幻灯片 1GPS与北斗卫星导航系统的简介
GPS全球卫星定位系统的概述
北斗卫星导航系统的建设
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幻灯片 2 GPS全球卫星定位系统
GPS的构成
GPS的特点
GPS的应用
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幻灯片 3 GPS全球卫星定位系统
一、GPS的构成
1、空间部分———GPS星座；
GPS的空间部分是由24颗卫星组成(21颗工作卫星；3颗备用卫星），均匀分布在6 个轨道面上。
2、地面控制部分———地面监控系统；
地面控制系统由监测站、主控制站、地面天线所组成, 地面控制站负责收集由卫星传回之讯息
3、 用户设备部分———GPS 信号接收机。
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幻灯片 4 GPS全球卫星定位系统
二、GPS工作特点
1、全球、 全天候工作。
2、定位精度高。单机定位精度 优于10m，
采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。
3、功能多，应用广。
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幻灯片 52014-5-14
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GPS定位原理
GPS系统的定位原理是：每颗在太空运行的卫星，任一时刻都有一个坐标值来代表其位置所在（已知值），接收机所在的位置坐标为未知值，而太空卫星的信息在传送过程中，所需耗费的时间，可经由比对卫星时钟与接收机内的时钟计算出来，将此时间差值乘以电波传送速度（一般定为光速），就可计算出太空卫星与使用者接收机间的距离，如此就可依三角向量关系来列出一个相关的方程式。每接收到一颗卫星就可列出一个相关的方程式，因此在至少收到三颗卫星信息后，即可计算出平面坐标（经纬度）值，收到四颗卫星信息则加上高程值，五颗以上卫星信息更可提高准确度
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GPS定位原理
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GPS定位原理
设太空中的4颗卫星分别为：卫星1（x1, y1, z1）、卫星2（x2, y2, z2）、卫星3（x3, y3, z3）、卫星4（x4, y4, z4），如图10.7所示，则可列出4个方程（方程10.1～方程10.4）。
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GPS定位原理
其中，
x、y、z：待测点坐标（未知参数）
xi 、yi 、zi：卫星 i 在 t 时刻的空间直角坐标
di (i=1、2、3、4 )：为卫星 i 到接收机之间的距离
Vto：接收机的钟差（未知参数）
Vti：卫星i的钟差
c：光速
解上述方程组即可求得待测点的坐标。
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幻灯片 9 GPS全球卫星定位系统
三、GPS应用
1、军用（精密定位）
全时域的自主导航；各种作战平台的指挥监控；精确制导和打击效果评估；未来单兵作战系统保障；军用数字通信网络授时等
2、民用（标准定位）
（1）三维导航是GPS的重要应用，为船舶、飞机、汽车等运动物体进行定位导航。船舶远洋导航和进港引水 ；飞机航路引导和进场降落； 汽车自主导航 ；地面车辆跟踪和城市智能交通管理
（2）紧急救生 ；个人旅游及野外探险 ；个人通讯终端（与手机，PDA，电子地图等集成一体）
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全球四大卫星定位系统
1. GPS
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2. GLONASS（格洛纳斯）
全球四大卫星定位系统
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3. GALILEO（伽利略）
全球四大卫星定位系统
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幻灯片 132014-5-14
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4. 北斗系统
全球四大卫星定位系统
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幻灯片 14北斗卫星导航系统的建设
北斗卫星导航系统的提出
北斗的组成
北斗卫星导航的特点
工作原理
北斗的实际应用
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幻灯片 15 北斗卫星导航系统的建设
一、北斗卫星导航系统的提出
上世纪60年代末
20世纪70年代后
20世纪80年代到90年代
试验阶段（北斗一号）
“北斗二号”区域系统
全球卫星导航系统
9颗“北斗导航试验卫星”
共35颗“北斗卫星导航系统”
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幻灯片 16北斗卫星导航系统的建设
二、北斗的组成
（1）空间端
空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星
（2）地面端
主控站、注入站和监测站等若干个地面站
（3）用户终端
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幻灯片 17北斗卫星导航系统的建设
三、北斗卫星导航的特点
（1）北斗导航系统可以提供导航定位服务
（2）授时服务
（3）短报文通信服务，是GPS不具有的功能
（4）具备一定的保密、抗干扰和抗摧毁能力
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幻灯片 18北斗卫星导航系统的建设
四、工作原理（北斗一号）
首先由中心控制系统向卫星I和卫星II同时发送询问信号，经卫星转发器向服务区内的用户广播。用户响应其中一颗卫星的询问信号，并同时向两颗卫星发送响应信号，经卫星转发回中心控制系统。
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幻灯片 19北斗卫星导航系统的建设
五、北斗的实际应用
1、军用功能
飞机、导弹、水面舰艇和潜艇的定位导航；弹道导弹机动发射车、自行火炮与多管火箭发射车等武器载具发射位置的快速定位，以缩短反应时间；人员搜救、水上排雷定位等。
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幻灯片 20北斗卫星导航系统的建设
2、民用功能
（1）个人位置服务基于
（2）气象应用
（3）道路交通管理
（5）海运和水运
（6）航空运输
（7）应急救援
基于“北斗”的高原地区气象监测站
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幻灯片 21北斗卫星导航系统的建设
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幻灯片 222014-5-14
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“北斗一号”在汶川地震救灾中的应用
2008年5月12日四川大地震发生，一支携带了“北斗一号”终端机的部队于13日进入灾区，北京武警指挥中心和四川武警部队也运用“北斗”进行了上百次交流（图10.11为“北斗一号”
终端机）。汶川地震发生的第三天上
午，成都军区应急通信小分队搭乘直
升机抵达震中汶川县城。这支应急通
信小分队只有十人，但是他们携带卫
星电话、电台，立即开设通信中心，
恢复了汶川县城中断多时的通信。
这就是“北斗”系统，在通信中断的情
况下，显示了国产导航系统的威力。
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幻灯片 232014-5-14
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GPS在物流管理中的应用
1. GPS在交通运输管理中的应用
(1)用于车辆自定位
(2)用于铁路运输管理
(3)用于船队最佳航程和安全航线的测定、航向的实时调度、监测
(4)用于空中交通管理、精密进场着陆、航路导航和监视
(5)用于军事物流
2. 基于GPS／GIS／GSM的物流配送监控系统
(1)系统模型
(2)系统功能 ： ①车辆跟踪 ②路线的规划和导航 ③指挥调度 ④信息查询 ⑤紧急救援
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幻灯片 242014-5-14
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“北斗一号”在汶川地震救灾中的应用
地震后，汶川地区当地通讯设施全部被毁，加上通往灾区的道路被泥石流冲毁，不能及时运送维修设备，北斗定位系统在救灾初期担负了绝大部分通讯任务。由于汶川灾区地处山区地势复杂，部队配发的普通军用电台无法远距离通讯，而便携式卫星通讯系统装备的数量比较稀少，一时也来不及调运，在这次参与抗灾的部队里使用得并不太多。这次救灾的主力是部队，出于保密的原因，部队极少使用外国卫星电话，而“北斗一号”是我的国自己研制生产的系统，因此不存在这些问题。同时，“北斗一号”还具有报告自身位置的优点。GPS定位系统属于被动接受系统，使用者只能知道自己的所在位置，而无法通知指挥部门。“北斗一号”由于采用卫星和地面控制中心复合定位的技术，用户在知道自己的地理坐标的同时，控制中心也知道了终端的地理位置。这样方便了指挥中心对终端使用者的调度。
“北斗一号”定位终端不但能够随时向基地报告自己的位置，而且还具有双向通信的功能，民用终端一次向卫星传送98个字节的短信息，可随时报告总部灾区的情况，申请救援物资。如，救援部队在开进途中，有新发现的被围困群众，可以通知指挥中心增派人员。
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