPS系统概述全球定位系统GPS是全球定位系统，由美国国防部研制开发，是通过发射的卫星网络实现对地球表面物体进行定位的系统。GPS系统主要包括空间段、地面控制段和用户段。应用广泛GPS系统在现代生活中得到广泛应用，例如：导航、测绘、农业、气象、交通等领域。GPS技术在现代社会中发挥着越来越重要的作用，推动着社会发展和科技进步。GPS卫星组成GPS系统由三部分组成：空间部分、控制部分和用户部分。空间部分由31颗GPS卫星组成，分布在六个轨道面上，每个轨道面有五颗卫星。控制部分由地面监控站、主控站和上传站组成，负责监测卫星运行状态，控制卫星轨道和时钟。用户部分指使用GPS信号的接收机，包括各种接收机和软件，用来接收卫星信号，进行数据处理，最终得出用户的位置和时间信息。GPS卫星运行轨道GPS卫星运行在距离地面约20,200公里的轨道上，轨道倾角为55度。1中轨道高度约20,200公里2倾角55度3周期12小时这种轨道配置确保了全球范围内至少四颗卫星同时可见，可以进行精确的定位。GPS信号传播原理信号发射GPS卫星携带原子钟，精确计时，并以特定频率发射导航信号。信号传输信号以无线电波形式传播，速度接近光速，经过大气层和电离层等路径。信号接收地面接收机接收信号，通过信号时间延迟，计算距离卫星的距离。信号处理接收机通过多个卫星的距离信息，进行定位计算，确定接收机的坐标。接收机天线接收信号GPS接收机天线负责接收来自卫星的信号。天线通常为全向天线，可以从各个方向接收卫星信号。接收机天线通过天线上的振子将接收到的电磁波转换成电信号，并将其传输到接收机电路进行处理。接收机天线需要具备一定的灵敏度，以便能够有效地接收来自卫星的微弱信号。同时，天线还需要具有良好的方向性，以便能够精确地确定卫星的位置。GPS接收机定位原理1接收信号卫星信号到达接收机天线2计算距离通过信号传播时间计算卫星到接收机的距离3定位算法利用多颗卫星的距离信息，结合定位算法确定位置4显示位置将计算得到的经纬度信息显示在接收机屏幕上GPS接收机系统结构天线单元接收来自卫星的信号，并将其传递到接收机内部进行处理。接收机单元包含信号处理电路、测距电路、定位计算电路等，负责接收、处理卫星信号，并计算出接收机的位置和时间信息。显示单元将接收机计算得到的定位结果显示出来，并提供用户界面操作。存储单元存储卫星数据、接收机设置信息、定位结果等，并提供数据备份和恢复功能。GPS信号频率与码型GPS信号使用L波段载波进行传输，频率为1.57542GHz和1.2276GHz。信号中包含码型，用于区分不同的卫星和接收机，主要有两种：C/A码和P码。C/A码为公开的粗码，用于大众型GPS接收机，P码为加密的精密码，用于军事和特殊应用。GPS接收机信号跟踪1信号接收GPS接收机天线接收来自不同卫星的信号，这些信号包含卫星时间、卫星位置和伪距信息。2信号识别接收机通过识别信号中的卫星码，确定信号来源并判断卫星的ID。3信号跟踪接收机根据卫星信号频率和码型，对每个卫星信号进行跟踪，确保接收机始终接收来自该卫星的信号。4信号处理接收机对接收到的信号进行滤波、解调和数据提取，并使用这些数据计算接收机的位置和时间。GPS测距原理GPS测距是基于信号传播时间来计算距离的原理。卫星发射信号到接收机，接收机记录信号传播时间，利用光速计算出距离。1信号发射卫星发送时间码和信号2信号接收接收机接收信号并记录时间3时间差计算计算信号传播时间4距离计算利用光速计算距离测距原理是GPS定位技术的基础，通过测量卫星到接收机的距离，结合多个卫星信号，实现对接收机位置的精准定位。测距误差因素分析11.卫星钟差卫星内部的原子钟存在误差，导致信号传播时间偏差。22.大气延迟电离层和对流层会延缓信号传播速度，影响测距精度。33.接收机钟差接收机内部的时钟也存在误差，需要校正才能准确测距。44.多路径效应信号反射会导致多条路径到达接收机，影响测距结果。几何多边形定位法1计算多边形面积利用GPS接收机获取多个坐标点2确定多边形中心点通过坐标计算得出几何中心位置3计算中心点到边界的距离确定目标位置与中心点之间的距离此方法适用于确定目标点在已知区域内的相对位置。该方法简单直观，但精度受限于GPS