第10章卫星定位与导航系统.ppt

* * * * * * * * * * * * * 2. 载波相位观测量定位 优点：波长短，定位精确 缺点：存在相位模糊度，算法复杂 * 定位方式 绝对定位 根据被定位设备的运动状态，分为静态绝对定位、动态绝对定位； 根据观测量的不同，分为测距码绝对定位和测相绝对定位。 * 相对定位 按定位物体运动状态静态差分定位、动态差分定位； 按观测量可分为伪距差分、相位差分等定位。 * 定位性能与主要误差因素 误差类型： 与卫星有关的误差：轨道参数误差、卫星钟模型误差 与观测有关的误差：信号传播测量误差 与接收机有关的误差：接收机钟误差、码跟踪环误差 定位性能的衡量：定位精度衰减因子（扩散因子）（DOP） 定义：DOP＝定位误差/定位观测量误差 DOP值越小，定位性能越好 分类：几何精度衰减因子（GDOP）、位置精度衰减因子（PDOP）、水平定位精度衰减因子(HDOP)、垂直定位精度衰减因子(VDOP)、时间精度衰减因子(TDOP) * 精度因子的定义式 * （六）新一代卫星导航系统 伽利略卫星导航系统（Galileo） 特点： 卫星数量多（30颗），星座可见性好，定位精度高 提供系统导航性能完备性功能 提供的服务： 开放式服务、与生命安全有关的服务、商业服务、公共管制服务 精密导航、高精密导航、本地服务、增强服务 为其他系统提供支持 * GPS系统现代化计划 实质：加强GPS对现代战争的支持和民用导航领域的领导地位 方法： 增加GPS卫星发射的信号强度； 增加新的军用码（M码），与民用码分开； 提高抗干扰能力和快速初始化能力； 使用新的技术，阻止敌方使用GPS； 停止SA措施，使民用C/A码的实时定位和导航精度提高3～5倍； 在L2频道上增加第二民用码（C/A码），使民用用户可以有更好的多余观测度，以提高定位精度，并有利于电离层偏差的改正； 增加L5民用频率，提高民用实时定位的精度和导航完善性。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第10章 卫星定位与导航系统 * 目录 （一）概述 （二）卫星导航技术基础 （三）低轨卫星定位系统 （四）双静止卫星导航系统 （五）GPS导航系统 （六）新一代卫星导航系统 * （一）概述 卫星导航技术的发展历史 Transit（子午仪）系统：利用多普勒频移定位 GPS系统：伪码测距，载波相位测距 卫星导航系统提供的服务 定位（SPS，PPS） 导航 授时 通信 * （二）卫星导航技术基础 坐标系和时间体系 坐标系：地心固定坐标系、协议地球坐标系 时间体系：世界时、原子时、协调时、GPS时 卫星定位一般原理 星历:由卫星向用户接收机发送的数据之一，用以描述该卫星时空位置的参量。 * 坐标系和时间体系 地心固定坐标系 地心固定坐标系：以地心为原点、 Z轴为地球自转轴并指向北极，XOY平面与地球赤道面重合，OX轴穿过格林尼治本初子午线和赤道的交点，OY轴在赤道平面内并与OX、OZ轴构成右手系 惯性坐标系 * 协议地球坐标系 概念：地球的极移 协议地球坐标系： CIO: 国际协议原点 CTP：协议地球坐标系 WGS84 坐标系：1984年世界大地坐标系，以地心为坐标原点，其坐标轴的方向与BIH1984.0系统中定义的方向一致，Z轴指向此BIH系统所定义的协议地极CTP的方向，X轴指向BIH1984.0的零度子午面与CTP赤道的交点。 * 大地水准椭球、基准椭球 参数 符号 采用值 长半轴 a 6 378 137 m 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 ω 7 292 115×10-11 rad/s 地球质量与万有引力常数乘积 GM 3 986 005×106 m3/s2 椭球扁率 f 1/298.257 223 563 椭球第一偏心率平方 e2 0.006 694 379 990 13 WGS-84 基准椭球参数 * 基准椭球下的地理坐标 * 基准椭球下地理坐标与空间直角坐标的关系1－地理坐标变换到直角坐标 以WGS-84椭球为基准，地球上任一点的地理坐标，即（λ，φ，H），可以以下式变换到WGS-84三维直角坐标 (X, Y, Z )： X = ( N +H ) cos φ cos λ Y = ( N +H ) cos φ sin λ Z = [ N (1 - e2 ) + H ] sin φ 式中 * 由直角坐标(X, Y, Z ) 变换到地理坐标的逆