全球定位系统调研报告.

全球卫星定位系统全球卫星定位系统的现状北斗GPSGLONASS伽利略全球卫星定位系统用途GPS导航的舰载飞弹配备GPS的士兵美国海军核潜艇GPS在军事中的应用全球卫星定位系统用途GPS在交通运输业中的应用航运、航空搜索陆路交通（车辆导航、监控）船舶远洋导航和进港引水车辆导航管理对航空器的定位及导航车辆导航配备GPS的巡警全球定位系统的其他应用精确定时：广泛应用在天文台、通信系统基站、电视台中GPS的增强系统工程施工：道路、桥梁、隧道的施工中大量采用GPS设备进行工程测量勘探测绘：野外勘探及城区规划中都有用到导航飞机导航：航线导航、进场着陆控制星际导航：卫星轨道定位个人导航：个人旅游及野外探险定位车辆防盗系统，手机，PDA，PPC等通信移动设备防盗，电子地图，定位系统儿童及特殊人群的防走失系统农业勘测……全球卫星定位系统的提出1957年苏联发射了第一颗人造卫星美国研究人员提出：观测站位置-卫星位置卫星位置-观测站位置？1964年美国海军研制“子午仪”导航卫星，属于低轨道卫星，此为全球定位系统的前身。主要用于：北极星核导弹提供精确的定位核潜艇和水面舰艇的导航子午卫星系统及其局限性系统简介NNSS–NavyNavigationSatelliteSystem（海军导航卫星系统），由于其卫星轨道为极地轨道，故也称为Transit（子午卫星系统）采用利用多普勒效应进行导航定位，也被称为多普勒定位系统美国研制、建立1964年1月建成1967年7月解密供民用子午卫星系统及其局限性系统缺陷卫星少，观测时间和间隔时间长，无法提供实时导航定位服务导航定位精度低卫星信号频率低，不利于补偿电离层折射效应的影响卫星轨道低，难以进行精密定轨TRANSIT系统卫星：6颗极地轨道轨道高度：1075km信号频率：400MHz、150MHz绝对定位精度：1m相对定位精度：0.1m~0.5m定位原理：多普勒定位存在问题：卫星少，无法实现实时定位；轨道低，难以精密定轨；频率低，难以消除电离层影响。GPS系统发展简史阶段时间事件方案论证阶段1973.12美国国防部批准研制GPS1978.2第1颗GPS试验卫星发射成功1973~1979共发射了4颗试验卫星，研制了地面接收机及建立地面跟踪网全面研制和试验1979~1987陆续发射了7颗试验卫星，研制了各种用途接收机实用组网阶段1989.2第1颗GPS工作卫星发射成功1991在海湾战争中，GPS首次大规模用于实战1993实用的GPS网即（21+3）GPS星座已经建成1995.7GPS达到FOC–完全运行能力（FullOperationalCapability）GPS系统概况GPS卫星星座设计星座：21+321颗正式的工作卫星+3颗活动的备用卫星保证在每天24小时的任何时刻，在高度角15以上，能够同时观测到4颗以上卫星当前星座：28颗采用P码和C/A码两种码型进行通讯GPS卫星作用：接收、存储导航电文生成用于导航定位的信号（测距码、载波）发送用于导航定位的信号（采用双相调制法调制在载波上的测距码和导航电文）接受地面指令，进行相应操作其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。GPS系统概况GPS卫星类型试验卫星：BlockⅠ工作卫星：BlockⅡBlockⅡ：存储星历能力为14天，具有SA和AS能力BlockⅡA（Advanced）：卫星间可相互通讯，存储星历能力为180天，SV35和SV36带有激光反射棱镜BlockⅡR（Replacement/Replenishment）：卫星间可相互跟踪相互通讯BlockⅡF（FollowOn）：新一代的GPS卫星,增设第三民用频率GPS系统构成空间部分：产生两种电码，C/A码，P码控制部分1个主控站：各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3个地面控制站5个全球监测站：取得的卫星观测数据3个地面控制站：将导航数据及主控站指令注入到卫星用户部分捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星,并跟踪这些卫星的运行GPS系统构成GPS系统定位原理1.测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离2.然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置3.根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出卫星位置4.用户到卫星的距离则通过记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。北斗导航系统由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。2012年，“北斗”系统将覆盖亚太地区2020年左右，将建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。北斗导航的优劣支持三频信号：消除高阶电离层延迟，提高定位可靠性，增强数据预处理能力，大大提高模糊度的固定效率，定位的可靠性和抗干扰能力有源定位及无源定位综合使用短报文通信服务。原子钟的精度较差缺少覆盖全球的监测站点通信技术水平还有待提高北斗的短报文通讯何为短报文通讯？用户机遇用户机，用户机与地面中心站提供每次最多1680比特的短报文通讯服务采用1户1密的加密方式，均需经过地面中心站转发与定位功能类似，短报文通讯的传输延迟0.5秒，通讯的最高频度也是1秒1次GLONASS导航系统由24颗工作星和3颗备份星组成24颗星均匀地分布在3个近圆形的轨道平面上这三个轨道平面两两相隔120度，每个轨道面有8颗卫星，同平面内的卫星之间相隔45度轨道高度1.91万公里，运行周期11小时15分，轨道倾角64.8度四大系统的比较卫星系统建成之后卫星数量轨道高度/(km)位置精度/(km)授时精度/(ns)速度精度/(m/s)系统定位方式服务区域GPS24+202006km20ns0.1单项式，独立式，终端自己解码与定位全球全侯伽利略30+241261km20ns0.1GLONASS24+1910012km25ns0.1北斗30+2150010km50ns0.2双向通信中国附近亚洲区域，全天候注：以上全为民用数据全球定位系统接收系统组成用户接收设备接收设备GPS信号接收机其它仪器设备全球定位系统接收机信号通道微处理器输入输出存储器电源GPS信号接收机组成天线单元带前置放大器接收天线接收单元信号通道存储器微处理器输入输出设备电源全球定位系统接收机接收单元接收（信号）通道定义：接收机中用来跟踪、处理、量测卫星信号的部件，由无线电元器件、数字电路等硬件和专用软件所组成。类型：根据信号跟踪方式：序惯通道、多路复用通道和多通道；根据工作原理：码相关通道、平方通道等存储器微处理器作用：数据处理、控制输入输出设备电源前置放大器信号通道天线观测值定位系统误差GPS测量通过地面接收设备接收卫星传送的信息来确定地面点的三维坐标。GPS定位中，影响观测量精度的主要误差来源分为三类：•与卫星有关的误差。•与信号传播有关的误差。•与接收设备有关的误差。为了便于理解，通常均把各种误差的影响投影到站星距离上，以相应的距离误差表示，称为等效距离误差。定位误差来源误差来源P码C/A码卫星星历与模型误差钟差与稳定度卫星摄动相位不确定性其它合计4.23.01.00.50.95.44.23.01.00.50.95.4信号传播电离层折射对流层折射多路径效应其它合计2.32.01.20.53.35.0-10.02.01.20.55.5-10.3接收机接收机噪声其它合计1.00.51.17.50.57.5总计6.410.8-13.6卫星定位市场占有率全球定位系统前景1.卫星导航的多系统并存未来几年内，卫星导航系统将进入一个新的阶段。首先，用户将面临四大系统(GPS/GLONASS/Galileo/北斗)近百颗导航卫星同时并存、互相兼容的局面2.中国“北斗”卫星导航系统的广泛应用“北斗”卫星导航系统是中国独立发展、自主运行的全球卫星导航系统，同时也是国家正在建设的重要空间信息基础设施。3.GPS卫星导航与无线通信等技术的结合，如GPS接收机嵌入到手机移动电话、便携式PC、PDA和手表等通信、安全和消费类电子产品中，从根本上促进IT技术的整体发展已成为未来GPS技术发展的一个重要方向。