1、中英文日報導航站 ,第一章 GPS原理及應用概論,中英文日報導航站 ,一、早期的衛(wèi)星定位技術 常規(guī)測量無法實現(xiàn)遠距離的聯(lián)測定位以及實時定位，因此引發(fā)了人們采用新的技術。19661972年，美國出現(xiàn)了衛(wèi)星大地測量技術。 早期的衛(wèi)星定位技術是利用人造地球衛(wèi)星進行點位測量的。僅僅將衛(wèi)星作為空間測量目標，后來發(fā)展到了把衛(wèi)星作為動態(tài)已知點的高級階段。,中英文日報導航站 ,（1） 衛(wèi)星攝影測量衛(wèi)星測向三角網(wǎng) 在AB兩點同時觀測衛(wèi)星S1的方向r1和r2， 在AB兩點同時觀測衛(wèi)星S2的方向r3和r4， 觀測的方向用天球坐標（，）表示， 計算地面AB的方向rAB： AB=n1 x n2， n1=r1 x r2，

2、n2=r3 x r4 根據(jù)AB和AC的方向計算出角度BAC（用點積乘夾角余弦）,中英文日報導航站 ,(2) 衛(wèi)星激光測距(SCR) (Satellite Laser Ranging) 在ABC三個已知點上同時測定至衛(wèi)星S1的三個距離，可以計算出S1的空間坐標；同理可測定S2、S3的坐標。在未知點D上和ABC三點同步觀測衛(wèi)星S1、S2、S3的距離值，同樣可以計算出D點的坐標。測距及相對定位精度可達厘米級。儀器構成：激光發(fā)射、接收望遠鏡，衛(wèi)星跟蹤望遠鏡，光電轉(zhuǎn)換器件，計數(shù)器，驅(qū)動機構，控制部分等。測程： 50M8000KM測距精度：厘米級,中英文日報導航站 ,(3) 甚長基線干涉測量(VLBI)

3、(Very Long Baseline Radio Interferometry) 在相距一定距離的兩個測站點上分別安置射電儀，描準宇宙中同一射電源，同步接收射電源發(fā)射的電磁波，經(jīng)事后處理，計算出兩測站之間的空間距離。 測程：可達數(shù)千KM 測距精度：厘米級 天線直徑：幾十CM數(shù)KM,中英文日報導航站 ,(4) 子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)(NNSS) (Navy Navigation Satellite System) 子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)組成：衛(wèi)星網(wǎng)、監(jiān)測站、接收機。 衛(wèi)星網(wǎng)共六顆子午衛(wèi)星分別在六個軌道面上并都通過地球南北極，衛(wèi)星平均高度1070KM。 定位精度：單點定位幾十M，聯(lián)測定位0.51M。 全天侯

4、觀測，事后處理。,中英文日報導航站 ,子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)的局限性 (1) 衛(wèi)星少，不能實時定位 。子午衛(wèi)星導線系統(tǒng)一般采用6顆衛(wèi)星。兩次衛(wèi)星通過的時間間隔約為0.81.6小時。 (2) 軌道低，難以精密定軌。子午衛(wèi)星飛行高度平均為1070KM，運動速度快，定軌精度低。 (3) 頻率低，難以補償電離層效應的影響。子午衛(wèi)星的射電頻率分別為400MHz和150MHz。難以削弱電離層效應的高階項影響 。,中英文日報導航站 ,二、GPS技術 1973年批準研制GPS系統(tǒng)；19741993先后經(jīng)歷了方案論證、系統(tǒng)論證、生產(chǎn)試驗三個階段。論證階段發(fā)射了11顆衛(wèi)星，試驗階段發(fā)射了第三代GPS衛(wèi)星。 GPS衛(wèi)星星

5、座24顆衛(wèi)星，衛(wèi)星軌道面?zhèn)€數(shù)6個，衛(wèi)星高度20200KM，軌道傾角55度，運行周期11小時58分，載波頻率為1575和1227MHZ，GPS衛(wèi)星在軌重量為843.68KG，設計壽命七年半。,中英文日報導航站 ,GPS技術的特點 （1）觀測站之間無需通視。 既要保持良好的通視條件，又要保障測量控制網(wǎng)的良好結(jié)構，這一直是經(jīng)典測量技術在實踐方面的困難問題之一。GPS測量不要求觀測站之間相互通視，因而不再需要建造覘標，這一優(yōu)點既可大大減少測量工作的經(jīng)費和時間，同時也使點位的選擇變得甚為靈活。,不過為了使接收GPS衛(wèi)星的信號不受干擾，必須保持觀測站的上空開闊（凈空）。,中英文日報導航站 ,定位精度高?，F(xiàn)

6、已完成的大量實驗表明，目前在小于50km的基線上，其相對定位精度可達1210-6，而在100km500km的基線上可達10-6 10-7。隨著觀測技術與數(shù)據(jù)處理方法的改善，可望在大于1000km的距離上，相對定位精度可達到或優(yōu)于10-8。,觀測時間短。目前，利用經(jīng)典的靜態(tài)定位方法，完成一條基線的相對定位所需要的觀測時間，根據(jù)要求的精度不同，一般約為13小時。為了進一步縮短觀測時間，提高作業(yè)速度，近年來發(fā)展的短基線（例如不超過20km）快速相對定位法，其觀測時間僅需數(shù)分鐘。,中英文日報導航站 ,提供三維坐標。GPS測量，在精確測定觀測站平面位置的同時，可以精確測定觀測站的大地高程。GPS測量的這

7、一特點，不僅為研究大地水準面的形狀和確定地面點的高程開辟了新途徑，同時也為其在航空物探，航空攝影測量及精度導航中的應用，提供了重要的高程數(shù)據(jù)。,中英文日報導航站 ,操作簡便。GPS測量的自動化程度很高，在觀測中測量員的主要任務只是安置并開關儀器，量取儀器高，監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)和采集環(huán)境的氣象數(shù)據(jù)，而其它觀測工作，如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測和記錄等均由儀器自動完成。另外，GPS用戶接收機一般重量較輕，體積較小，因此攜帶和搬運都很方便。,全天侯作業(yè)。GPS觀測工作，可以在任何地點，任何時間連續(xù)地進行，一般也不受天氣狀況的影響。,中英文日報導航站 ,三 GPS系統(tǒng)組成 GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分G

8、PS衛(wèi)星星座；地面控制部分地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設備部分GPS信號接收機。,中英文日報導航站 ,（1）地面監(jiān)控部分 每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設備是否正常工作，以及衛(wèi)星是否一直沿著預定軌道運行，都要由地面設備進行監(jiān)測和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時間標準GPS時間系統(tǒng)。,中英文日報導航站 ,地面監(jiān)控部分由一個主控站，三個注入站和五個監(jiān)測站組成；,中英文日報導航站 ,監(jiān)控站的作用： 監(jiān)控站是無人值守的數(shù)據(jù)采集中心，其位置經(jīng)精密測定；主要設備包括1臺雙頻接收機，1臺高精度原子鐘，1臺電子計算機和若干臺環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器。 作用如下： 利用接收機

9、求出衛(wèi)星相對其原子鐘的偽距和偽距差 利用原子鐘獲得時間標準 利用環(huán)境傳感器得到當?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù) 然后將算得的偽距、導航數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)及衛(wèi)星狀態(tài)傳給主控站；,中英文日報導航站 ,主控站的作用 主控站擁有以大型電子計算機為主體的數(shù)據(jù)收集、計算和傳播設備，作用如下： 1：收集數(shù)據(jù)：收集各監(jiān)測站獲得的偽距和偽距差觀測值，衛(wèi)星時鐘、氣象參數(shù)和工作狀態(tài)等； 2：數(shù)據(jù)處理：根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)計算各衛(wèi)星的星歷，時鐘改正，衛(wèi)星狀態(tài)和大氣傳播改正。并將這些數(shù)據(jù)按照一定格式編成導航電文，并及時將導航電文傳給注入站。導航電文的作用即在于獲得衛(wèi)星的坐標； 3：時間協(xié)調(diào)： 各測站和GPS衛(wèi)星的原子鐘均應與 監(jiān)控站的原子鐘同步

10、，或測出其間的鐘差； 4：控制衛(wèi)星：修正衛(wèi)星的運行軌道，調(diào)用備用衛(wèi)星更換失效衛(wèi)星；,中英文日報導航站 ,注入站的作用 注入站是無人值守的工作站，設有3.66m的拋物面天線，1臺C波段發(fā)射機和一臺電子計算機； 其作用是將主控站編制的導航電文等資料以既定的方式注入到衛(wèi)星存儲器鐘，供衛(wèi)星向用戶發(fā)射。,中英文日報導航站 ,地面監(jiān)控系統(tǒng)的工作程序為： 由監(jiān)測站連續(xù)接收GPS衛(wèi)星信號，不斷積累測距數(shù)據(jù)，并將這些測距數(shù)據(jù)以及氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星狀態(tài)數(shù)據(jù)等 發(fā)送到主控站； 主控站對測距數(shù)據(jù)進行包括電離層、對流層、相對論效應、天線相位中心的偏移以及地球自轉(zhuǎn)和時鐘改正等的傳播時間延遲改正，并用卡爾曼濾波器進行連續(xù)數(shù)據(jù)平

11、滑及最小二乘與多項式擬合，以提供衛(wèi)星的位置和速度的六個軌道根數(shù)的攝動，每個衛(wèi)星的三個太陽壓力常數(shù)、衛(wèi)星的時鐘偏差； 最后注入站將主控站的導航電文注入到衛(wèi)星的存儲器中。,中英文日報導航站 ,（2） GPS衛(wèi)星 GPS信號接收機的任務是：能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行，對所接收到的GPS信號進行變換、放大和處理，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導航電文，實時的計算出測站的三維坐標位置，甚至三維速度和時間。,中英文日報導航站 ,GPS衛(wèi)星的主要作用如下： 接收地面注入站發(fā)送的導航電文和其他信號； 接收地面主控站的命

12、令，修正其在軌運行偏差及啟用備用設備等； 連續(xù)地向用戶發(fā)送GPS衛(wèi)星導航定位信號，并用電文的形式提供衛(wèi)星的現(xiàn)勢位置與其他在軌衛(wèi)星的概略位置； GPS衛(wèi)星關鍵在于衛(wèi)星的壽命要長，時間精度要高；,中英文日報導航站 ,（3）GPS接收機 早期的GPS接收機一般有硬件和軟件兩大部分，其中硬件又包括：主機、電源和天線三個部分；,中英文日報導航站 ,GPS接收機 按照用途分有：導航型、測地型和授時型 按照攜帶形式分有：手持式、車載式等 按照載波頻率分有：單頻接收機和雙頻接收機 按照工作原理分有：碼接收機和無碼接收機,中英文日報導航站 ,中英文日報導航站 ,四 GPS現(xiàn)代化計劃(以下部分為閱讀材料，不要求掌

13、握。）,1.GPS衛(wèi)星現(xiàn)代化的提出和內(nèi)涵 GPS現(xiàn)代化的提法是1999年1月25日美國副總統(tǒng)戈爾以文告的形式發(fā)表的。文告只提出了幾項民用GPS導航技術的改進和發(fā)展，但其整個GPS現(xiàn)代化實質(zhì)是要加強GPS對美軍現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中的支撐和保持全球民用導航領域中的領導地位。隨后美國軍方和波音公司（GPS系統(tǒng)主要制造商）發(fā)表的文章都闡明了他的內(nèi)涵：一是保護，即GPS現(xiàn)代化是為了更好地保護美方和友好方的使用，要發(fā)展軍碼和強化軍碼的保密性能，加強抗干擾能力；二是阻止：即阻擾敵對方的使用，施加干擾，施加SA，AS等；三是保持，即是保持在有威脅地區(qū)以外的民用用戶有更精確更安全的使用。 目前在軌道上的29顆衛(wèi)星運行正

14、常。其中的26顆都是屬于GPS BLOCK A型，預計可以再正常運行2年，至2002年初，即由原計劃的5年壽命延長到10.6年，而其中的兩顆BLOCK R型號的GPS衛(wèi)星正在軌道上正常運行，其中的一顆是1999年10月7日才發(fā)射的。 最新型的BLOCK F已有六顆進入了工廠生產(chǎn)線，并已經(jīng)發(fā)射了一顆。,中英文日報導航站 ,2.GPS現(xiàn)代化計劃中的軍事部分 美國提出GPS現(xiàn)代化的基本目的是滿足和適應21世紀美國國防現(xiàn)代化發(fā)展的需要，這是GPS現(xiàn)代化中第一位的，根本的。GPS現(xiàn)代化是為了更好地支持和保障軍事行動。 美國軍事用戶對GPS的需求大體有以下4個主要方面。 在今后“信息戰(zhàn)”“電子戰(zhàn)”的背景下

15、，GPS必須要有更好的抗電子干擾能力； 要有安全的GPS使用范圍，這包括兩方面的含義，一是GPS用戶能安全使用，二是對不同類型GPS用戶要有不同使用范圍，要區(qū)別對待； GPS用戶要有更短的首次初始化時間； 和其他軍事導航系統(tǒng)和各類武器裝備要相互配適。,中英文日報導航站 ,3.GPS現(xiàn)代化計劃中的軍事部分 使用美國GPS精碼P（Y）的除美國軍方以外，目前美國軍方授權所在國家和地區(qū)的軍方使用的有27個。其中主要是北約國家的軍方，在授權亞太地區(qū)軍方使用的國家和地區(qū)主要有：韓國、中國臺灣、日本、新加坡、沙特阿拉伯、科威特、泰國等。 GPS除了在各類運載器（包括載人和火器）的導航和定位方面發(fā)揮了巨大作用

16、外，在對戰(zhàn)斗人員的支持和援助中發(fā)揮了關鍵性作用。 在軍事用戶需求調(diào)查的基礎上，美國軍方作出以下4項GPS現(xiàn)代化的響應技術措施。 增加GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號強度，以增加抗電子干擾能力。 在GPS信號頻道上，增加新的軍用碼（M碼），與民用碼分開。M碼有更好的抗破譯的保密和安全性能。 軍用接受設備比民用設備有更好的保護裝置，抗干擾能力和快速初始化功能更強。 創(chuàng)造新的技術，以阻止和阻擾敵方使用GPS。,中英文日報導航站 ,4.GPS現(xiàn)代化計劃中的民用部分 為更好地滿足民用導航、定位、大氣探測等方面的需求，美方認為大體有以下5個主要方面。 改善民用導航和定位的精度； 擴大服務的覆蓋面和改善服務的持續(xù)性；

17、提高導航的安全性（integrity),如增強信號功率,增加導航信號和頻道； 保持GPS在全球定位系統(tǒng)中技術和銷售的領先地位； 注意和現(xiàn)有的和將來的民用其他空間導航系統(tǒng)的匹配和兼容。,中英文日報導航站 ,4.GPS現(xiàn)代化計劃中的民用部分 基于上述需求，美方擬采取的措施有： 在一年一度評估的基礎上，決定是否將SA信號強度降為零。停止SA的播放，將使民用實時定位和導航的精度提高35倍。這已開始實行。這里要說明一點，美國軍方已經(jīng)掌握了GPS施加SA的技術，即GPS可以在局部區(qū)域內(nèi)增加SA信號強度，使敵對方利用GPS時嚴重降低定位精度，無法用于軍事行動。 在L2頻道上增加第二民用碼，即CA碼。這樣用戶

18、就可以有更好的多余觀測，以提高定位精度，并有利于電離層的改正。 增加L5民用頻率，這有利于提高民用實時定位的精度和導航的安全性。,中英文日報導航站 ,5. GPS現(xiàn)代化計劃的進程安排 （1）GPS現(xiàn)代化第一階段 發(fā)射12顆改進型的GPS BLOCK R型衛(wèi)星，它們具有一些新的功能。使其能發(fā)射第二民用碼，即在L2上加載CA碼；在L1和L2上播發(fā)P（Y）碼的同時，在這兩個頻率上還試驗性的同時加載新的軍碼（M碼）；R型的信號發(fā)射功率，不論在民用通道還是軍用通道上都有很大提高。,中英文日報導航站 ,5. GPS現(xiàn)代化計劃的進程安排 （2）GPS現(xiàn)代化第二階段 發(fā)射6顆GPS BLOCK F。GPS B

19、LOCK F型衛(wèi)星除了有上面提到的GPS BLOCK R型衛(wèi)星的功能外，還進一步強化發(fā)射M碼的功率和增加發(fā)射第三民用頻率，即L5頻道。GPS F型衛(wèi)星的第一顆的發(fā)射不遲于2005年。到2008年在空中運行的GPS衛(wèi)星中，至少有18顆 F型衛(wèi)星，以保證M碼的全球覆蓋。到2016年GPS衛(wèi)星系統(tǒng)應全部以F衛(wèi)星運行，共計24+3顆。,中英文日報導航站 ,5. GPS現(xiàn)代化計劃的進程安排 （3）GPS現(xiàn)代化計劃的第三階段 發(fā)射GPS BLOCK 型衛(wèi)星，在2003年前完成代號為GPS 的 GPS完全現(xiàn)代化計劃設計工作。目前正在研究未來GPS衛(wèi)星導航的需求，討論制定GPS 型衛(wèi)星系統(tǒng)結(jié)構，系統(tǒng)安全性、可

20、靠程度和各種可能的風險，計劃在2008年要發(fā)射GPS 的第一顆實驗衛(wèi)星。計劃用近20年的時間完成GPS 計劃，取代目前的GPS 。,中英文日報導航站 ,GLONASS衛(wèi)星導航系統(tǒng),本世紀70年代，作為對美國宣布建立和發(fā)展GPS的反應，前蘇聯(lián)國防部構想了GLONASS。1993年，俄羅斯政府正式將GLONASS交由俄空軍（VKS）負責。VKS負責GLONASS的航天器部署及在軌維護，并通過科學信息中心將GLONASS的信息傳播給公眾。在80年代，GLONASS的信息鮮為人知，除了衛(wèi)星軌道的一般特征和傳送導航信息的頻率之外，前蘇聯(lián)國防部未披露任何其它信息。然而，Leeds大學的Peter Daly

21、教授和它的研究生們經(jīng)過努力，偵察出了GLONASS衛(wèi)星信號結(jié)構的一些細節(jié)。隨著前蘇聯(lián)的解體，俄羅斯解密了界面控制文件（the Interface Control Document：ICD）。ICD描述了系統(tǒng)及其組成，信號結(jié)構以及供民用的導航信息。1995年11月4日在加拿大蒙特利爾國際民用航空組織第二次會議上，俄羅斯將其最新版本的ICD交給大會的導航衛(wèi)星系統(tǒng)討論組。自此，有關GLONASS的信息越來越明朗。,中英文日報導航站 ,GPS與GLONASS的特征對比,中英文日報導航站 ,中英文日報導航站 ,GPS/GLONASS接收機,用戶可同時接收的可見衛(wèi)星的數(shù)目約增加一倍，因而可以明顯改善觀測衛(wèi)

22、星的幾何配置，提高定位的精度； 利用兩個獨立的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，可大為提高導航的可靠性與安全性； 由于可見衛(wèi)星數(shù)目增加，可能在一些衛(wèi)星被遮擋的情況下，能進行正常的導航和測量，這對于城市測量與城市交通管理與監(jiān)控極為重要； 可有效地削弱美、俄兩國對各自定位系統(tǒng)的可能限制，保障用戶利用導航系統(tǒng)的安全性與可靠性；,中英文日報導航站 ,“伽利略”衛(wèi)星導航計劃 目前世界上已有的兩大衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)在運行：一是美國的全球定位系統(tǒng)（GPS），二是俄羅斯的“格魯納斯”（GLONASS）。但是這兩個系統(tǒng)受到美、俄兩國軍方的嚴密控制，其信號的可靠性無法得到保證。長期以來歐洲只能在美、俄的授權下從事接收機制造、導航服務等

23、從屬性的工作?？扑魑謶?zhàn)爭時，歐洲完全依賴美國的全球定位系統(tǒng)。當這個系統(tǒng)出于軍事目的而停止運作時，一些歐洲企業(yè)的許多事務被迫中斷。為了能在衛(wèi)星導航領域中占有一席之地，歐洲認識到建立擁有自主知識產(chǎn)權的衛(wèi)星導航系統(tǒng)的重要性。同時在歐洲一體化的進程中，建立歐洲自主的衛(wèi)星導航系統(tǒng)將會全面加強歐盟諸成員國間的聯(lián)系和合作。在這種背景下，歐盟決定啟動一個軍民兩用的與現(xiàn)有的衛(wèi)星導航系統(tǒng)相兼容的全球衛(wèi)星導航計劃“伽利略”（GALILEO）計劃。,中英文日報導航站 ,歐盟在1999年2月首次提出“伽利略”計劃。計劃分成四個階段：論證階段，時間為2000年；系統(tǒng)研制和在軌確認階段，包括研制衛(wèi)星及地面設施，系統(tǒng)在軌確認

24、，時間為2001年至2005年；星座布設階段，包括制造和發(fā)射衛(wèi)星，地面設施建設并投入使用，時間為2006年至2007年；運營階段，從2008年開始。2000年度的論證工作為“伽利略”計劃勾畫出一個輪廓。論證報告指出，計劃投入32.5億歐元的資金，服務范圍覆蓋全球，可以提供導航、定位、時間、通信等項服務。其服務方式包括開放服務、商業(yè)服務與官方服務三個方面。,中英文日報導航站 ,“伽利略”系統(tǒng)的基本結(jié)構包括星座與地面設施、服務中心、用戶接收機等。衛(wèi)星星座將由30顆衛(wèi)星組成，衛(wèi)星采用中等地球軌道，衛(wèi)星均勻地分布在高度約為2.3萬公里的三個軌道面上。每顆衛(wèi)星都將搭載導航載荷和一臺搜救轉(zhuǎn)發(fā)器。每次發(fā)射將

25、會把5或6顆衛(wèi)星同時送入軌道。地面控制設施包括衛(wèi)星控制中心（用于衛(wèi)星軌道改正的遙感和遙測中心）和提供各項服務所必需的地面設施。地面控制設施管理衛(wèi)星星座及測定和播送集成信息。系統(tǒng)使用4個載頻向全球播發(fā)5種導航信號，這些導航信號支持開放、商用、生命安全和政府管理和搜救服務。系統(tǒng)還劃分為8個區(qū)域部分，用來發(fā)送針對各自區(qū)域的集成信息。每個區(qū)域部分的耗費將由所在區(qū)域來負擔。,中英文日報導航站 ,區(qū)域部分將由一個用于監(jiān)測信號集成信息的測站網(wǎng)和一個數(shù)據(jù)處理中心組成。它能滿足例如機場、港口、鐵路、公路、人口和工業(yè)密集區(qū)等處的不同要求，其定位為精度好于1米。典型功能是信號中繼包括信號集成信息的監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理和傳

26、輸。向用戶接收機的數(shù)據(jù)傳輸可以通過一種特殊的聯(lián)系方式或其他系統(tǒng)的中繼來實現(xiàn)，例如通過移動通訊網(wǎng)或通過航海導航系統(tǒng)等。系統(tǒng)通過服務中心向用戶提供接口，存儲和發(fā)布信息，支持開發(fā)應用。種類齊全的“伽利略”接收機不僅可以接收本系統(tǒng)信號，而且可以接收GPS、“格魯納斯”這兩大系統(tǒng)的信號，并且實現(xiàn)導航功能和移動電話功能的結(jié)合，與其他飛行導航系統(tǒng)的結(jié)合。,中英文日報導航站 ,中國北斗導航定位系統(tǒng),3顆地球同步衛(wèi)星 快速定位：北斗導航系統(tǒng)可為服務區(qū)域內(nèi)用戶提供全天候、高精度、快速實時定位服務 簡短通信：北斗系統(tǒng)用戶終端具有雙向數(shù)字報文通信能力，可以一次傳送超過100個漢字的信息。 精密授時：北斗導航系統(tǒng)具有單

27、向和雙向兩種授時功能。根據(jù)不同的精度要求,利用授時終端,完成與北斗導航系統(tǒng)之間的時間和頻率同步,可提供數(shù)十納秒級的時間同步精度 正在建設中的北斗二代,中英文日報導航站 ,第一章 測繪科學與技術概論,中英文日報導航站 ,1、GIS與主要學科的關系 GIS的定義：在計算機軟硬件的支持下，對地表空間數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理、分析、顯示、輸出的技術系統(tǒng)。 GIS主要與數(shù)學、計算機科學、測繪學、地學有密切關系。,中英文日報導航站 ,數(shù)學為GIS提供最基本的理論源泉。 測繪學主要為GIS采集數(shù)據(jù)和制作地圖。 地學則為GIS提供地理模型和空間分析。 計算機科學則為GIS提供強有力的技術支持，計算機學科理論與

28、技術上的每一次革新和突破都深深影響著GIS的發(fā)展。,中英文日報導航站 ,2、測繪科學與技術 測繪的主要任務：測繪，顧名思義就是測和繪。測包括測量地球形狀、地表形態(tài)和地物的空間位置及其相對關系等。繪則是將依據(jù)一定的數(shù)學法則將所測內(nèi)容繪制成圖。 測繪學的學科分類： 一、測量學 二、大地測量學 三、工程測量學 四、測量誤差理論 五、地圖制圖學 六、衛(wèi)星測量學 七、攝影測量學,中英文日報導航站 ,一、測量學 它不是一個獨立的學科，而是測繪類各專業(yè)的公共基礎課，主要研究測量基本原理、大比例尺地形圖測繪理論、方法和工程測量的基本方法。它主要研究以地球平面小區(qū)域為研究對象，因 地球曲率半徑很大（平均為637

29、1km),可視小區(qū)域球面為平面而不顧及地球的曲率，這樣以來，使理論和方法都得到了簡化。,中英文日報導航站 ,二、大地測量學 它以地球表面大區(qū)域為研究對象，這時必須考慮地球的曲率，因而在理論和方法上嚴密復雜。大地測量學研究地球的形狀、大小及地球重力場的理論和測定方法，主要任務是在全國范圍內(nèi)布設大地控制網(wǎng)和重力網(wǎng)，精密測定一系列點的空間位置（三維坐標）和重力，為地學科學、空間科學、地形圖測繪及工程施工提供控制依據(jù)。,中英文日報導航站 ,三、工程測量學 是研究各項工程在規(guī)劃設計、施工放樣、竣工驗收和運營等階段中測量理論和方法的一門學科。主要任務有： 放樣，施工測量，竣工測量，變形測量等。,中英文日報

30、導航站 ,三、測量誤差理論 是研究測量誤差產(chǎn)生的原因和變化規(guī)律，找出減弱誤差的對策，評定測量成果的精度的一門理論。,中英文日報導航站 ,四、地圖制圖學 是研究地圖及其制作的理論、工藝技術和應用的一門獨立學科，主要包括地圖編制學、地圖投影學、地圖整飾和印制等。,中英文日報導航站 ,3、一個實例 1.如何測繪一幅校園地圖 1.1 坐標系的建立 平面直角坐標系 1.2 測繪方法 極坐標法 1.3 測繪儀器 水準儀、經(jīng)緯儀,中英文日報導航站 ,2.地球的形狀是什么樣的 2.1 上述方法存在的問題 由于不能確定地球的形狀，可能導致嚴重的變形，不符合真實的世界。 2.2 地球的形狀 1）圓球 2）兩極略扁的橢球 3）大地水準面包圍的大地體 4）自然表面包圍的復雜形體 以上是大地測量學的研究范疇,中英文日報導航站 ,2.3 地心坐標系 地球?qū)嶋H上是一個南北兩級略扁，非常接近數(shù)學旋轉(zhuǎn)橢球的橢球體，近兩個世紀以來，各國學者都在致力研究這個橢球的大小，使之最接近大地體。提出了多個不同的橢球元素。 當我們所選用的橢球元素使得所對應的旋轉(zhuǎn)橢球在全球范圍內(nèi)最接近大地體，就將這個旋轉(zhuǎn)橢球稱之為總地球橢球，而把以總地球橢球為基準的坐標系就稱之為地心坐標系。 以總地球橢球和地心坐標系為基礎可以建立兩種坐標系分別為地心空間直角坐標系（X，Y，Z)和大地坐標系（B，L，H)。,中英文日報導航站 ,3 如何把地球上