课程报告

学生姓名：张一萌班级：08041403学号：20143020821课程报告总分时间课程名称电子信息导论课程代码085021510-01班级08041403学生姓名张一萌学号2014302082学生邮箱[e-mail]学生电话[phone]教师姓名何明一等学院/学科电子信息学院上交时间2015-05-15前统一按班交何明一教授办公室或发到[e-mail]；[e-mail]（何明一，8院311室，88431250）学生姓名：张一萌班级：08041403学号：20143020822Part1:课堂主要内容小结1、信息科技概论信息科学是人类了解自然、感知自然、了解社会、沟通情报的一门综合性科学。信息科学是由信息论、通信工程、控制论、计算机科学、仿生学、系统工程与人工智能等学科相互渗透，相互结合而形成。如果从学术角度看，则可以认为：信息科学是系统研究信息获取、传输、处理、显示、存储、检索与应用的科学，它涉及语言、文字、数据（包含物理参数）、生物信息、图像等信息形式。信息技术的高速发展是在20世纪90年代之后，由于以互联网、移动通信网和数据通信网为代表的信息网络技术的成熟与普及，改变了全球经济社会发展的格局，促进了社会的信息化变革。进入21世纪，信息化对经济社会发展的影响更加深刻。广泛应用、高度渗透的信息技术正孕育着新的重大突破。信息技术是当代社会最具潜力的新的生产力。2、信息学科介绍电子信息科学与技术主要指4个一级学科：电子科学与技术：主要承担电子材料与元器件的研究；信息与通信工程：主要从事信息获取、信息处理、信息传输与通信网络的理论、技术与产品的研究开发、设计与制造方面的工程技术工作；控制科学与工程：是研究信息综合应用的学科。获取外部信息，综合分析、判断、决策，实施对系统的控制，使系统适应环境要求，完成人类赋予的任务；计算机科学与技术：承担着信息处理与识别、计算机系统结构、软件工程、人工智能、信学生姓名：张一萌班级：08041403学号：20143020823息存储、计算机网络及计算机外部设备等的理论、技术、设备的设计、制造与研究工作。3、信号、信息与图像处理技术图像是二维的，有不同种类的图像，图像又有不同的用途，对图像质量有不同的要求，这些决定了图像数字化编码的多样性。静止图像的编码格式有RAW图像格式、JPEG图像格式、JPEG2000图像格式、TIFF图像格式、GIF图像格式、FPX图像格式、BMP图像格式等。视频图像编码标准有MPEG-1标准、MPEG-2标准、MPEG-4标准、DV标准、MXF标准等。流媒体标准有ISMAMPEG-4标准、QuickTime、WindowsMediaTechnologies、DivXMPEG-4等。一个通用的图像处理系统一般分为采集、显示、存储、通信、处理和分析5个部分。数字图像信息的基本特点包括信息量大、占用的频带宽、相关性大和受人的因素影响较大。4、信息感测感测技术是与现代科学技术紧密相连的不断发展的一门学科，其种类很多，涉及的工作原理十分丰富。传感技术与生产实际的关系十分密切。其主要应用是传感器。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。学生姓名：张一萌班级：08041403学号：20143020824传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。5、电磁波与信息调幅广播及调频广播是电磁波最早的应用之一；短波通信曾是远距离无线通信的主要手段；后来随着社会的发展，又出现了无线寻呼机，无线集群通信系统及蜂窝移动通信。除此之外，电磁波还被应用于雷达、测距、遥感、家用微波炉、电磁波炸弹等领域，成为信息科学领域研究的重要组成部分。6、通信与导航卫星通信与GPS导航定位技术是近年来研究的一大热门，课上主要介绍了我国的北斗导航系统。中国北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。35颗卫星在离地面2万多千米的高空上，以固定的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。学生姓名：张一萌班级：08041403学号：20143020825由于卫星的位置精确可知，在接收机对卫星观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X,Y,Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。7、信息控制技术信息控制技术又称自动化，是指在没有人直接参与的情况下，用控制装置，使被控对象的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。其主要方式有开环控制、闭环控制。其分类方式包括按参考输入形式分类、按组成系统的元件特性分类、按系统内信号的传递形式分类、按信号的多少分类等。控制系统“小”可以应用于人们的日常生活，“中”可以应用于一个企业的生产过程控制，“大”可以应用于卫星测控和航天。Part2:综述报告卫星通信与导航定位技术一、历史发展导航定位的需求，并不是是历来就有的，人类早期物质生产活动以牧猎为主，日出而作，日落而息。当时人们离不开森林和水草，随着水草的兴衰而漂泊不定，根本不需要什么明确的定位。但是，随设社会的发展，到了农业时代，在人们开发农田，兴修水利等活动中就逐渐产生了测绘定位的需求，可以说在这时，导航定位就在慢慢酝酿学生姓名：张一萌班级：08041403学号：20143020826之中。等到了工业时代，人类的活动遍及全球，在一些一些例如航海、航空、洲际交通工程，通信工程，矿产资源勘探工程，地球生态及环境变迁的研究等活动中，就需要精确地定位。这些需求促使导航定位技术的发展，并把这项技术带到一个前所未有的发展时期，它的手段也从光学机械过渡到光电子精密机械仪器的时代。社会是不断发展的，科技是不断进步的，20世纪末，出现了电子计算器技术、半导体技术、激光技术、航天科学技术，它们的出现，把人类带到了电子信息时代和航天探索时代。1957年，前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星，人类跟踪无线电信号中发现了卫星无线电信号的多普勒频移现象，这预示着一种全新的天空定位技术的可行性，由此，人类进入了卫星定位和导航的时代。二、基本内容1：全球定位系统采用极轨道星座和无源定位方式提供全球覆盖的导航及定位的系统。简称GPS。在轨道高度约为2×104km的6条轨道上运行有24颗卫星，每12h绕地球一周，能保证地球上任何地点的用户都能至少同时看到4颗卫星。它属于非静止卫星定位系统。移动用户利用导航定位接收机来接收4颗（或4颗以上）卫星的导航定位信号，并测量不同信号的到达时间，求出移动用户的三维空间坐标，自动给出经度和纬度显示，从而实现用户的自主定位。也可通过无线传输手段将用户定位信息传送到调度中心，实现对移动用户的调度控制。学生姓名：张一萌班级：08041403学号：20143020827GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到。由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）：当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。C/A码频率1.023MHz,重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。而Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。前三帧各10个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。后两帧共15000b。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，其中最重要的则为星历数据。当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。2：卫星导航系统学生姓名：张一萌班级：08041403学号：20143020828顾名思义，就是“全球卫星导航系统”。主要采用最新GPS技术在导航通讯领域的最新应用系统。卫星导航全球性大众化民用化刚刚开始，有百余种应用类型。卫星导航的生命期至少还有50年，GPS概念的提出已有三十年，真正应用只有十来年，现在GPS现代化，GPSIII新阶段，延续到2020年。GPS国际协会已统计出GPS的117种不同类型的应用。蜂窝通信的集成和汽车应用还是当前最大的两个市场。卫星导航系统已经在大量应用中广泛使用，而且总的发展趋势是为实时应用提供高精度服务。24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。三、应用范围1：在大地测量、工程测量中的应用：学生姓名：张一萌班级：08041403学号：20143020829由于GPS系统具有精度高、速度快、费用省、操作简便，现今建立大地及工程控制网基本上是采取GPS定位技术，取代了常规手段。国家A级和B级GPS大地控制网分别于1996年和1997年建成并交付使用，A级网，30个点组成，其水平方向的重复精度达2×10－8，，垂直方向不低于7×10－8。B级网由800个点组成，其精度也分别好于4×10－7和8×10－7。国家A、B级网以其特有的高精度把我国传统大地网进行了全面改善和加强，从而克服了传统大地网的精度不均匀，系统误差较大等传统测量手段不可避免缺点，这一高精度三维空间大地坐标系的建成将为我国21世纪前10年的经济和社会持续发展提供基础测绘保障。据报道在三峡二期工程施工中采用GPS定位技术建立施工控制网，取得很好的效果，可以满足其相应的精度要求；在青藏铁路的建设中，从勘测到施工均采用了GPS定位技术，都取得了很好的效果。为了在测绘领域充分利用这一新技术，国家测绘局专门颁布了《全球定位系统（GPS）测量规范》。2：在地籍和房产测绘中的应用：地籍及房地产测量是精确测定土地权属界址点位置，同时测绘大比例尺地籍平面图和房产图并量算土地和房屋面积，供土地和房产管理部门使用。常规方法通常是先布设或加密控制点，然后依据这些点，测定地物点和地形点在图上的位置并按照一定的规律和符号绘制成平面图。而利用GPS定位技术，特别是采用RTK技术替代常规方法测绘地籍及房产成为可能。由于它不需要逐级布网加密