卫星定位与导航系统
设计说明书
一、测区概况与任务的提出
1、任务来源
为了维护土地的社会主义公有制，保护土地使用者的合法权益，加强土地管理，建立健全地籍管理制度，使土地管理向规范化、科学化迈进，满足飞速发展的社会主义市场经济的需要，受灌云县国土管理局委托，由淮海工学院空间信息科学系实测伊山镇城区和全县25个乡镇约1000平方公里、100个点的GPS基础控制网，以满足城区和全县各乡镇地籍调查工作的需要。
2、测区概况
灌云县地处苏北平原，属连云港市管辖，处于连云港市南部，灌南县北部。测区内有宁连高速公路、204国道贯通，交通十分便利，测区内地势平坦，大伊山最高海拔227米，东南部最低2.6米，平均海拔高程约3.7米。测区属季风特点的海洋性气候，四季分明，寒暑适宜，光照充足，雨量适中。气候温和湿润，常年平均气温14度左右，年平均降水量约910-980毫米之间，降雨期集中在7-9三个月。测区包括灌云县全乡镇政府所在地，测区为从西至东直线距离约60公里的带形区域。
其地理坐标：
东经 119゜08′~ 119゜29′
北纬 34゜ 34′~ 34゜ 46′
测区现有的平面控制网系国家测绘局于1954年完成国家一、二等三角网。坐标系统采用新54系坐标系。一、二等三角点多个，根据实际情况和本设计书的要求采用了三个一等三角点和一个二等点。测区现有高程控制网系统由国家测绘局完成的二、三等水准网（56黄海高程系和85基准面高程）。利用原三等水准点4个。该控制网工程实施计划从2004年6月开始收集资料、踏勘找点，2004年7月开始选定点位、埋设标石，进入全面施工，2004年8月开始外业观测。2004年3季度进行内业平差计算，整理资料， 2004年12月底检查完毕提请验收。
若利用常规测量技术进行这项工作，一方面是施工周期太长，少则3年，多则好几年；另一方面，平面控制点间要求通视，这就需要建造高标，无疑需要耗费大量的经费。水准观测虽然具有较高的精度，但野外观测劳动强度大，观测周期长，费用高。
而卫星全球定位系统（GPS）具有定位精度高、全天候、高效率、经费省等优点，用于建立平面和高程控制网，是当代最先进的技术手段。采用双频和单频GPS接收机观测距离可以从数米--数百公里，精度可达5+1×10-6·D毫米，完全可以用于建立灌云县控制网。用常规测量技术花费时间较长，而用GPS定位技术在短时间内即可完成。经费则为常规测量的1/5。
为此，需用GPS定位技术建立平面控制和高程控制的灌云县GPS基点。建立GPS基点及似大地水准面的目的就是为了用GPS直接测出全县内各平面点坐标，精度达到三、四等三角点的要求；直接测求出全县内各高程点的85系高程，精度达到四等水准的要求。
试根据上述任务需求与《全球定位系统城市测量技术规程》(CJJ 73-97)完成四等GPS控制网设计。
二、已有大地成果资料
测区内有各等级的三角点和水准点。
2、水准成果：
A、以上三角点均有高程
B、以下水准点均有高程
以下成果均可根据布网需要进行选取。
三、采用基准
1、坐标系
GPS测量采用WGS-84世界大地坐标系，最后成果转化为1954北京坐标系。
2、高程基准
采用1956年黄海高程基准。
图示：连云港市地图灌云县
四、设计及作业技术依据
GPS网技术设计的主要依据是GPS测量规范（规程）和测量任务书。
1、GPS测量规范
A、2001年国家质量技术监督局发布的《全球定位系统（GPS）测量规范》；
B、1998年建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》；
C、其他GPS规程或细节要求。
1998年版《全球定位系统城市测量技术规程》：
等级相邻点平均
距离(km) a（mm) b(ppm*D) 空间位置精度因
子PDOP
最弱边相对中
误差
D级10---5 ≤10 ≤10-20 <8 1/20000
D、接收机选用的技术要求
等级接收机标称精度观测量同步观测接收机
D级双/单频≤10mm +3ppmD 载波相位≥2
E、闭合环或附合线路边数的规定
级别 A B C D E
闭合环或附
合线路边数
≤5 ≤6 ≤6 ≤8 ≤10
F、同步坐标分量及环线全长相对闭合差限差(1×ppm)
等级二三四一级二级
坐标分量相
对闭合差
2.0
3.0 6.0 9.0 9.0
环线全长相
对闭合差
3.0 5.0 10.0 15.0 15.0
2、GPS测量任务书
在GPS方案设计时，一般首先依据测量任务书提出的GPS网的精度、密度和经济指标，再结合规范规定并现场踏勘具体确定各点间的连接方法，各点设站观测的次数、时段长短等布网观测方案。
五、布网原则及方案
1、GPS布网设计，应该遵循以下原则：
A、GPS应根据测区需要和交通进行设计。GPS网中点与点之间不要求通视，但考虑加密时的应用，每点应有一个以上的通视方向。
B、在布网设计中应考虑到原有测绘成果资料以及各种大比例尺地形图的沿用，宜采用原有城市坐标系统。对凡是符合GPS网布点要求的旧有控制点，应充分利用其标石。
C、GPS网应由一个或若干个独立观测环构成，也可采用符合线路形式构成。
D、为求得GPS点在地面坐标系的坐标，应在地面坐标系选定起算数据和联测原有地方控制点若干个。
E、为了求得GPS网点的正常高，应进行水准测量的高程联测。联测的高程点需均匀分布于网中，对丘陵或山区联测高程点应按高程拟合曲面的要求进行布设。具体联测宜采用不低于四等水准或与其精度相等的方法进行。
2、方案设计：
控制网的图形设计是非常重要的工作，根据GPS布网设计的原则，图形设计主要取决于用户的要求、经费、时间、人力以及所投入的接收机的类型、数量和后勤保障条件等。
根据这次的任务要求和条件，灌云县地处苏北平原，测区内地势平坦，测区包括灌云县全乡镇政府所在地，测区为从西至东直线距离约60公里的带形区域，所以，这次控制网采用的是边联式的布网形式。以下是草图预案：
简单草图：
实习中布网如下：
根据R. A sany 提出的公式计算GPS网的主要特征值:
C= nm/N
式中C为观测时段数,n为网的总点数, m为每点设站数,N为接受机数。在网中: 总基线数: J总=C*N*(N-1)/2
必要基线数:J必= n-1
独立基线数:J独=C*(N-1)
多余基线数:J多=C*(N-1)-(n-1)[2]
总体可靠性指标=J多/J独
实习时有六台接收机，每点设站数为4次，网的总点数为19，观测时段为13！
计算的方案的主要特征值见表1-1:
表1-1 两个方案的主要特征值
方案一
总点数19
总基线数195
独立基线数65
必要观测基线数18
多余观测基线数47
观测时段数13
平均每点设站 4
六、选点与埋石
图 --埋石
GPS网点应埋设具有中心标志的标石，以精确标志点位。点的标石和标志必须稳定、坚固以利长久保存和利用（如图）。在基岩露头地区，也可直接在基岩嵌入金属标志。每个点位标石埋设结束后，应按表1-2填写点的记录, 并提交以下资料：
(1)点的记录。
(2)GPS网的选点网图。
(3)土地占用批准文件与测量标志委托保管书。
(4)选点与埋石工作技术总结。
点名应向当地政府部门或群众进行调查后确定，一般取村名、山岗名、地名、单位名。利用原有旧点时，点名不宜更改，点号编排(码)应便于计算机计算。
表1-2 GPS点点之记
日期：年月日记录者：绘图者：校对者：
点
名GPS点
点
土质
号
1、GPS选点时应遵守如下原则：
A、观测站应远离大功率的无线电发射台和高压输电线，以避免其周围磁场对GPS 卫星信号的干扰。接收机与其距离一般不得小于200m；
B、观测站附近不应有大面积的水域，或对电磁波反射（吸收）强烈的物体，以减弱多路径效应影响；
C、测站应设在易于安置接受设备的地方，且视场开阔。在视场内周围障碍物的高度角，根据情况一般应小于10-15度；
D、观测站应选在交通便利的地方，并且便于其他观测手段联测和扩展；
E、对于基线较长的GPS网，还应考虑测站附近应具有良好的通讯设备和电力供应，以供观测站之间的联系和设备用电；
F、点位选定后，均应规定绘制点之记，其主要内容应包括，点位及点位略图，
点位的交通情况以及选点情况。
G、在建立点位标志时点的标石和标志必须稳定、坚固，易于长期保存和利用，并有利于安全作业。
七、G P S观测纲要设计
1、观测计划的主要内容：
（1）编制GPS卫星的可见性预报图；
利用Missions Planning软件，在测量的前一天做好可见卫星的预报。
如图所示：灌云县其地理坐标：
东经 119゜08′~ 119゜29′，北纬 34゜ 34′~ 34゜ 46′。
预案如下：
假设我组是在2012年的12月23号开始进行灌云县的测量，将软件的时间定格在12:23:2012，如下图所示：
可见卫星的预报信息查询：
由上图可以看出，DOP显示的结果，通过分析知道，在7:30到14:00之间是测量精度最高的时段，15:00也是观测时间内的，图中显示精度有所减小，查看卫星数得知：
图--查看15:00的卫星数
图----在2012年12月23日预报在15:00卫星数显示
通过查看，在15:00时刻，可以观测到6颗卫星，而同样在DOP值起伏最大处即17:00时，经过同样的方法预报，也只能观测到6颗卫星。而在09:00时刻可以观测到11颗以上卫星，如下图所示：
图----在2012年12月23日预报在09:00观测到的卫星数
总结：
通过预报，可以确定观测时间段与选择最佳观测时间，减少观测误差。（2）选择最佳观测时断；
通过卫星预报分析，大致的观测时段可以确定。若如举例所示的2012年12月23号，最佳观测时段在08：00到13:00。
（3）编排作业调度表；作业调整度表见表1-3。
(4)采用规定格式GPS测量外业观测通知（见表1-4）单进行调度。
表1-4 GPS测量外业观测通知单
2、外业观测要求
A、观测组应严格按作业调度表规定的时间进行作业，保证同步观测同一卫星组，当情况有变化时应经作业队负责人同意，观测组不得擅自更改计划。
B、每一时段开机前后应各自量取一次天线高，两次量得的天线高不大于1mm，取平均值作为最后天线高，取平均值作为最后结果，并及时输入测站名，观测时段号等信息，接收机方向还应当一致，仪器正常工作后，作业人员及时逐项填写测量手簿中的各项内容。
C、观测员在作业期间不得擅自离开测站，并应防止仪器受到震动和被移动，防止人为和其它物体靠近天线遮挡卫星信号。
D、接收机在观测的过程中不应在接收机近旁使用对讲机；雷雨过境时应关机停测，并取下天线，以防雷电。
E、每日观测结束后，应及时将数据转存到计算机上，确保观测数据不丢失，同时应进行当天的基线计算，记录雨，晴，阴，云等天气情况。
F、观测人员应严格按手薄内容进行详细记载，不得错记，不得漏记，严禁
伪造。
3、外业观测的方法
GPS控制网应按照《全球定位系统城市测量技术规程》的要求进行:
4、GPS接收机选型及检验
接收机的选用
表1-5 接收机的选用
接收机优选指标
表1-6接收机的优选指标
接收机的检验
接收机全面检验的内容，包括一般性检视、通电检验和实测检验。
（1）一般检验：主要检查接收机设备各部件及其附件是否齐全、完好，紧固部分是否松动与脱落，使用手册及资料是否齐全等。
（2）通电检验：接收机通电后有关信号灯、按键、显示系统和仪表的工作情况，以及自测试系统的工作情况，当自测正常后，按键作步骤检验仪器的工作情况。
（3）实测检验：测试检验是GPS接收机检验的主要内容。其检验方法有：用标准基线检验；已知坐标、边长检验；零基线检验；相位中心偏移量检验等。
5、天线安置
①在正常点位，天线应架设在三脚架上，并安置在标志中心的上方直接对中，天线基座上的圆水准气泡必须整平。
②殊点位，当天线需要安置在三角点觇标的观测台或回光台上时应先将觇顶拆除，防止对GPS信号的遮挡。
天线的定向标志应指向正北，并顾及当地磁偏角的影响，以减弱相位中心偏差的影响。天线定向误差依定位精度不同而异，一般不应超过±3o～5o。
③刮风天气安置天线时，应将天线进行三向固定，以防倒地碰坏。雷雨天气安置时，应该注意将其底盘接地，以防雷击天线。
④架设天线不宜过低，一般应距地1m以上。天线架设好后，在圆盘天线间隔120度的三个方向分别量取天线高，三次测量结果之差不应超过3mm，取其三次结果的平均值记入测量手薄中，天线高记录取值0.001m。
⑤测量气象参数：在高精度GPS测量中，要求测定气象元素。每时段气象观测应不少于3次（时段开始、中间、结束。）气压读至0.1mbar，气温读至0.1oC，对一般城市及工程测量只记录天气状况。
⑥复查点名并记入测量手薄中，将天线电缆与仪器进行联接，经检查无误后，方能通电启动仪器。
6、开机观测
观测作业的主要目的是捕获GPS卫星信号，并对其进行跟踪、处理和量测，以获得所需要的定位信息和观测数据。
天线安置完成后，在离开天线适当位置的地面上安放GPS接收机，接通接收机与电源、天线、控制器的联接电缆，并经过预热和静置，即可启动接收机进行观测。
通常来说，在外业观测工作中，仪器操作人员应注意以下事项：
①当确认外接电源电缆及天线等各项连接完全无误后，方可接通电源，启动接收机。
②开机后接收机有关指示显示正常并通过自测后，方能输入有关测站和时段控制信息。
③接收机在开始记录数据后，应注意查看有关观测卫星数量、卫星号、相位测量残差、实时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。
④一个时段观测过程中，不允许进行以下操作：关闭又重新启动；进行自测试（发现故障除外）；改变卫星高度角；改变天线位置；改变数据采样间隔；按动关闭文件和删除文件等功能键。
⑤每一观测时段中，气象元素一般应在始、中、末各观测记录一次，当时段较长时可适当增加观测次数。
⑥在观测过程中要特别注意供电情况，除在出测前认真检查电池容量是否充足外，作业中观测人员不要远离接收机，听到仪器的低电报警要及时予以处理，否则可能会造成仪器内部数据的破坏或丢失。对观测时段较长的观测工作，建议尽量采用太阳能电池或汽车瓶进行供电。
⑦仪器高一定要按规定始、末各测一次，并及时输入及记入测量手薄之中。
⑧接收机在观测过程中不要靠近接收机使用对讲机；雷雨季节架设天线要防止雷击，雷雨过境时应关机停测，并卸下天线。
⑨观测站的全部预定作业项目，经检查均已按规定完成，且记录与资料完整无误后方可迁站。
⑩观测过程中要随时查看仪器内存或硬盘容量，每日观测结束后，应及时将数据转存至计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。
八、高程联测
1、高程控制网应布设成附合路线，环线或结点网。
2、高程控制网的等级要求满足国家四级水准测量精度。
九、数据处理
GPS数据预处理
1、数据处理软件及选择
GPS网数据处理分基线解算和网平差两个阶段。各阶段数据处理软件可采用随机软件或者经正式鉴定的软件，对于高精度的GPS网成果处理也可选用国际著名的GAMIT/GLOBK、BERNESE、GIPSY、GFZ等软件。
2、基线解算（数据预处理）
基线解算一般采用差分观测值，较为常用的差分观测值为双差观测值，即由两个测站的原始观测值分别在测站和卫星间求差后所得到的观测值。
在基线解算时，平差要分三个阶段进行，第一阶段进行初始平差，解算出整周未知数参数1的和基线向量的实数解（浮动解）；在第二阶段，将整周未知数固定成整数；在第三阶段，将确定了的整周未知数作为已知值，仅将待定的测站坐标作为未知参数，再次进行平差解算，解求出基线向量的最终解-整数解（固定解）。
基线数据解算采用TGoffice软件求解，基线解算采用消电离层的双差浮点解或加点离层改正的双差整数解（固定解），其主要技术参数如下：
卫星截止高度角≥15度；电离层模型为：Standard模型；对流层模型为Hopfiled 或Computed模型；星历为广播星历或精密星历；采用L1频率或L1L2两个频率。
3、解算时一定要注意影响GPS基线解算结果的几个因素：
A、基线解算时所设定的起点坐标不准确
B、起点坐标不准确，会导致基线出现尺度和方向上的偏差。
C、少数卫星的观测时间太短，导致这些卫星的整周未知数无法准确确定
当卫星的观测时间太短时，会导致与该颗卫星有关的整周未知数无法准确确
定，而对与基线解算来讲，对于参与计算的卫星，如果与其相关的整周未知数没有准确确定的话，就将影响整个
D、在整个观测时段里，有个别时间段里周跳太多，致使周跳修复不完善
E、在观测时段内，多路径效应比较严重，观测值的改正数普遍较大
F、对流层或电离层折射影响过大。
4、基线解算质量检核
A、同一时段观测值的数据剔除率≤10%。
B、由完全的独立基线构成的独立环，各独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差应符合下式规定：
Wx=2√n×δ Wy=2√n×δ Wz=2√n×δ
C、预期精度
①当基线长度<3km时，优于3mm。
②当基线长度≥3km时，优于1/100万。
③数据处理后，应写出技术总结，要求按GPS规范。
十、成果验收
1、技术总结
GPS测量工作结束后，需按要求编写技术总结报告，其内容为：
A、测区范围与位置，自然地理条件，气候特点，交通及电信、电源等情况；
B、任务来源，测区已有测量情况，项目名称，施测目的和基本精度要求；
C、施测单位，施测起讫时间，技术依据，作业人员情况；
D、接收设备类型与数量以及检验情况；
E、选点所遇障碍物和环境影响的评价，埋石与重合点情况；
F、观测方法要点与补测、重测情况；
G、野外数据检核，起算数据情况和数据预处理内容、方法及软件情况；
H、工作量、工作日及定额计算；
I、方案实施与规范执行情况；
J、上交成果存在问题和需说明的其它问题；
K、各种附表与附图。
2、GPS测量任务完成后，需上交的资料：
1、测量任务书，技术设计书；
2、点之记，环视图，测量标志委托保管书，选点资料和埋石资料；
3、外业观测记录手簿和偏心观测记录；
4、野外GPS观测数据原始记录磁盘文件；
5、基线成果磁盘文件；
6、测区控制网GPS测量观测方案略图；
7、GPS网平差计算资料和磁盘文件；
8、技术总结；
9、成果验收报告。
十一、经费预算
根据任务的具体内容和技术计划书中的一些需要，整理出了经费预算统计表，大概的估计经费预算的多少，有利于工作的顺利开展。
项目名称观测天数单价人员数预算总额（元）中心标石100 10 1000
喷漆15 2 30
路费 2 6 120
其它100 1 200
总计1350
xxxx导航系统定位原理及其应用 北斗卫星定位系统是由中国建立的区域导航定位系统。该系统由四颗（两颗工作卫星、2颗备用卫星）北斗定位卫星（北斗一号）、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，授时精度可达数十纳秒(ns)的同步精度，北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。美国的GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m，C/A码目前己由25-100m提高到12m，授时精度日前约20ns。。 北斗一号导航定位卫星由中国空间技术研究院研究制造。四颗导航定位卫星的发射时间分别为： 2000年10月31日； 2000年12月21日； 2003年5月25日， 2007年4月14日，第三、四颗是备用卫星。2008年北京奥运会期间，它将在交通、场馆安全的定位监控方面，和已有的GPS卫星定位系统一起，发挥?双保险?作用。北斗一号卫星定位系统的英文简称为BD，在ITU（国际电信联合会）登记的无线电频段为L波段（发射）和S波段（接收）。北斗二代卫星定位系统的英文为Compass（即指南针），在ITU登记的无线电频段为L波段。北斗一号系统的基本功能包括： 定位、通信（短消息）和授时。北斗二代系统的功能与GPS相同，即定位与授时。 其工作原理如下： ?北斗一号?卫星定位系出用户到第一颗卫星的距离，以及用户到两颗卫星距离之和，从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面，和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值，又可知道用户出于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标，这个坐标
北斗卫星导航定位系统，是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统（CNSS），是除美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的GLONASS之后，第三个成熟的卫星导航系统。卫星导航系统是重要的空间基础设施，它综合了传统天文导航定位和地面无线电导航定位的优点，相当于一个设置在太空的无线电导航台，可带来巨大的社会经济效益。在测绘、电信、水利、公路交通、铁路运输、渔业生产、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域会逐步发挥重要作用。 世界上第一个全球卫星导航系统是美国从1973年开始实施的GPS系统，军民两用。但长期以来，美国对本国军方提供的是精确定位信号，对其他用户提供的则是加了干扰的低精度信号――也就是说，地球上任何一个目标的准确位置，只有美国人掌握，其他国家只知道个“大概”。为打破美国的垄断，俄罗斯耗资30多亿美元建起了自己的全球卫星导航系统GLONASS。2002年，欧盟启动了伽利略（Galileo）全球卫星导航定位系统计划，将在2008年投入运营，预计投资36亿欧元。2003年，我国与欧盟签署了有关伽利略计划的合作协定，目前双方合作项目已有14个。我国自上世纪80年代引进首台GPS接收机以来，已成为GPS应用大国。作为一个拥有广阔领土和海域的国家，中国有能力也有必要拥有自己的全球定位系统。 北斗卫星导航定位系统的系统构成有：由两颗地球静止卫星(800E和1400E)、一颗在轨备份卫星(110.50E)、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，定位精度可达20纳秒的同步精度，水平精度100米(1σ)，设立标校站之后为20米(类似差分状态)。其精度与GPS相当。工作频率为2491.75MHz，系统容纳的最大用户数达每小时540000户，短报文通信一次可传送多达120个汉字的信息（GPS不具备此项功能），精密授时的精度达20纳秒。 2007年2月3日，第四颗试验“北斗星”在西昌成功发射。 这一系统目前共有四颗导航定位卫星，其发射时间分别为： 2000年10月31日； 2000年12月21日； 2003年5月25日，第三颗是备用卫星。 2007年2月3日，北斗导航试验卫星升空。 中国向着努力开发一个堪与美国GPS系统和欧洲伽利略系统(Galileo)媲美的定位系统又迈进了一步。“北斗”导航卫星通过“长征三号甲”运载火箭成功发射，凸显中国政府发展航天工业的决心。此前数周，中国用一种由导弹发射的“动能拦截器”击毁了一颗老化气象卫星，美国对此表示担忧。 北斗卫星导航定位系统——英文名为“Compass”——的计划一直处于保密状态，官方一再拒绝透露意图。不过，最近的卫星发射，似乎是要加强一个相对不很精确的系统，该系统以2000年至2003年发射的三颗北斗卫星为基础。今年初将发射两颗地球静止卫星，使北斗卫星导航系统到2008年能够覆盖中国全境和邻近国家部分区域。北斗卫星导航系统最终将通过由30颗非静止轨道卫星组成的卫星“星座”，扩展到覆盖全球。它将类似于美国的GPS系统（全球定位系统）和欧洲的伽利略卫星网络。 更为精确的定位，对于中国军队来说将是一项重大财富。扩展后的北斗卫星导航系统，将使用与伽利略系统相同的无线电频率，可能也会与GPS系统相同，在战时使敌方更难以干扰网络。 北斗卫星导航系统的开发，可能会对伽利略系统的商业成功构成挑战。虽然中国是伽利略项目的合作方之一，中国政府和企业在相关设施及商业应用研究方面投入了2亿欧元（合2.6亿美元），但中国正成为该 项目的一个潜在竞争者。
网址：https://www.doczj.com/doc/3b15611599.html, 北斗gps卫星定位系统定位原理 北斗卫星定位系统哪家好？北斗卫星定位系统的原理是什么？八杰科技为您解答。 定位原理 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。 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。 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
网址：https://www.doczj.com/doc/3b15611599.html, 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。 卫星定位实施的是“到达时间差”（时延）的概念：利用每一颗卫星的精确位置和连续发送的星上原子钟生成的导航信息获得从卫星至接收机的到达时间差。 卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号，供接收机接收。由于传输的距离因素，接收机接收到信号的时刻要比卫星发送信号的时刻延迟，通常称之为时延，因此，也可以通过时延来确定距离。卫星和接收机同时产生同样的伪随机码，一旦两个码实现时间同步，接收机便能测定时延；将时延乘上光速，便能得到距离。 每颗卫星上的计算机和导航信息发生器非常精确地了解其轨道位置和系统时间，而全球监测站网保持连续跟踪。 卫星导航原理 踪卫星的轨道位置和系统时间。位于地面的主控站与其运控段一起，至少每天一次对每颗卫星注入校正数据。注入数据包括：星座中每颗卫星的轨道位置测定和星上时钟的校正。这些校正数据是在复杂模型的基础上算出的，可在几个星期内保持有效。 卫星导航系统时间是由每颗卫星上原子钟的铯和铷原子频标保持的。这些星钟一般来讲精确到世界协调时（UTC）的几纳秒以内，UTC是由美国海军观象台的“主钟”保持的，每台主钟的稳定性为若干个10^-13秒。卫星早期采用两部铯频标和两部铷频标，后来逐步改变为更多地采用铷频标。通常，在任一指定时间内，每颗卫星上只有一台频标在工作。 卫星导航原理：卫星至用户间的距离测量是基于卫星信号的发射时间与到达接收机的时间之差，称为伪距。为了计算用户的三维位置和接收机时钟偏差，伪距测量要求至少接收来自4颗卫星的信号。
第二章 GPS卫星定位系统 第一节GPS系统的组成 GPS系统主要由空间星座部分、地面监控部分和用户设备三大部分组成，(图2—1)。 图2—1 GPS系统的组成 1 空间星座部分 GPS空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成，21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星共同组成了GPS卫星星座。如图2-2所示，这24颗卫星分布在6个倾角为55?的轨道上绕地球运行，各个轨道平面之间相距60?，轨道平均高度20200km 。卫星的运行周期，即绕地球一周的时间约为12恒星时(11小时58分)。这样，对于地面观测者来说，每天将提前4分钟见到同一颗GPS卫星。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到4颗，最多可以见到11颗。满足了在用GPS信号导航定位时，为了解算测站的三维坐标，必须观测4颗GPS卫星的基本要求。每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。GPS用户正是利用这些信号来进行导航定位工作的。 GPS卫星的编号是：按发射先后次序编号（01-24）；按PRN(卫星信号所采用的伪随机噪声码)的不同编号；国际编号(第一部分为该星发射年代，第二部分表示该年中发射卫星的序号，字母A表示发射的有效负荷)；接轨道位置顺序编号等。在导航定位测量中，一般采用PRN编号。 图2—2 GPS卫星空间星座 GPS卫星空间星座的分布保障了在地球上任何地点、任何时刻至少有4颗卫星被同时观测，加之卫星信号的传播和接收不受天气的影响，因此，GPS是一种全球性、全天候的连续实时定位系统。
在GPS 系统中，CPS 卫星星座的功能如下： （1）．用L 波段的两个无线载波(19cm 和24cm 波)向广大用户连续不断地发送导航定位信号。包括提供精密时间标准、粗略导航定位伪距C ／A 码、精密测距P 码和反映卫星当前空间位置和卫星工作状态的导航电文。 （2）．在卫星飞越注入站上空时，接收由地面注入站用S 波段(10cm 波段)发送到卫星的导航电文和其它有关信息，并适时发送给广大用户。 （3）．接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时地调整卫星的姿态，改正卫星运行轨道偏差，启用备用卫星。 GPS 卫星的主体呈圆柱形，直径约为1.5m ，重约774kg ，两侧设有两块双叶太阳能板，能自动对日定向，以保证卫星正常供电(图2—3)。 图2—3 GPS 卫星体系图 每颗卫星配置有4台高精度原子钟(2台铷钟和2台铯钟)，这是卫星的核心设备。它将发射标准频率信号，为GPS 定位提供高精度的时间标准。 2 卫星监控部分 GPS 的控制部分由分布在全球的若干个跟踪站所组成的监控系统所构成，根据其作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站，其分布如图2—4所示。 图2—4 GPS 地面监控站分布 2.1 主控站 主控站有一个，设在美国本土科罗拉多（Colorado ）· 斯平士(Colorado Springs)的联合空间执行中心CSOC 。它的作用是： 老师指导
GPS导航定位原理以及定位解算算法 全球定位系统（GPS）是英文Global POSitiOning SyStem 的字头缩写词的简称。它的含义是利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。它是由美国国防部主导开发的一套具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航定位系统。 GPS用户部分的核心是GPS接收机。其主要由基带信号处理和导航解算两部分组成。其中基带信号处理部分主要包括对GPS卫星信号的二维搜索、捕获、跟踪、伪距计算、导 航数据解码等工作。导航解算部分主要包括根据导航数据中的星历参数实时进行各可视卫星位置计算；根据导航数据中各误差参数进行星钟误差、相对论效应误差、地球自转影响、信号传输误差（主要包括电离层实时传输误差及对流层实时传输误差）等各种实时误差的计算, 并将其从伪距中消除；根据上述结果进行接收机PVT （位置、速度、时间）的解算；对各精 度因子（DoP）进行实时计算和监测以确定定位解的精度。 本文中重点讨论GPS接收机的导航解算部分，基带信号处理部分可参看有关资料。本文讨论的假设前提是GPS接收机已经对GPS卫星信号进行了有效捕获和跟踪，对伪距进行了计算，并对导航数据进行了解码工作。 1 地球坐标系简述 要描述一个物体的位置必须要有相关联的坐标系，地球表面的GPS接收机的位置是相 对于地球而言的。因此，要描述GPS接收机的位置，需要采用固联于地球上随同地球转动 的坐标系、即地球坐标系作为参照系。 地球坐标系有两种几何表达形式，即地球直角坐标系和地球大地坐标系。地球直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林威治子午圈的交点（即0经度方向），Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系（即指向东经90 度方向）。 地球大地坐标系的定义是：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球的短轴与地球自转 轴重合。地球表面任意一点的大地纬度为过该点之椭球法线与椭球赤道面的夹角φ经度 为该点所在之椭球子午面与格林威治大地子午面之间的夹角λ,该点的高度h为该点沿椭 球法线至椭球面的距离。设地球表面任意一点P在地球直角坐标系内表达为P（ X，y，Z ），在地球大地坐标系内表达为P （φλ，h）。则两者互换关系为：大地坐标系变为直角坐标 系： (1)
北斗卫星导航系统常识 简介 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
北斗卫星导航系统常识简介一、北斗卫星导航系统现状 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。 北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。 北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星（又称24小时轨道，指轨道平面与赤道平面重合，卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期，且方向亦与之一致，即卫星与地面的位置相对保持不变，故这种轨道又称为静止卫星轨道。一般用作通讯、气象等方面）和30颗非静止轨道卫星组成，2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。中国正在实施北斗卫星导航系统建设，截止2016年10月已成功发射16颗北斗导航卫星。 2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统，覆盖范围东经约70°-140°，北纬5°-55°。北斗
浅谈卫星导航定位系统在现代战争中的 应用 ************************************ 安茂春周光华 ************************************ 1999年3月24日,以美国为首的北约对南联盟悍然采取了空中军事打击(以下简称“盟军行动”),并于5月8日野蛮地轰炸了我驻南大使馆。在这次侵略行动中,美军使用了大量先进精确制导武器,其命中精度与威力令世人担忧,而卫星导航定位系统就是这些武器及其发射平台大量采用的制导或导航定位方式。从“盟军行动”以及90年代发生的其它几次战争的具体应用来瞧,卫星导航定位系统不仅就是现代战争的重要支援系统,而且已经成为现代武器装备系统的重要组成部分。 一、目前正在运行的卫星导航定位系统 目前世界上正在运行的卫星导航定位系统有美国的全球定位系 统(GPS) 与俄罗斯的GLONASS,二者在定位体制上大体类似,都提供 军码与民码两种信号,具有全球、全天候、全天时无源三维连续定位 能力,具有很高的定位精度。 GPS由美国军方控制,1973年开始研制,1994年完成组建,系统由卫星星座以及相应的地面测控站组成。星座由24颗卫星组成,分布在6个轨道面上,无论在世界什么地方,几乎随时都可以捕获到其中的4颗卫星。每颗GPS卫星都发送L1、L2两个频率载波信号,L1信号提供C/A码(即民码),抗干扰能力比较差,供民用用户使用,也供军用接收机截获P/Y码(即军码)用,用户可自由接收;L2信号提供的P/Y码,抗干扰能力比较强,供军用接收机修正电离层误差,采取加密手段,不能随意接收。P/Y码定位精度,水平约12米,垂直约18米;C/A码定位精度,水平与垂直为100 米左右。美国仍在研制发射新一代GPS卫星,新型卫星所提供的定位精度将更高。 前苏联/俄罗斯也于70年代开始研制GLONASS卫星导航定位系统,1995年完成系统的组建,其星座也由24颗卫星组成,分布在3个轨道面上。其民码定位精度可能优于100米,军码定位精度可能低于GPS军码。近几年,由于俄罗斯经济状况恶化,缺乏研制发射补网卫星所需的经费,至1999年2月,GLONASS星座工作星只有19颗,而且大多数卫星已超过了设计寿命。 二、卫星导航定位系统在现 代战争中的应用 从1991年的海湾战争、1995年的波黑战争、1998年底的“沙漠之狐”行动,直到1998年3月开始至今的“盟军行动”,美军都大规模地应用GPS技术,GPS 的应用领域越来越广,作用越来越大。卫星导航定位系统在军事上的应用主要有以下几个方面:
GPS卫星定位系统发展现状及构成部分介绍 GLOBAL PosiTIoning System，简称GPS，即全球卫星定位系统，近年来得到了越来越广泛的应用，已经产生了可观的GPS产品需求。并且随着科技水平的提高、应用方向的不断开拓，GPS将会不容置疑的迅速渗透到人们的日常生活中来。 我们经常提到的GPS定位系统由美国军方所设计、控制。除此之外，我国的北斗双星定位系统正在默默地为我国的现代化建设做贡献；俄罗斯的GLONASS系统也曾有过辉煌的历史；欧盟组织设计的伽利略卫星定位系统兼容目前广泛应用的GPS系统，在几年后将会给全球定位系统增添更加光彩的一页。 GPS系统由三大部分组成：空间部分、控制部分和用户部分。 空间部分是GPS人造卫星的总称。人造卫星的平均高度约20200Km，运行轨道是一个椭圆，地球位于该椭圆的一个焦点上；运行周期约12小时。在6个倾角约55的轨道面上不平均地分布着近30颗导航卫星，部分为备用卫星，美国军方可通过地面控制部分调整工作卫星的数目。在GPS系统中，GPS卫星是动态的已知点，用户端所有的导航定位信息都是依据这个动态已知点发送的星历计算得到的。GPS星历，实际上是一系列描述GPS 卫星运动及轨道的实时状态参数。民用GPS模块所接收到的广播星历是由GPS卫星以扩频通信方式通过导航电文直接向用户播发的用于实时数据处理的预报星历，在不同的载波上以不同的速率广播民用的伪随机码C/A码星历和军用的P码星历。 对于整个GPS系统来说，实际上地面控制部分是整个系统的核心。所有的GPS卫星所播发的用于导航定位的星历，都是由分布在地面的5个监控站提供的。地面系统负责监测GPS信号、收集数据、计算并注入导航电文，状态诊断、轨道修正等。正是有了地面监控系统的海量数据处理，才使得GPS系统精确运转。 我们常说的GPS定位模块称为用户部分，它像收音机一样接收、解调卫星的广播C/A码信号，中以频率为1575.42MHz。GPS模块并不播发信号，属于被动定位。通过运算与每个卫星的伪距离，采用距离交会法求出接收机的得出经度、纬度、高度和时间修正量这四个参数，特点是点位速度快，但误差大。初次定位的模块至少需要4颗卫星参与计算，称
全球四大卫星定位系统 一．GPS系统（美国） 二．北斗系统（中国） 三．GLONASS系统（俄罗斯） 四．伽利略卫星导航系统（欧盟） GPS系统（美国） GPS系统是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资近200亿美元，于1994年全面建成的新一代卫星导航与定位系统。GPS利用导航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力。它是继阿波罗登月计划、航天飞机后的美国第三大航天工程。如今，GPS已经成为当今世界上最实用，也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。 GPS系统概述GPS系统由空间部分、地面测控部分和用户设备三部分组成。 （1）空间部分GPS系统的空间部分由空间GPS卫星星座组成。 （2）控制部分控制部分包括地球上所有监测与控制卫星的设施。 （3）用户部分GPS用户部分包括GPS接收机和用户团体。 主要功能： 导航 测量 授时
标准：全球定位系统(GPS)测量规范GB/T 18314-2001 Specifications for global positioning system (GPS) surveys 种类： GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。 北斗卫星导航系统 中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System， 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。 段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户 度0.2米/秒，授时精度10纳秒。 系统构成 北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨 道卫星组成，中国计划2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，
北斗卫星导航系统 ——世界第三套全球卫星导航系统 工程总投资：100亿元 工程期限：1994年——2020年 北京时间2007年2月3日凌晨零时28分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将第四颗北斗导航试验卫星送入太空。 北斗卫星导航定位系统是由中国自行研发的区域性有源三维卫星定位与通信系统（CNSS），
是继美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）定位系统之后世界第三个成熟的卫星导航系统。 该系统分为“北斗一代”和“北斗二代”，分别由4颗（两颗工作卫星、两颗备用卫星）和35颗北斗定位卫星、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，定位精度可达数十纳秒(ns)的同步精度，其精度与GPS相当。中国在2000年至2007年先后发射了四颗“北斗一号”卫星，这种区域性(中国境内)的卫星导航定位系统，正在为中国陆地交通、航海、森林防火等领域提供着良好服务。 北斗一号导航定位卫星由中国空间技术研究院研究制造,四颗导航定位卫星的发射时间分别为： 日期火箭卫星轨道 2000年10月31日长征三号甲北斗-1A 地球静止轨道140°E 2000年12月21日长征三号甲北斗-1B GEO 80°E 2003年05月25日长征三号甲北斗-1C GEO 110.5°E 第三颗是备用卫星 2007年02月03日长征三号甲北斗-1D GEO 86°E 第四颗是备用卫星 2007年04月14日长征三号甲北斗-2A 中地球轨道(21500KM) 北斗二代首颗卫星
军用新型北斗卫星导航手持机 北斗卫星导航系统的历史 我国早在60年代末就开展了卫星导航系统的研制工作，但由于多种原因而夭折。在自行研制“子午仪”定位设备方面起步较晚，以致后来使用的大量设备中，基本上依赖进口。70年代后期以来，国内开展了探讨适合国情的卫星导航定位系统的体制研究。先后提出过单星、双星、三星和3-5星的区域性系统方案，以及多星的全球系统的设想，并考虑到导航定位与通信等综合运用问题，但是由于种种原因，这些方案和设想都没能够得到实现。 1983年，“两弹一星”功勋奖章获得者陈芳允院士和合作者提出利用两颗同步定点卫星进行定位导航的设想，经过分析和初步实地试验，证明效果良好，这一系统被称为“双星定位系统”。双星定位导航系统为我国“九五”列项，其工程代号取名为“北斗一号”。 双星定位导航系统是一种全天候、高精度、区域性的卫星导航定位系统，可实现快速导航定位、双向简短报文通信和定时授时3大功能，其中后两项功能是全球定位系统(GPS)所不能提供的，且其定位精度在我国地区与GPS定位精度相当。整个系统由两颗地球同步卫星(分别定点于东经80度和东经140度36000公里赤道上空)、中心控制系统、标校系统和用户机4大部分组成，各部分间由出站链路(即地面中心至卫星至用户链路)和入站链路(即用户机至卫星
北斗卫星导航系统常识简介 一、北斗卫星导航系统现状 中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，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。 北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度米/秒，授时精度10纳秒。 北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星（又称24小时轨道，指轨道平面与赤道平面重合，卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期，且方向亦与之一致，即卫星与地面的位置相对保持不变，故这种轨道又称为静止卫星轨道。一般用作通讯、气象等方面）和30颗非静止轨道卫星组成，2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。中国正在实施北斗卫星导航系统建设，截止2016年10月已成功发射16颗北斗导航卫星。 2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之
后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统，覆盖范围东经约70°-140°，北纬5°-55°。北斗卫星系统已经对东南亚实现全覆盖。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。 北斗产业应用前景广阔，预计到2020年，仅北斗卫星导航市场将达到年产值4000亿元人民币，年复合增长率达到40%以上。”中国科学院院士、中国工程院院士、著名测量与遥感学家李德仁介绍说 二、卫星定位原理 北斗卫星导航系统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。 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。事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫
简单对比全球四大卫星导航系统 2011年12月27日，对于中国的高精度测绘定位领域来说是一个不平凡的日子，中国北斗卫星导航系统(CNSS)正式向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务，这是世界上第三个投入运行的卫星导航系统。 在此之前，美国的全球定位系统(GPS)和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)早在上世纪90年代就已经建成并投入运行。与此同时，欧盟也在打造自己的卫星导航系统——“伽利略”计划。 那么，这四大卫星导航系统之间到底有着怎么样的区别和联系呢？下面，就让我们来逐个分析一下，通过四大卫星导航系统的优劣分析，给大家一个较为明显的概念。 四大卫星导航系统各有优势，详情如下： GPS：成熟 GPS，作为大家最为熟悉的定位导航系统，她最大的特点就是技术方面最为成熟。 美国“全球定位系统”（GPS），是目前世界上应用最广泛、也是技术最成熟的导航定位系统。GPS空间部分目前共有30颗、4种型号的导航卫星。1994年3月，由24颗卫
星组成的导航“星座”部署完毕，标志着GPS正式建成。 中国北斗：互动开放 北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。目前市面上定位导航仪器公司如国外的天宝、拓普康，国内的华测导航等都已支持北斗卫星导航定位系统。 欧盟伽利略：精准 伽利略定位系统是欧盟一个正在建造中的卫星定位系统，有“欧洲版GPS”之称。伽利略定位系统总共发射30颗卫星，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补卫星。该系统除了30颗中高度圆轨道卫星外，还有2个地面控制中心。 俄罗斯格洛纳斯：抗干扰能力强 早在美苏冷战时期，美国和苏联就各项技术特别是空间技术方面争锋相对，在美国GPS技术遍布全国的同时，苏联也没闲着，一直忙于研发自己的全球导航定位系统。俄罗斯的这套格洛纳斯系统便是其不断努力的结果。格洛纳斯由24颗卫星组成，也是由军方负责研制和控制的军民两用导航定
北斗卫星导航系统主要应用领域 1、交通运输重点运输监控管理、公路基础设施、港口高精度实时定位调度监控； 2、海洋渔业船位监控、紧急救援、信息发布、渔船出入港管理； 3、水文监测多山地域水文测报信息的实时传输； 4、气象监测气象测报型北斗终端设备，大气监测预警系统应用解决方案； 5、森林防火定位、短报文通信； 6、通信时统开展北斗双向授时，研制出一体化卫星授时系统； 7、电力调度基于北斗的电力时间同步； 8、救灾减灾提供实时救灾指挥调度、应急通信、信息快速上报、共享； 9、军工领域定位导航；发射位置的快速定位；搜救、排雷定位等。 国家积极推动北斗民用化进程，一系列的鼓励政策，为北斗的应用发展提供了广阔的空间。北斗卫星导航系统解决了精准定位的问题，靠一个北斗终端就能走遍大江南北。北斗系统的定位服务将在未来智慧生活中发挥巨大作用。 如今的北斗卫星导航系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，北斗卫星导航系统在使用中产生显着的经济效益和社会效益。 在气象行业，北斗卫星导航系统广泛应用于气象观测、灾害监测和气象信息的收集与发布，包括大气风向风速、水汽含量、海风海浪、雷电观测和预警等，极大提升气象观测、预报和灾害预警发布水平，增强气象领域防灾减灾能力。 中国海洋渔业水域面积300多万平方公里，现有渔船100多万艘、渔业人口2000多万，海洋渔业涉及渔民生命安全、国家海洋经济安全、海洋资源保护和海上主权维护，现已成为北斗民用规模最大的行业。北斗卫星海洋渔业安全生产信息服务系统的应用极大地保障了渔船的出海安全，巩固和发展了渔业生产，推动了“平安渔业”建设。以赴南沙生产作业的渔船为例。农业部南海区渔政局建立了“南沙渔船船位监控指挥管理系统”，系统建成后，监控中心能随时获知渔船方位，大大方便了相关职能部门对渔业生产的管理，实现看得见的管理调度。当渔民在海上遇险时，可以通过渔船上的卫星导航通信系统向监控中心发送遇险报告，监控中心收到报告时就可以根据卫星定位确定距离遇险渔船最近的船只，
全球四大卫星导航系统 美国GPS系统 目前世界使用最多的全球卫星导航定位系统是美国的GPS系统。它是世界上第一个成熟、可供全民使用的全球卫星定位导航系统。该系统由28颗中高轨道卫星组成，其中4颗为备用星，均匀分布在距离地面约20000千米的6个倾斜轨道上。 俄罗斯格洛纳斯系统 格洛纳斯是前苏联国防部于20世纪80年代初开始建设的全球卫星导航系统，从某种意义上来说是冷战的产物。该系统耗资30多亿美元，于1995年投入使用，现在由俄罗斯联邦航天局管理。格洛纳斯是继GPS之后第2个军民两用的全球卫星导航系统。 欧洲伽利略系统 伽利略系统是欧空局与欧盟在1999年合作启动的，该系统民用信号精度最高可达1米。 计划中的伽利略系统由30颗卫星组成。2005年12月28日，首颗实验卫星Glove-A发射成功，第2颗实验卫星Glove-B在2007年4月27日由俄罗斯联盟号运载火箭于哈萨克斯坦的拜科努尔基地发射升空。 中国北斗系统 北斗全球卫星定位导航系统由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，提供开放服务和授权服务两种模式。根据系统建设总体规划，2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。 2011年4月10日，我国成功发射第八颗北斗导航卫星，标志着北斗区域卫星导航系统的基本系统建设完成，我国自主卫星导航系统建设进入新的发展阶段。从当初的“最高机密”，到今日向民用市场推广，北斗计划已经走过了20多年。曾经的主力科学家已经成了白发苍苍的院士，北斗系统的理论创始人也已经故去。4月10日4时47分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将第八颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。这是一颗倾斜地球同步轨道卫星。这颗卫星将与2010年发射的5颗导航卫星共同组成“3+3”基本系统(即3颗GEO卫星加上3颗IGSO卫星)，经一段时间在轨验证和系统联调后，将具备向我国大部分地区提供初始服务条件。今明两年，我国还将陆续发射多颗组网导航卫星，完成北斗区域卫星导航系统建设，满足测绘、渔业、交通运输、气象、电信、水利等行业，以及大众用户的应用需求。 中国卫星导航系统管理办公室负责人冉承其介绍，目前，北斗卫星导航系统正按照“三步走”发展战略稳步推进第一步，2003年建成北斗导航试验系统。系统由三颗地球同步静止轨道卫星和地面系统组成，可为我国及周边地区的中、低动态用户提供定位、短报文通信和授时服务，已应用于水利、渔业、交通、救援等国民经济领域，经济和社会效益显著。第二步，2012年左右，将建成由10余颗卫星组成的北斗区域卫星导航系统，具备覆盖亚太地区的服务能力，采用无源定位体制，具有定位、导航、授时以及短报文通信功能。第三步，2020年左右，建成由30余颗卫星组成，覆盖全球的北斗全球卫星导航系统，系统性能达到同期国际先进水平。 北斗卫星导航系统除了能够提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务，还保留了北斗卫星导航试验系统的短报文通信、差分服务和完好性服务特色，是我国经济社会发展不可或缺的重大空间信息基础设施。
GPS与导航的区别 GPS与导航是两个不同的概念,GPS可以说是一种技术，而导航则是利用这种技术而创造出来的一种产品；所以说导航是在GPS的基础上发展起来的。GPS其实就是一些经纬度和海拔高度的数据信息，对于绝大部分终端用户来说即使知道了也没多少实际作用；导航就不一样了，只要您打开导航系统，并确定了您要去的目的地，导航系统便会自动完成行驶路径的规划，并配合专业文字及语言报读信息引导您安全快捷到达您的目的地。简单地说，导航就是“带路人”，而且这个“带路人”的道路数据非常庞大，天目领航导航系统现在的电子地图覆盖范围已经超过市面上其他任何一种导航产品的地图覆盖范围，达到了一千二百多个城市的具体地图数据（地图具体覆盖范围请转到主营产品里了解）。四、GPS防盗和GPS导航 GPS防盗是利用GPS全球卫星定位技术来实现远程追踪防盗的，属于较早期的GPS产品；而GPS导航则是利用GPS技术并配合电子地图来实现智能导航功能的，属于高新GPS产品；所以两者不是同一个概念，作用当然也不同。但现在仍有一部分人一听到GPS就以为是防盗的，要知道装了GPS防盗的客户一旦去到生疏城市就不很清楚自己行驶在什么地方，也不很清楚要怎样才能更快到达目的地，想知道自己的位置还要打电话到监控服务中心咨询；但有了GPS导航系统以上的问题就全迎刃而解了，不但能让您对自己正行驶的地理位置了如指掌，更能指引您轻松快捷到达您想去的目的地。当然，GPS导航不具备GPS防盗的防盗功能，而
GPS防盗也不具备GPS导航的导航功能，这就是两者的区别。为保证GPS正常工作必须外接GPS天线。室外定位时，首先要远离高层建筑物或上方有遮挡的地方(如立交桥下)，某些特殊地方由于有辐射等干扰信号的原因，会出现盲区无法定位。如在某地无法定位，请移动到十几米外。所以永盛杰导航仪的说明书才会讲搜星的时候最好到空旷地带，这样比较快。
北斗卫星导航系统概述 00钟恩彬 引言 自从 1960 年美国发射第一颗导航卫星并于1964年组成美国海军导航卫星系 统(NNSS)以来，导航卫星经过了从多普勒定位技术到伪码扩频测距定位，从间断、部分覆盖导航到全天候、全天时、全覆盖导航，从单纯广播式导航到通信导航融合 技术的发展，其中运行了近二十年的美国 GPS 系统是卫星导航技术发展 的结晶。随着卫星导航系统应用价值的不断扩展， GPS 也暴露了一些不足，比如，GPS 能够解决单一用户的精确定位导航问题，但由于它是广播式的导航，用户不能与导航卫星建立通信，定位信息不能传输给用户中心，这一缺点使得它若在战场上运用时虽然能给导弹导航，但不能向指挥中心回传打击效果。我国充分吸收 GPS 的经验，于上世纪 80 年代开始研究设计自己的卫星导航系统—北斗卫星导 航系统。截至目前，我国已经发射了 16 颗组网卫星，基本实现了亚太区域覆盖，我们很快就将用上国产的北斗终端设备了。在此背景下，本文将主要从北斗卫星导航系统的基本原理、与其它系统的比较两个方面简要介绍北斗卫星导航系统。 一、北斗卫星导航系统的基本原理 卫星定位说白了就是测出几颗卫星到定位点的距离，然后在建立的三维空间坐标系中以这些距离为半径画几个球，球的交点即为定位点的坐标，至于导航就是选定一个参考点，测算出它的坐标，引导用户到该参考坐标点就是导航。 关键的问题是如何测量出实时的距离，这就需要利用电磁波在卫星与用户之间的来回传播来测算。不过实际的系统远不止这么简单，例如必须保证发射和接受同步，这就好比要使卫星和用户接收机同时开始播放同一首歌，这时站在接收机旁的人会停到两个版本的歌声，滞后的就是来自卫星的歌声，这个时延乘上光速 c 即为卫星到定位点的距离，当然，这个时延的测量也必须用精准的时钟。为了保证这些，电磁波上必须加载复杂的导航电文。导航电文不是由卫星单独产生的，而要有地面主控站来控制完成，所以为了不受制于人，我国决定开发自己的卫星导航系统。 北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端组成，空间端包括 35 颗组网卫星，其中 5 颗为静止轨道 (GEO)卫星，地面端主要有主控站、注入站
卫星定位与导航系统 设计说明书 一、测区概况与任务的提出 1、任务来源 为了维护土地的社会主义公有制，保护土地使用者的合法权益，加强土地管理，建立健全地籍管理制度，使土地管理向规范化、科学化迈进，满足飞速发展的社会主义市场经济的需要，受灌云县国土管理局委托，由淮海工学院空间信息科学系实测伊山镇城区和全县25个乡镇约1000平方公里、100个点的GPS基础控制网，以满足城区和全县各乡镇地籍调查工作的需要。 2、测区概况 灌云县地处苏北平原，属连云港市管辖，处于连云港市南部，灌南县北部。测区内有宁连高速公路、204国道贯通，交通十分便利，测区内地势平坦，大伊山最高海拔227米，东南部最低2.6米，平均海拔高程约3.7米。测区属季风特点的海洋性气候，四季分明，寒暑适宜，光照充足，雨量适中。气候温和湿润，常年平均气温14度左右，年平均降水量约910-980毫米之间，降雨期集中在7-9三个月。测区包括灌云县全乡镇政府所在地，测区为从西至东直线距离约60公里的带形区域。 其地理坐标： 东经 119゜08′~ 119゜29′ 北纬 34゜ 34′~ 34゜ 46′ 测区现有的平面控制网系国家测绘局于1954年完成国家一、二等三角网。坐标系统采用新54系坐标系。一、二等三角点多个，根据实际情况和本设计书的要求采用了三个一等三角点和一个二等点。测区现有高程控制网系统由国家测绘局完成的二、三等水准网（56黄海高程系和85基准面高程）。利用原三等水准点4个。该控制网工程实施计划从2004年6月开始收集资料、踏勘找点，2004年7月开始选定点位、埋设标石，进入全面施工，2004年8月开始外业观测。2004年3季度进行内业平差计算，整理资料， 2004年12月底检查完毕提请验收。 若利用常规测量技术进行这项工作，一方面是施工周期太长，少则3年，多则好几年；另一方面，平面控制点间要求通视，这就需要建造高标，无疑需要耗费大量的经费。水准观测虽然具有较高的精度，但野外观测劳动强度大，观测周期长，费用高。 而卫星全球定位系统（GPS）具有定位精度高、全天候、高效率、经费省等优点，用于建立平面和高程控制网，是当代最先进的技术手段。采用双频和单频GPS接收机观测距离可以从数米--数百公里，精度可达5+1×10-6·D毫米，完全可以用于建立灌云县控制网。用常规测量技术花费时间较长，而用GPS定位技术在短时间内即可完成。经费则为常规测量的1/5。
导航与定位上机实习报告 学生姓名：孔令周 班学号：021/ 指导教师：黄鹰、徐战亚 中国地质大学（武汉）信息工程学院 2011年 7月
实习一 GPS设备使用 【实验目的】 （1）熟悉GPS设备的使用 （2）熟悉GPS绝对静态定位和绝对动态定位 （3）使用GPS设备得出某一点、某一线、某一面的相关数据 【实验设备】 动态GPS接收机、静态GPS接收机、天线、GPS定位设备 由于设别数目的限制，这次实习改用一个google的软件，获得GPS数据，此图为软件中的一张截图，上面显示了精准度157feet，卫星数目，每颗卫星的信号强度， 这张图则显示了所在地的经度和纬度分别为东经114度23分秒北纬30度31
分秒。 【实验步骤】 时间：2012年9月2日中午12点30开始，下午三点中结束。 内容： 1、测量点：测量点在北区，从艺术与传媒学院开始，经过北宗，北区食堂， 北门，北区体育馆直到图书馆这一段路程，整个路线成G字型（如下图）。 2、测量线：线的话主要是艺术与传媒学院到北宗与隧道口延伸的路相交的 丁字路口，然后从该路口一直到北区食堂下面，在就走向北区校门，进 而转向体育馆侧边的路，绕过体育馆到达图书馆正门这样一个路线（如 下图）。
3、测量面：该路线主要包括了图书馆，北区篮球场，排球场，北一楼，北 区图书馆，经管院楼还有外国语学院楼。 【实验结果】 部分数据（全部数据在中）：
实习二 GPS定位接口解析与开发 【实验题目】 GPS信号解析 编写小程序读取GPS信号并进行解析，将解析结果以一定形式展现出来。 根据老师用GPS导航仪测量得到的测量数据进行解析，将中的数据进行解析，根据不同的格式按照NMEA-0183协议对导航电文进行GPS信息的解析： 1、使用语言不限：C ， C++ ，C# ，JAVA 2、对于获取信号可采用以一定时间间隔读取文件中GPS信号的形式代替从串口中读取 信号。 3、该实验基本要求能解析出空间信息（即解析GPRMC格式的GPS信号），其他信号格式 的解析以及星历图的绘制可在完成基本要求之后进行扩展。 4、对解析出来的数据进行画图处理，得到真正的轨迹。 【实验原理】 GPS设备通过对接收到的导航电文进行分析处理，计算出设备所在的经纬度、海拔、航速、航向等空间信息，并按照规定的协议将空间信息以及卫星信息进行组织，将有组织的数据解析出来然后做应用。 是