航空航天技術(shù)概論課程論文

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1、航空航天技術(shù)概論課程論文學(xué)號：31003000382011-2012夏學(xué)期姓名：朱光明專業(yè)：電氣工程與其自動(dòng)化論文題目：GPS的基本原理及其應(yīng)用前景論文概要：全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）是近年來開發(fā)的最具有開創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一，GPS在定位導(dǎo)航，授時(shí)校頻，精密測量等諸多領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用已深切的影響了人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗Ｈ藗儸F(xiàn)在的越來越依賴GPS了。該文首先對GPS的工作原理進(jìn)行闡述，分析了GPS的在生產(chǎn)生活中的各種應(yīng)用以及未來GPS更高端的應(yīng)用進(jìn)行了展望?！　　　　　　　　。玻埃保材辏对拢度铡PS的基本原理及其應(yīng)用前景關(guān)鍵詞：全球定位系統(tǒng)（GlobalPosit

2、ioningSystem，簡稱GPS）GPS的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景基本原理GPS應(yīng)用衛(wèi)星接收設(shè)備監(jiān)控站信號定位全球定位系統(tǒng)（英語：GlobalPositioningSystem，通常簡稱GPS），又稱全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，是一個(gè)中距離圓形軌道衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。它可以為地球表面絕大部分地區(qū)（98%）提供準(zhǔn)確的定位，測速和高精度的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)由美國國防部研制和維護(hù)，可滿足位于全球任何地方或近地空間的軍事用戶連續(xù)精確地確定三維位置，三維運(yùn)動(dòng)和時(shí)間需要。該系統(tǒng)包括太空中的24顆GPS衛(wèi)星：地面上的一個(gè)主控站，三個(gè)數(shù)據(jù)注入站，五個(gè)監(jiān)測站即作為用戶端的GPS接收機(jī)。最少只需三顆衛(wèi)星，就能迅速確定用

3、戶端在地球上所處的位置及海拔高度；所能收聯(lián)接到的衛(wèi)星數(shù)越多，解碼出來的位置就越精確?！?】GPS衛(wèi)星分布模型GPS研究背景：GPS的應(yīng)用已十分廣泛，而且越來越廣泛，差不多涉及到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，尤其是近幾年來其向消費(fèi)市場的發(fā)展的強(qiáng)勁勢頭表時(shí)，以GPS位代表的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)品，由于它能很容易地提供位置，速度和時(shí)間信息，所以會(huì)很快成為現(xiàn)代信息社會(huì)的重要信息來源，成為信息時(shí)代的國家基礎(chǔ)設(shè)施之一，由于它功能強(qiáng)大，使用方便價(jià)格合適，所以能很好地與其他系統(tǒng)結(jié)合，形成大量的新應(yīng)用，新產(chǎn)品，迅速的進(jìn)入我們?nèi)粘９ぷ鳎瑢W(xué)習(xí)生活和娛樂中【2】GPS的組成及其定位原理GPS是在子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基

4、礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它采納了子午儀系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)。和子午儀系統(tǒng)一樣，全球定位系統(tǒng)有空間部分，地面監(jiān)控部分和用戶接收機(jī)三大部分組成【3】空間星座部分空間部分使用24顆高度為2.02萬千米的衛(wèi)星組成的衛(wèi)星星座。21+3顆衛(wèi)星均為近圓形軌道，運(yùn)行周期約為11小時(shí)58分，分布在六個(gè)軌道表面上（每軌道面四顆），軌道傾角為55度。在地球上的任何地面位置，任何時(shí)間都可觀測到四顆以上的衛(wèi)星?？刂撇糠值孛姹O(jiān)控部分包括4個(gè)監(jiān)控站，一個(gè)上行注入站和一個(gè)主控站。監(jiān)控站設(shè)有GPS用戶接收機(jī)，原子鐘，收集當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)的傳感器和進(jìn)行數(shù)據(jù)初步處理的計(jì)算機(jī)。監(jiān)控站的主要任務(wù)是取得衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送至主控站

5、。主控站對地面監(jiān)控部分實(shí)行全面控制，主要任務(wù)是收集各監(jiān)控站對GPS衛(wèi)星的全部觀測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算每顆GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星鐘改正值。上行注入站的主要任務(wù)是在每顆衛(wèi)星運(yùn)行至上空時(shí)把這類導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站的指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS衛(wèi)星每天進(jìn)行一次，并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進(jìn)行最后注入。地面用戶GPS信號接收設(shè)備GPS衛(wèi)星所發(fā)送的信號，可供無限多用戶共享，用戶只需要接收，跟蹤，變換和測量，GPS信號的接收設(shè)備（即GPS信號接收機(jī)），就可以全天后用GPS信號進(jìn)行導(dǎo)航定位測量，GPS信號接收機(jī)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(yùn)行

6、，對所接收到的GPS信號進(jìn)行變換，放大和處理，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時(shí)間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)的計(jì)算出運(yùn)動(dòng)（或靜態(tài)）載體的位置，速度，高度，運(yùn)動(dòng)方向，時(shí)間等三維數(shù)據(jù)。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置?？梢奊PS導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星部分的作用就是不斷的發(fā)射導(dǎo)航電文。然而，由于用戶接收機(jī)使用的時(shí)鐘與衛(wèi)星星在載時(shí)鐘不可能總是同步，所以除了用戶的三維坐標(biāo)x,y,z外，還要引進(jìn)一個(gè)Δt即衛(wèi)星與接收機(jī)之間的時(shí)間差作為未知數(shù)，然后用4個(gè)方程將這4未知數(shù)解出來。所以如果想知道接收

7、機(jī)所處的位置，至少要能接收到4個(gè)衛(wèi)星信號。設(shè)想在地面待定位置上安置GPS接收機(jī)，同一時(shí)刻接收4顆以上GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號。通過一定的方法測定這4顆以上衛(wèi)星在此瞬間的位置以及它們分別至該接收機(jī)的距離，據(jù)此利用距離交會(huì)法解算出測站P的位置及接收機(jī)鐘差δt。如圖，設(shè)時(shí)刻t在測站點(diǎn)P用GPS接收機(jī)同時(shí)測得P點(diǎn)至4顆GPS衛(wèi)星S1，S2，S3,S4的距離ρ1，ρ2，ρ3，ρ4，通過GPS電文解譯出4顆GPS衛(wèi)星的三維坐標(biāo)（Xj,Yj,Zj）,j=1,2,3,4,用距離交會(huì)的方法求解P點(diǎn)的三維坐標(biāo)（X，