多路径误差及观测噪声。
鉴于Galileo。系统采用的NeQuick电离层延迟改正模型属于一种半经验模型,直接采用双频伪距消电离层组合观测值进行单点定位试算,则观测方程变为: 式中,
式中,、分别为Galileo C1和C5伪距观测值,、分别为
Galileo E1和E5a的载波频率。
第三章 四大定位系统的发展历程、组成、特点及其应用
第一节 GPS 1.1 GPS的发展历程 GPS实施计划共分三个阶段:
第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973年到1979年,共发射了4颗试验卫星。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。 第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979年到1984年,又陆续发射了7颗试验卫星,研制了各种用途接收机。实验表明,GPS定位精度远远超过设计标准。
第三阶段为实用组网阶段。1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功,表明GPS系统进入工程建设阶段。1993年底实用的GPS网即(21+3)GPS星座已经建成,之后根据计划更换失效的卫星。
1.2 GPS的系统组成
GPS定位系统由GPS卫星空间部分、地面控制部分和用户设备三部分组成。
空间部分:24颗工作卫星组成距地表20200km上空全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星。
地面部分:监测站、主控制站、地面天线。
用户设备:测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率计算出用户所在经纬度、高度、速度、时间。 1.3 GPS的特点
高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛 全球,全天候工作:能为用户提供连续,实时的三维位置,三维速度和精密时间。不受天气的影响。
定位精度高:单机定位精度优于10米,采用差分定位,精度可达厘米级和毫米级。
功能多,应用广:随着人们对GPS认识的加深,GPS不仅在测量,导航,测速,测时等方面得到更广泛的应用. 1.4 GPS的应用
陆地应用:车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、市政规划控制
海洋应用:远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、 海洋救援、海洋探宝、水文地质测量、海洋平台定、海平面升降监 航空航天:飞机导航、航空遥感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹
制导、航空救援、载人航天器防护探测 第二节 北斗定位系统 2.1 北斗的发展历程
北斗卫星导航系统按照三步走的总体规划分步实施:
第一步,1994年启动北斗卫星导航试验系统建设,2000年形成区域有源服务能力;
第二步,2004年启动北斗卫星导航系统建设,2012年形成区域无源服务能力;
第三步,2020年北斗卫星导航系统形成全球无源服务能力。 2.2 北斗系统的组成
空间段:由5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星组成 地面段:由主控站、上行注入站和监测站组成
用户段:由北斗用户终端以及与其它GNSS兼容的终端组成 2.3 北斗定位系统的特点
该系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务,并兼具短报文通信能力。 2.4 北斗定位系统的应用 一代系统
2000年以来,中国已成功发射了4颗“北斗导航试验卫星”,建成北斗导航试验系统(第一代系统)。这个系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GPS广域差分功能,并已在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领
域逐步发挥着重要作用。 二代系统
中国正在建设的北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,提供两种服务方式,即开放服务和授权服务(属于第二代系统)。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务,定位精度为10米,授时精度为50纳秒,测速精度0.2米/秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。 第三节 格洛纳斯GLONASS定位系统 3.1 格洛纳斯系统的发展历程
格洛纳斯卫星系统是“格洛纳斯GLONASS”是俄语中“全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE”的缩写。最早开发于苏联时期,后由俄罗斯继续该计划。俄罗斯 1993年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。按计划,该系统将于2007年年底之前开始运营,届时只开放俄罗斯境内卫星定位及导航服务。到2009年年底前,其服务范围将拓展到全球。该系统主要服务内容包括确定陆地、海上及空中目标的坐标及运动速度信息等。 3.2 格洛纳斯定位系统的组成
GLONASS定位系统也由三个部分组成即 (1) GLONASS卫星(空间部分); (2) 地面监控系统(地面监控部分); (3) GLONASS接收机(用户部分)。
3.3 格洛纳斯定位系统的特点
GLONASS包括24颗卫星(3颗备用),卫星高度19100公里,均匀分布在个轨道面上,轨道面倾角为64.8度,运行周期约为11小时15分,卫星信号采用了两种载波,其频率分别为 l.6 GHz 和 1.2GHz。目前的卫星状况已具备可用性。 数量:24颗卫星组成
轨道:三个轨道平面两两相隔120度,同平面内的卫星之间相隔45度。每颗卫星都在19100千米高、64.8度倾角的轨道上运行 精度:10米左右
用途:军民两用
3.4 格洛纳斯定位系统的应用 (1)航空、航海交通安全与管理; (2)大地测量与制图; (3)地面交通运输实时监控; (4)移动目标的异地时间同步; (5)生态监测、野外搜寻与救生。 第四节 伽利略Galileo定位系统 4.1 伽利略Galileo定位系统的发展历程
1999年2月10日,欧盟执行机构欧洲委员会(EC)公布了欧洲导航卫星系统“伽利略”计划,该系统是与美国全球导航定位系统(GPS)和俄罗斯的GLONASS系统兼容的民用全球定位卫星系统。欧盟之所以进行“伽利略”计划,主要是为了摆脱对美国GPS系统的依赖,打破