无线电导航系统天文导航系统.PPT

第一章概 述 主要内容 1.1.2 GPS特点 1.2 定位系统发展历程 天文导航系统 天文导航系统是以天空中的星体作为导航台，星光作为导航信号的测角定位系统。由于星体距离飞行器非常遥远，使得该系统很小的测角误差就会带来非常大的定位误差。为保证一定的定位精度，对设备的要求非常苛刻。但由于其覆盖的工作区域非常广阔，天文导航在宇宙飞行器定位方面具有较大的优越性。 天文导航系统虽然覆盖的工作区域很大，但定位精度不高，且可见光的传播受气象影响。 惯性导航系统 　　惯性导航系统（INS）是通过测量飞行器的加速度，进行二次积分来推算出飞行器的位置。INS可以引导导弹的飞行，它包括一个加速计和陀螺仪，来测量位置和高度的变化。它具有隐蔽性好，抗干扰性强，数据更新率高的特点，其中最重要的优点是不受敌方干扰的影响。但由于INS基本上是航位推算型系统，其定位精度随时间加长而降低，因此需要不断地修正。 什么是定位 确定点在某一坐标系中的位置 相关的英语单词 Positioning Location Orientation Navigation Guidance Tracking 原始的定位方法 利用天体进行定向：日、月、特别的星体 利用自然现象：植物的生长态势（如苔藓） 采用人造的器械：司南，指南针 利用人工建筑：烽火台 近现代的常规定位方法 采用的仪器设备 尺：铟钢尺 光学仪器：经纬仪，水准仪 激光和红外仪器：测距仪 综合多种技术的仪器：全站仪 无线电、微波仪器：Loran-C，雷达 观测方法 角度或方向观测 距离观测 距离差观测 常规（地面）定位方法的局限性 观测点之间需要保证通视 需要修建觇标/架设高大的天线 边长受到限制 观测难度大 效率低：无用的中间过渡点 需要事先布设大量的地面控制点/地面站 无法同时精确确定点的三维坐标 观测受气候、环境条件限制 受系统误差影响大，如地球旁折光 难以确定地心坐标 1.2.3 GPS的发展概况 1957年10月4日 第一颗人造卫星 Sputnik I 发射成功。 1973年12月，美国国防部批准研制GPS。 1978年2月22日，第1颗GPS试验卫星发射成功。 1989年2月14日，第1颗GPS工作卫星发射成功。 1992年，IGS成立。（International GPS Service，国际GPS服务机构） 1995年7月17日，GPS达到FOC – 完全运行能力 （Full Operational Capability）。 1999年1月25日，美国副总统戈尔宣布，将斥 资40亿美圆，进行GPS现代化。 2000年5月1日，美国总统克林顿宣布，GPS停 止实施SA。 1.3 其它卫星导航系统 GLONASS（俄） Galileo（欧） 北斗导航系统（中） 1.3.1 GLONASS简介 　　全球轨道导航卫星系统是前苏联研制建立的，1978年开始研制，1982年10月开始发射导航卫星。自1982年至1987年，共发射了27颗GLONASS试验卫星。它由24颗卫星组成卫星星（21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星），均匀地分布在3个轨道平面内。卫星高度为19100km，轨道倾角64.8?，卫星的运行周期为11时15分。GLONASS卫星的这种空间配置，保证地球上任何地点、任何时刻均至少可以同时观测5颗卫星。 1.3.2 Galileo--ENSS简介（欧盟） 欧盟的欧洲导航卫星系统（ENSS）即伽利略计划。该计划总的战略意图是： 建立一个高效经济的民用导航及定位系统； 使之具备欧洲运输业可以信赖的高度安全性，且确 保任何未来系统完全置于欧洲人的控制之下； 该系统的实施将为欧洲工业进军正在兴起的卫星 导 航市场的各个方面提供一个良好机会，使他们 能够站在一个合理的基础上公平竞争。 1.3.3北斗导航系统（中国） “北斗导航系统”是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，此系统由二颗卫星、控制站和接收机组成，卫星编号分别为“北斗一号”和“北斗二号”，分别于2000年10月31日凌晨0时02分和2000年12月21日0时20分在西昌卫星发射中心发射升空，并准确进入预定轨道。 导航通信卫星是2颗地球同步卫星，距离地面36000km，位于赤经80E和140E，还有1颗备用卫星，将位于赤经110.5E，2颗卫星的升交点赤经相差60。2颗卫星于2000年10月31日和12月21日发射成功。覆盖范围东经约70°一140°，北纬5°一55°。 双星定位原理由陈芳允院士提出。双星定位系统实际上综合了卫星导航和卫星通信两种技术，因而兼容了