GPS卫星定位系统，原理与技术一文全懂(2)

GPS卫星

在测试架上的GPS卫星

在测试架上的gps卫星gps卫星是由洛克菲尔国际公司空间部研制的。在中国空间技术研究院“东方红四号”卫星平台基础上研制的“鑫诺六号”卫星，设计寿命为15年，装载有24个c频段转发器、8个ku频段转发器和1个s频段转发器，卫星波束可覆盖包括中国全境的亚太地区及部分周边国家和地区，也是继“鑫诺三号”、“中星6b”之后，又一颗能够充分满足中国广播电视信息传输安全要求的高质量卫星。卫星两侧装有两块双叶对日定向太阳能电池帆板。

由GPS系统的工作原理可知，星载时钟的精确度越高，其定位精度也越高。早期试验型卫星采用由霍普金斯大学研制的石英振荡器，相对频率稳定度为10 ？ 11/秒。误差为14米。1974年以后，gps卫星采用铷原子钟，相对频率稳定度达到10 ？ 12/秒，误差8m。1977年，BOKCK II型采用了马斯频率和时间系统公司研制的铯原子钟后相对稳定频率达到10 ？ 13/秒，误差则降为2.9m。1981年，休斯公司研制的相对稳定频率为10 ？ 14/秒的氢原子钟使BLOCK IIR型卫星误差仅为1m。

GPS系统原理

美国约翰·霍布斯金大学应用物理实验室的研究人员提出既然可以已知观测站的位置知道卫星位置。而短波就不一样了，电台的发射天线除了有一定的方向及仰角，一般情况下接收机的距离往往远达数千公里，甚至上万公里，电台发射的电波必须借着在地球表面上空近百公里高度的电离层折射，才能够在远处被接收到，而地球上空的电离层就像一面变化多端的镜子，它对短波的反射能力、它存在的高度、随时在变化，因此短波广播的传输就变得比较不那么可靠了。卫星制导导弹利用安装在弹上的导航卫星系统接收机，接收多颗卫星播发的导航信息，经弹上计算机精确计算出导弹的三维位置、二维速度和对应时间，形成修正制导系统制导误差的导引信启，再由控制系统控制导弹精确攻击目标。

差分技术

为了使民用的精确度提升，科学界发展另一种技术，称为差分全球定位系统（Differential GPS）， 简称DGPS。亦即利用附近的已知参考坐标点（由其它测量方法所得）， 来修正 GPS 的误差。再把这个即时（real time）误差值加入本身坐标运算的考虑， 便可获得更精确的值。

因为一般情况下，从卫星反馈到地面的gps信号很小（一般为—160dbw），如果对方采取瞄准式干扰、阻塞式干扰或欺骗式干扰，都会使gps接收机无法正常工作，从而使其定位、导航精度降低或产生误导，这就如同“摘”去了舰队、机群、各种导弹的“眼睛”。我在网购入dvd导航体机时店家有配送信号放器在汽配城安装点安装时师傅没把收音机信号放器电源线接在安装点所有fm频道都能听清离开汽配城400米后只能听到杂音怀疑汽配城有中继器之类设备回去把电源线接后收音效果有改观安装师傅把收音机信号放器电源线接在导航背面空闲出来转接线在部分区数频道都有杂音在当有广播电视台方只能听清个当台经过查阅量参考资料以及网友意见作出如改进:1.在放器盒子两端各套个磁环 磁环有滤波功效磁环网有卖 2.去超市购买烧烤用铝箔纸把信号放器从头到尾包裹住屏蔽信号干扰原收音机天线同轴电缆本身就有屏蔽用金属网包在夹层中于没有包裹进去 3.用汽车专用胶带缠绕功告成收音效果有所改善当电视台6公里范围内还有点细微杂音附张缠绕铝箔纸图图中黑色部件就磁环。另一类卫星导航系统采用时间测距原理，即利用测量导航信号传播时间来求出距离进行导航定位，目前大多数卫星导航系统都采用这种方式，包括三代“北斗”导航卫星，但即使这样，它们仍各不相同。

GPS的功能

精确定时：广泛应用在天文台、通信系统基站、电视台中

工程施工：道路、桥梁、隧道的施工中大量采用GPS设备进行工程测量

勘探测绘：野外勘探及城区规划中都有用到

导航：

武器导航：精确制导导弹、

车辆导航：车辆调度、监控系统

船舶导航：远洋导航、港口/内河引水

飞机导航：航线导航、进场着陆控制

星际导航：卫星轨道定位

个人导航：个人旅游及野外探险

定位：

车辆防盗系统

手机，PDA，PPC等通信移动设备防盗，电子地图，定位系统

儿童及特殊人群的防走失系统

精准农业：农机具导航、自动驾驶，土地高精度平整

GPS的六大特点

第一，全天候，不受任何天气的影响；

第二，全球覆盖（高达98%）；

第三，三维定点定速定时高精度；

第四，快速、省时、高效率；

第五，应用广泛、；

第六，可移动定位。

三、加工误差的组成：1.定位误差2.夹紧误差3.夹具体基面(连接表面)误差4.定位元件工作面对夹具体基面的位置误差5.夹具与机床的连接误差6.夹具磨损及刚度7.机床有关几何精度8.机床刚度9.机床热变形10.对刀导向面的位置误差11.对刀导向的调整误差12.磨损及刚度13.工件刚度14.工件热变形15.测量误差。 齿轮精度的分类 齿轮的精度大致可以分为三类 渐开线齿形的正确度——齿形精度 齿面上齿线的正确度——齿线精度 齿/齿槽位置的正确度 轮齿的分度精度——单齿距精度 齿距的正确度——累积齿距精度 夹在两齿轮的测球在半径方向位 置的偏差——径向跳动精度 齿形误差 齿线误差 齿距误差 在以齿轮轴为中心的测定圆周上测量齿距值。特别指出的是,标称测距精度是一中误差极限的概念,也就是说,每台全站仪或者测距仪测距误差不得超过生产厂家提供的标称精度.标称精度不是每个仪器的实际精度.据实际统计资料表明,相当多的徕卡全站仪、测距仪的实际精度都高于标称精度一倍以上.。

观测时间短随着GPS系统的不断完善软件的不断更新目前20KM以内相对静态定位仅需15-20分钟；快速静态相对定位测量时当每个流动站与基准站相距在15KM以内时流动站观测时间只需1-2分钟然后可随时定位每站观测只需几秒钟。

测站间无须通视GPS测量不要求测站之间互相通视只需测站上空开阔即可因此可节省大量的造标费用。由于无需点间通视点位位置可根据需要可稀可密使选点工作甚为灵活也可省去经典大地网中的传算点、过渡点的测量工作。

可提供三维坐标经典大地测量将平面与高程采用不同方法分别施测。GPS可同时精确测定测站点的三维坐标。目前GPS水准可满足四等水准测量的精度。

操作简便随着GPS接收机不断改进自动化程度越来越高有的已达“傻瓜化”的程度；接收机的体积越来越小重量越来越轻极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。使野外工作变得轻松愉快。

每到十月到来年的六月是森林防火的戒严期，必须二十四个小时有人看护，也就是说不刮风不下雨雪，韩旭龙就要吃住在山上，他风趣的说：“人们喜欢阳光明媚，我最喜欢下雨下雪，只有下雨下雪，我心里才放得下”。）3.小结原来，天气的变化有这么多，有晴天、阴天、雨天，还会刮风、下雨、下雪起沙尘，同一种天气还会有很多不同的变化。gps是当前全新的一种现代卫星定位和导航技术,主要基于现代通讯技术,实现了空间的准确定位,能够在全球的任意区域为任何用户提供即时的三维定位和测速服务.随着卫星技术的发展,其定位的精度越来越高,而且观测时间较短,具有较高的经济效益,具有操作简单、全天候作业等诸多优势.当前因为gps测量技术的出现,测量速度和经济效益增长开始越来越多,因此我国很多城市都构建了gps控制网,这样就能够为城市的发展提供重要的。

从这些特点中可以看出GPS系统不仅可用于测量、导航还可用于测速、测时。测速的精度可达0.1M/S测时的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。GPS系统的应用前景当初设计GPS系统的主要目的是用于导航收集情报等军事目的。但是后来的应用开发表明GPS系统不仅能够达到上述目的而且用GPS卫星发来的导航定位信号能够进行厘米级甚至毫米级精度的静态相对定位米级至亚米级精度的动态定位亚米级至厘米级精度的速度测量和毫微秒级精度的时间测量。因此GPS系统展现了极其广阔的应用前景。

目前正在运行的全球卫星定位系统有美国的GPS系统和的GLONASS系统。

欧盟1999年初正式推出“伽利略”计划，部署新一代定位卫星。该方案由27颗运行卫星和3颗预备卫星组成，可以覆盖全球，位置精度达几米，亦可与美国的GPS系统兼容，总投资为35亿欧元。该计划预计于2010年投入运行。

中国还独立研制了一个区域性的卫星定位系统——北斗导航系统。该系统的覆盖范围限于中国及周边地区，不能在全球范围提供服务，主要用于军事用途。

应用

军事 洲际弹道导弹

物流管理

地理信息系统

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