1、1,主要內(nèi)容,5.1 概述 5.2 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 5.3 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理 5.4 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀 5.5 差分GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),2,5.1 概述,.1 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Satellite Navigation System）,1957年10月4日原蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星。,（1）NNSS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 海軍導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)（Navy Navigation Satellite System）, 用于美國北極星導(dǎo)彈潛艇導(dǎo)航。,1958年12月開始研制 1959年發(fā)射第一顆試驗性衛(wèi)星 1960年4月 發(fā)射第一顆導(dǎo)航衛(wèi)星 1964年 建成并投入使用 1967年 民用 1997年末

2、 終止運(yùn)作,3,組成：衛(wèi)星6顆； 軌道：1100km，傾角90，6顆衛(wèi)星分布在3個軌 道平面內(nèi)；運(yùn)行周期106min；,NNSS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),4,.1 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),（1）NNSS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),運(yùn)行規(guī)律：每顆衛(wèi)星通過地球上任一點上空約4次，6顆衛(wèi)星通過地球上任一點上空約24次；赤道上觀測衛(wèi)星的最長時間為18min，緯度越高，觀測衛(wèi)星次數(shù)越多，可以實現(xiàn)全球、全天候二維定位。,缺點：定位時間長、不連續(xù)，不能三維定位。,發(fā)射頻率：399.968MHz和149.988MHz； 定位精度：0.10.3nmile；,隨著GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的投入運(yùn)行，1997年NNSS關(guān)閉。,5,.1 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),（2）

3、GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),運(yùn)行規(guī)律：全球任何地方，在地平線7.5以上至少可以看到4顆衛(wèi)星。能提供全球、全天候、高精度、連續(xù)、實時的三維定位與導(dǎo)航。,導(dǎo)航星全球定位系統(tǒng)（Navistar Global Positioning System）于1973年開始研制，1995年10越投入全部運(yùn)作，歷時22年。,發(fā)射頻率：1575.42MHz和1227.60MHz； 定位精度：1m 30m 100m；,組成：工作衛(wèi)星21顆，備用衛(wèi)星3顆，共24顆； 軌道：20183km，傾角55，24顆衛(wèi)星分布在6個軌 道平面內(nèi)；運(yùn)行周期717.98min（12h）；,6,GPS衛(wèi)星系統(tǒng)組成,NAVSTAR全球定位系統(tǒng)（GP

4、S）是一個空基全天侯導(dǎo)航系統(tǒng)，它由美國國防部開發(fā)，用以滿足軍方在地面或近地空間內(nèi)獲取在一個通用參照系中的位置、速度和時間信息的要求。,7,.1 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),（3）GLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),運(yùn)行規(guī)律：能提供全球、全天候、高精度、連續(xù)、實時的三維定位與導(dǎo)航。,原蘇聯(lián)于1978年研制GLONASS（GLObal Navigation Satellite System）系統(tǒng)，于1995年完成計劃，是GPS的等同系統(tǒng)。,發(fā)射頻率： 1602.56251615.5MHz 1246.43751256.5MHz； 定位精度：水平誤差16m，垂直誤差25m；,組成：工作衛(wèi)星24顆，備用衛(wèi)星1顆，共25顆；

5、軌道：19100km，傾角64，25顆衛(wèi)星分布在3個軌 道平面內(nèi)；運(yùn)行周期11h15min；,8,GPS與GLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的比較,9,.1 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),（4）GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),1992年5月國際民航組織（ICAO）決定建立一個全球性的位置和時間測定系統(tǒng)。到2000年將GPS、GLONASS、INMARSAT、GAIT及RAIM組合成一個混合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。GAIT為地面增強(qiáng)和完好性監(jiān)視系統(tǒng)，RAIM為機(jī)載獨立完善監(jiān)控系統(tǒng)。,組成：30顆中高度衛(wèi)星，68顆靜止衛(wèi)星； 軌道：8個11.5萬公里的圓形軌道和1個橢圓軌道 平面內(nèi)；運(yùn)行周期11h15min；,GNSS不僅能提供GPS、GL

6、ONASS類似的定位導(dǎo)航功能，還具有全球衛(wèi)星移動通信的功能，打破超級大國獨霸衛(wèi)星導(dǎo)航的局面，有利于實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所有權(quán)、控制權(quán)的國際化。,10,.1 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),（5）中國“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)是一種全天侯、全天時提供衛(wèi)星導(dǎo)航信息的區(qū)域性導(dǎo)航系統(tǒng)，通過雙星定位方式工作。用兩顆衛(wèi)星組建導(dǎo)航系統(tǒng)是我國著名科學(xué)家陳芳允院士與美國吉奧星公司同時提出的，而中國首先實現(xiàn)了雙星的區(qū)域性導(dǎo)航定位。,組成：2顆工作衛(wèi)星（地球靜止衛(wèi)星） 1顆備用衛(wèi)星； 軌道：地球同步軌道,2003年5月25日發(fā)射的“北斗-3”導(dǎo)航衛(wèi)星，作為備份星服役。第三顆“北斗” 衛(wèi)星與前兩顆“北斗”工作衛(wèi)星組成了完整

7、的具有中國特色的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它們將在太空運(yùn)行8年。,11,.1 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),（6）“伽利略”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),歐盟為了減少對美國GPS系統(tǒng)的依賴，同時也為了占據(jù)未來的衛(wèi)星導(dǎo)航定位市場，決定發(fā)展全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。經(jīng)過長達(dá)3年的論證，2002年3月，歐盟15國交通部長會議一致決定，啟動“伽利略”導(dǎo)航衛(wèi)星計劃。 “伽利略”系統(tǒng)與GPS類似，可以向全球任何地點提供精確定位信號。由于該系統(tǒng)主要針對民用市場，因此在設(shè)計之初，把為民用領(lǐng)域提供高精度的定位放在了首要位置。,定位精度：米級；,組成：工作衛(wèi)星27顆，備用衛(wèi)星3顆，共30顆； 軌道：23616km，傾角56，30顆衛(wèi)星分布在3個軌 道平面內(nèi)；運(yùn)

8、行周期14h；每個軌道有1顆備 用衛(wèi)星。,12,伽利略系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),13,伽利略計劃的組織實施,14,5.1 概述,.2 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的特點與分類,（1）衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的特點,不受地理、氣象、時間等條件的限制，可全天候?qū)Ш剑?少數(shù)衛(wèi)星即可覆蓋全球； 衛(wèi)星數(shù)目多，可優(yōu)化選擇，提高定位精度； 可隨時顯示船舶的經(jīng)度、緯度和其他數(shù)據(jù)，使用方便； 全方位導(dǎo)航：地面、水面、水下以及近地、外層空間； 衛(wèi)星發(fā)射功率小、抗干擾性好、保密性強(qiáng)； 衛(wèi)星軌道有漂移，需增加擾動補(bǔ)償系統(tǒng)； 地面工程龐大、設(shè)備昂貴；衛(wèi)星壽命短； 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)容易受到少數(shù)國家的壟斷和控制。,15,5.1 概述,.2 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的特點與分類,

9、（2）衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的分類,按照測量的導(dǎo)航定位參量：測角、測距、測速系統(tǒng)； 按照工作方式： 無源系統(tǒng)：用戶只能接收而不發(fā)射無線電信號，對接收到的信號進(jìn)行處理后用以導(dǎo)航和定位； 有源系統(tǒng)：用戶可以接收和轉(zhuǎn)發(fā)信號。,按照衛(wèi)星運(yùn)行的軌道高低： 低軌道：9002700km； 中軌道：1300020000km； 同步軌道：2000048000km；,16,.2 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的特點與分類,（2）衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的分類,同步軌道：衛(wèi)星圍繞地球公轉(zhuǎn)的速度（或周期）與地球自轉(zhuǎn)的速度（或周期）同步的軌道； 靜止衛(wèi)星：同步軌道和地球赤道面重合時，軌道上的衛(wèi)星相對于地球是不動的，運(yùn)轉(zhuǎn)周期23h56min4.091s。,同步

10、衛(wèi)星高度：35786.04km； 靜止衛(wèi)星速度：3074.662m/s； 靜止衛(wèi)星軌道上單位弧長：735.904km； 軌道傾角：0,17,.2 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的特點與分類,（2）衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的分類,按照工作區(qū)域：全球覆蓋和區(qū)域覆蓋； 按照工作原理：多普勒型、距離型、混合型。,18,5.1 概述,.3 衛(wèi)星軌道參數(shù),（1）開普勒定律,衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)動的軌道是一個橢圓，地球的質(zhì)心位于這個橢圓的一個焦點上； 在衛(wèi)星運(yùn)行的軌道上，衛(wèi)星與地心的連線即向徑，在相同的時間內(nèi)，衛(wèi)星向徑所掃過的面積相等； 衛(wèi)星運(yùn)行周期的平方和其軌道長半徑的立方成正比。,19,S,O,北半球,南半球,赤道,PN,PS,P,A,遠(yuǎn)

11、地點,近地點,N,P,A,N,R,.3 衛(wèi)星軌道參數(shù)衛(wèi)星無攝運(yùn)動,升交點赤經(jīng)：RON,軌道傾角：POQ,Q,極軌道、赤道軌道,近地點幅角：PON,軌道長半徑：AP/2,軌道偏心率,平近點角,S,開普勒方程,20,天球的基本概念,天球 天軸、天極 天球赤道 天球子午面 黃道 春分點 秋分點,21,N,R,地心直角坐標(biāo)系,X,Y,Z,黃道,太陽的天球運(yùn)動軌跡,天赤道,衛(wèi)星軌道,春分點R 秋分點,升交點N,22,地心直角坐標(biāo)系,23,地心直角坐標(biāo)系,24,.4 衛(wèi)星覆蓋區(qū),衛(wèi)星可見的地球表面稱為衛(wèi)星覆蓋區(qū)域或可見區(qū)。,25,GPS衛(wèi)星,P,A,B,O,H,R,衛(wèi)星覆蓋區(qū),26,GPS衛(wèi)星,P,A,B

12、,O,H,R,衛(wèi)星覆蓋區(qū),U,27,5.2 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由地面站、導(dǎo)航衛(wèi)星網(wǎng)和用戶設(shè)備構(gòu)成。,28,29,.1 GPS地面站,（1）跟蹤站 設(shè)置：夏威夷、科羅拉多的斯普林斯、阿森松島（南大西洋）、迭戈加西亞島（印度洋）、馬紹爾群島的夸賈林環(huán)礁（北太平洋）共5個跟蹤站； 功能：利用精確原子鐘和多功能GPS接收機(jī)，對衛(wèi)星信息、電離層和氣象等環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行測定，并傳送到主控站。,GPS地面站由跟蹤站、主控站和注入站組成。,GPS地面站功能：跟蹤所有的衛(wèi)星，測量衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星鐘誤差，預(yù)測修正模型參數(shù)，星鐘同步和向衛(wèi)星注入新的信息。,30,.1 GPS地面站,31,.1 GP

13、S地面站,（2）主控站 設(shè)置：科羅拉多州斯普林斯的福爾肯空軍基地的聯(lián)合空間工作中心。 功能：從各跟蹤站收集跟蹤數(shù)據(jù)，對衛(wèi)星的軌道參數(shù)、時間偏差進(jìn)行評價，計算出各衛(wèi)星原子鐘的校正參量、衛(wèi)星歷書、衛(wèi)星星歷、系統(tǒng)狀態(tài)，再編制成導(dǎo)航信息碼，送到注入站。,32,地面監(jiān)控系統(tǒng),.1 GPS地面站,33,.1 GPS地面站,（3）注入站 設(shè)置：阿森松島（南大西洋）、迭戈加西亞島（印度洋）、馬紹爾群島的夸賈林環(huán)礁（北太平洋）共3個注入站； 功能：將導(dǎo)航信息注入衛(wèi)星，每天12次。,34,.2 GPS導(dǎo)航衛(wèi)星網(wǎng),衛(wèi)星組成 軌道高度 軌道傾角 運(yùn)行周期 發(fā)射頻率,35,.2 GPS導(dǎo)航衛(wèi)星網(wǎng),衛(wèi)星的設(shè)備組成： 原子

14、鐘（衛(wèi)星鐘）：提供定時標(biāo)準(zhǔn)；基準(zhǔn)時鐘頻率為10.23MHz；穩(wěn)定度10-13s/d；。 導(dǎo)航電文存儲器：存儲注入站發(fā)送的信息； 偽碼發(fā)生器：產(chǎn)生用于測距的偽隨機(jī)序列碼； 接收機(jī)、發(fā)射機(jī)：接收地面站用S波段發(fā)送來的各種數(shù)據(jù)資料；使用22002300MHz的工作頻率將遙測數(shù)據(jù)發(fā)送到地面。 微處理器 核爆炸監(jiān)測傳感器 衛(wèi)星應(yīng)急通信轉(zhuǎn)發(fā)器,36,.3 GPS導(dǎo)航衛(wèi)星電文,衛(wèi)星電文：是導(dǎo)航衛(wèi)星預(yù)報未來若干小時內(nèi)衛(wèi)星位置等信息的電文。 GPS衛(wèi)星所發(fā)射的信號包括載波信號、P碼（或Y碼）、C/A碼和數(shù)據(jù)碼（或D碼）等多種信號分量。,GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文：是衛(wèi)星向用戶提供的導(dǎo)航基準(zhǔn)信息，用戶通過相關(guān)接收技術(shù)接收

15、這些信號，從中解調(diào)出CA碼、P碼和導(dǎo)航數(shù)據(jù)（D碼）。 主要包括：衛(wèi)星星歷，時鐘改正，電離層時延改正，衛(wèi)星工作狀態(tài)信息以及由C/A碼轉(zhuǎn)換到捕獲P碼的相關(guān)信息等。,37,.3 GPS導(dǎo)航衛(wèi)星電文,CA碼和P碼：主要用于識別衛(wèi)星和測量導(dǎo)航信號的傳輸時間，統(tǒng)稱為測距碼。 導(dǎo)航數(shù)據(jù)：主要用于計算衛(wèi)星的位置。,38,.3 GPS導(dǎo)航衛(wèi)星電文,（1）P碼（Precision Code） P碼是一種連續(xù)、快速、長周期的偽隨即二進(jìn)制序列碼，碼率為10.23MHz，碼周期為7d。 P碼具有精確的時間和距離測量能力。,（2）C/A碼（Clear / Acquisition Code） C/A碼是一低速、短周期的偽隨

16、即二進(jìn)制序列碼，碼率為P碼的1/10，即1.023MHz，碼周期為1ms。 C/A碼的距離測量精度較低，具有協(xié)助獲得P碼的能力，因為C/A碼周期短、碼元速率低，容易匹配鎖定。,39,.3 GPS導(dǎo)航衛(wèi)星電文,（3）導(dǎo)航電文 內(nèi)容：P碼系統(tǒng)工作狀態(tài)、系統(tǒng)時間、衛(wèi)星鐘偏差校正量、衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星歷數(shù)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星識別標(biāo)志以及與衛(wèi)星導(dǎo)航有關(guān)的其他信息。,格式： 導(dǎo)航電文采用不歸零的二進(jìn)制碼； 連續(xù)發(fā)射50bit/s，每個二進(jìn)制碼20ms； 以幀為單元，由5個子幀組成一個數(shù)據(jù)幀，由25幀組成一份完整的歷書； 每幀電文需時30s，接收時間為12.5min。,40,1,2,3,4,5,30s,6s,0.02s,

17、0.6s,25頁,10個字,30比特,GPS導(dǎo)航衛(wèi)星電文的格式,41,每幀導(dǎo)航電文長1500bit，平均分成5個子幀，每個子幀分別含有10個字，每個字30bit，故每個子幀共300bit電文。電文的播發(fā)速率為每秒50bit，所以播發(fā)一幀電文的時間需要30s，而一子幀電文的持續(xù)播發(fā)時間為6s。,GPS導(dǎo)航衛(wèi)星電文的格式,為記載多達(dá)25顆衛(wèi)星的星歷，子幀4、5各含有25頁。子幀1、2、3和子幀4、5的每一頁構(gòu)成一幀，每25幀電文組成一個主幀。主幀中1、2、3的內(nèi)容每30s重復(fù)一次，每小時更新一次，4、5的內(nèi)容僅當(dāng)給衛(wèi)星注入新的導(dǎo)航電文后才得以更新。,42,1,2,3,4,5,一個子幀6s長，10個

18、字，每字30比特,1幀 30s 1500比特,GPS導(dǎo)航衛(wèi)星電文的格式,TML（Telemetry Word）：同步/遙測字,HOW（Hand Over Word）：轉(zhuǎn)換字,30b,30b,8個字,43,GPS的偽隨機(jī)測距碼,（1）碼的概念 在現(xiàn)代數(shù)字通信中，廣泛使用二進(jìn)制數(shù)（0和1）及其組合，來表示各種信息。表達(dá)不同信息的二進(jìn)制數(shù)及其組合，稱為碼。一位二進(jìn)制數(shù)叫一個碼元或比特。比特為碼的度量單位。 如果將各種信息如聲音、圖象和文字等量化，并按某種預(yù)定規(guī)則，表示成二進(jìn)制數(shù)的組合形式，則這一過程稱為編碼。 在二進(jìn)制數(shù)字化信息的傳輸中，每秒傳輸?shù)谋忍財?shù)稱為數(shù)碼率，表示數(shù)字化信息的傳輸速度，單位為b

19、it/s或記為BPS。,44,GPS的偽隨機(jī)測距碼,（2）隨機(jī)噪聲碼 既然碼是用以表達(dá)各種信息的二進(jìn)制數(shù)的組合，是一組二進(jìn)制的數(shù)碼序列，則這一序列就可以表達(dá)成以0和1為幅度的時間函數(shù)。 假設(shè)一組碼序列u(t)，對某一時刻t來說，碼元是0或1完全是隨機(jī)的，但出現(xiàn)的概率均為1/2。這種碼元幅度的取值完全無規(guī)律的碼序列，稱為隨機(jī)碼序列（或隨機(jī)噪聲碼序列）。 它是一種非周期序列，無法復(fù)制，但其自相關(guān)性好。而相關(guān)性的好壞，對提高利用GPS衛(wèi)星碼信號進(jìn)行測距的精度，極其重要。,45,GPS的偽隨機(jī)測距碼,碼序列,46,.1 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)； .2 衛(wèi)星軌道參數(shù)。,5.1 概述,5.2 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),.

20、1 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組成； .2 GPS導(dǎo)航衛(wèi)星網(wǎng)； .3 GPS導(dǎo)航衛(wèi)星電文。,回顧,47,思考,P318：1、2、4、5、6、7、8、9、11；,課后練習(xí)題：,重點思考問題：,P318：1、4、8、9。,48,5.3 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理,GPS是一種測距定位系統(tǒng)，利用測定高軌道衛(wèi)星信號的傳播延時（電波在空間傳播的時間）和多普勒頻移，計算出衛(wèi)星與用戶之間的距離、距離變化率，以精確地測定用戶位置（三維）、速度（三維）和時間參數(shù)。 測定出用戶到3顆衛(wèi)星的距離可以得到以衛(wèi)星為球心，以衛(wèi)星到用戶的距離為半徑的三個球面，其交點就是用戶的三維空間位置。,49,.1 衛(wèi)星定位原理,GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀

21、接收其視界內(nèi)一組衛(wèi)星信號，從中取得衛(wèi)星星歷、時鐘校正參量、大氣校正參量等數(shù)據(jù)，并且測量衛(wèi)星信號的傳播延時和多普勒頻移。 根據(jù)衛(wèi)星星歷計算出衛(wèi)星發(fā)射信號時的位置； 根據(jù)衛(wèi)星信號的傳播延時和光速的乘積計算出衛(wèi)星與用戶之間的“距離”； 根據(jù)衛(wèi)星信號的傳播延時、光速和多普勒頻移計算出用戶的三維運(yùn)行速度。 若用戶時鐘無偏差，利用3顆衛(wèi)星可以得到以衛(wèi)星為球心，以衛(wèi)星到用戶的距離為半徑的3個球面，其交點就是用戶的三維空間位置。 若用戶時鐘不精確，需要利用第4顆衛(wèi)星計算出用戶的時鐘偏差。,50,.1 衛(wèi)星定位原理,“偽距離”的概念 由于用戶衛(wèi)星導(dǎo)航儀時鐘、衛(wèi)星鐘、電離層以及對流層引起的傳播延遲產(chǎn)生的誤差，使得

22、衛(wèi)星導(dǎo)航儀測得的不是用戶到衛(wèi)星的真距離，故稱為“偽距離”。,誤差的修正 修正衛(wèi)星時鐘偏差：從衛(wèi)星的導(dǎo)航信號中提取時鐘校正參量； 修正對流層折射誤差：從衛(wèi)星的導(dǎo)航信號中提取大氣修正參量； 修正電離層折射誤差：利用衛(wèi)星發(fā)射的雙頻信號（1575.42MHz和1227.60MHz）。,GPS是無源式衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，用戶不能發(fā)射無線電信號，只處理接收到的GPS信號進(jìn)行導(dǎo)航定位。,51,5.3 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理,.2 偽測距和偽測速, 偽距離；, 用戶到衛(wèi)星的真距離；, 用戶時鐘誤差；, 衛(wèi)星信號傳播延時誤差；, 衛(wèi)星鐘與GPS時間誤差；,52,.2 偽測距和偽測速,用戶觀測位置：,第i個衛(wèi)星位置：,

23、方程中的已知參數(shù)：,方程中的未知參數(shù)：,因此，只要測定4顆衛(wèi)星的偽距，聯(lián)立4個方程求解，獲得用戶三維位置和時鐘偏差。,53,.2 偽測距和偽測速,測量偽距離差,用戶通過測量4顆衛(wèi)星中的每兩個衛(wèi)星的距離差，得到三個獨立方程，即得到三個旋轉(zhuǎn)雙曲面，此時用戶不需要精密時鐘就可定位。并且，還可以計算出精度和衛(wèi)星原子中同量級的精密時間。,54,.2 偽測距和偽測速,對方程進(jìn)行求導(dǎo)：,55,.3 定位計算,O,X,Y,Z,U,Si,56,.4 GPS定位過程,（1）GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀根據(jù)其存儲的GPS歷書，計算衛(wèi)星的概略位置。初始啟動時，GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀將搜集衛(wèi)星并存貯歷書； （2）GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀根據(jù)推算

24、船位、時間、精度幾何因子數(shù)值，選擇仰角大于5、幾何配置較好的4顆或3顆衛(wèi)星，進(jìn)行檢測、改選； （3）GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀根據(jù)微處理器的指令捕捉衛(wèi)星，搜索并同步偽碼，之后檢測并存貯導(dǎo)航電文； （4）GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀根據(jù)星歷計算出衛(wèi)星發(fā)射信號時的位置，根據(jù)衛(wèi)星信號的傳播延時和光速計算出衛(wèi)星與用戶之間的“距離”；根據(jù)衛(wèi)星信號的傳播延時、光速和多普勒頻移計算出用戶的三維運(yùn)行速度。根據(jù)測得的偽距，計算用戶位置、鐘差及速度等數(shù)據(jù)。,57,5.4 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀,航海導(dǎo)航通常使用C/A碼、單頻GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀。,.1 主要技術(shù)性能與功能,（1）主要技術(shù)性能,接收頻率：L1：1575.421MHz； 接收通道：

25、必須能跟蹤4顆以上的衛(wèi)星； 接收碼：C/A碼； 跟蹤速度：100kn左右； 定位精度：定位15m，速度0.1kn。,58,.1 主要技術(shù)性能與功能,（2）主要功能,顯示定位的經(jīng)度、緯度：分辨力為秒； 顯示導(dǎo)航數(shù)據(jù)：航跡速、航跡向；方向和航程計算； 還可顯示流速、流向； 能存儲航線設(shè)計和航路點及其經(jīng)緯度； 位置更新時間：1s； 導(dǎo)航數(shù)據(jù)更新時間：35s; 報警功能：偏航、守錨監(jiān)視、到達(dá)轉(zhuǎn)向點區(qū)域、故障； 設(shè)置參數(shù)和變更坐標(biāo)系； 接口功能：按照NMEA協(xié)議提供輸入/輸入接口； 衛(wèi)星信息、星座預(yù)報； 三維定位中，高度的精度允許在50m內(nèi)波動。,59,5.4 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀,.2 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀的

26、安裝,安裝要求：,GPS天線避免被大桅、衛(wèi)星通信天線所遮擋； 不要安裝在雷達(dá)垂直波束之內(nèi)； 與DF、VHF等天線的距離：1m； 與DF環(huán)狀天線的距離：3m； 與中、高頻天線的距離：4m； 與衛(wèi)星通信天線的距離：5m； 天線接頭包扎防潮，遠(yuǎn)離其它發(fā)射天線。 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀遠(yuǎn)離其他無線電設(shè)備、接地、保險。,60,5.4 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀,.3 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀的一般操作方法,（1）啟動,日常啟動：正常開關(guān)機(jī)。,熱啟動：船位變化不大于100英里； 三個月以內(nèi)進(jìn)行過通電接收； GPS導(dǎo)航儀搜集歷書后啟動。,冷啟動：船位變化大于100英里； 三個月以上沒有通電接收； GPS導(dǎo)航儀搜集歷書后啟動。 第一次安裝GPS導(dǎo)航儀； GPS歷書陳舊或所有數(shù)據(jù)被清除。,61,.3 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀的一般操作方法,（1）啟動,冷啟動時的初始化輸入： 日期與時間輸入：誤差不超過15min； 船位經(jīng)度、緯度：誤差不超過1； 設(shè)置HDOP（水平方向精度幾何因子）值：10； 輸入天線高度； 設(shè)置定測地系：與所用海圖的測地系坐標(biāo)接近； 設(shè)置區(qū)時； 設(shè)置報警方位和距離。,6