卫星定位系统是一种使用卫星对某物进行准确定位的技术,它从最初的定位精度低、不能实时定位、难以提供及时的导航服务,发展到现如今的高精度GPS全球定位系统,实现了在任意时刻、地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星,以便实现导航、定位、授时等功能。

1.卫星定位原理    

GPS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。

卫星定位原理

2.卫星定位系统组成    

GPS全球卫星定位系统由三部分组成:空间部分——GPS星座;地面控制部分——地面监控系统;用户设备部分——GPS 信号接收机。

卫星定位系统组成 

3.卫星定位系统应用

1、船舶远洋导航和进港引水;

2、飞机航路引导和进场降落;

3、汽车自主导航;

4、地面车辆跟踪和城市智能交通管理;

5、紧急救生;

6、个人旅游及野外探险;

7、个人通讯终端(与手机,PDA,电子地图等集成一体):电力,邮电,通讯等网络的时间同步:准确时间的授入、准确频率的授入;

8、测绘相关:道路和各种线路放样、水下地形测量、地壳形变测量,大坝和大型建筑物变形监测;

9、GIS应用:工程机械(轮胎吊,推土机等)控制、精细农业。

卫星定位系统应用