GPS全球衛星定位導航系統原理
2013-03-08
全球定位系統（Global Positioning System - GPS）是美國從本世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位 實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。經近10年我國測繪等部門的使用表明，GPS以全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，贏得廣大測繪工作者的信賴，并成功地應用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、運載工具導航和管制、地殼運動監測、工程變形監測、資源勘察、地球動力學等多種學科，從而給測繪領域帶來一場深刻的技術革命。
隨著全球定位系統的不斷改進，硬、軟件的不斷完善，應用領域正在不斷地開拓，目前已遍及國民經濟各種部門，并開始逐步深入人們的日常生活。
GPS系統的特點:
1、全球，全天候工作：
GPS的發展
在衛星定位系統出現之前，遠程導航與定位主要用無線導航系統。
1、無線電導航系統
羅蘭--C：工作在100KHZ，由三個地面導航臺組成，導航工作區域2000KM，一般精度200-300M。
Omega（奧米茄）：工作在十幾千赫。由八個地面導航臺組成，可覆蓋全球。精度幾英里。
多卜勒系統：利用多卜勒頻移原理，通過測量其頻移得到運動物參數（地速和偏流角），推算出飛行器位置，屬自備式航位推算系統。誤差隨航程增加而累加。
缺點：覆蓋的工作區域小；電波傳播受大氣影響；定位精度不高
2、衛星定位系統
最早的衛星定位系統是美國的子午儀系統（Transit），1958年研制，64年正式投入使用。由于該系統衛星數目較小（5-6顆），運行高度較低（平均1000KM），從地面站觀測到衛星的時間隔較長（平均1.5h），因而它無法提供連續的實時三維導航，而且精度較低。為滿足軍事部門和民用部門對連續實時和三維導航的迫切要求。1973年美國國防部制定了GPS計劃。
3、GPS發展歷程
GPS實施計劃共分三個階段：
第一階段為方案論證和初步設計階段。從1973年到1979年，共發射了4顆試驗衛星。研制了地面接收機及建立地面跟蹤網。
第二階段為全面研制和試驗階段。從1979年到1984年，又陸續發射了7顆試驗衛星，研制了各種用途接收機。實驗表明，GPS定位精度遠遠超過設計標準。
第三階段為實用組網階段。1989年2月4日第一顆GPS工作衛星發射成功，表明GPS系統進入工程建設階段。1993年底實用的GPS網即（21+3）GPS星座已經建成，今后將根據計劃更換失效的衛星。
GPS原理
1、GPS系統的組成
GPS由三個獨立的部分組成：
空間部分：21顆工作衛星，3顆備用衛星。
地面支撐系統：1個主控站，3個注入站，5個監測站。
用戶設備部分：接收GPS衛星發射信號，以獲得必要的導航和定位信息，經數據處理，完成導航和定位工作。GPS接收機硬件一般由主機、天線和電源組成。
來源：電能質量分析儀 http://www.jeraylynn.com/
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