GPS定位原理及应用简介精品PPT课件

《GPS定位原理》PPT课 件
欢迎来到《GPS定位原理》PPT课件！我们将介绍全球定位系统（GPS）的工作 原理以及其广泛应用于航空、海运和陆地交通等领域的重要性。
什么是GPS
GPS是全球定位系统，是由美国国防部研制和管理的全球性卫星导航定位系统。
GPS定位Байду номын сангаас理
通过计算卫星信号的发送和接收时间以及接收机的速度，确定位置。至少需 要接收4个卫星信号。
GPS信号
每个GPS信号都包含卫星的编号、时钟、位置和发射时间等重要信息。
GPS接收机
GPS接收机通过接收GPS信号并计算位置来实现定位功能。至少需要接收4个卫星信号。
GPS应用
GPS广泛应用于航空、海运、陆地交通、野外探险等领域。也常用于导航、地 图、疫情追踪等应用中。
总结
GPS定位原理基于卫星发射的信号计算位置，至少需要接收4个卫星的信号进行定位。GPS应用广泛，包括航空、陆 地交通、野外探险等领域。

GPS定位数据的安全性问题
为保护定位数据的安全，需加密传输和存储，限制授权访问，防止数据泄露和滥用。
GPS定位技术的社会影响与导 向
GPS定位技术的普及和应用，将在交通、农业、航空和其他领域创造更加智能、 高效、便利的生活方式。
《GPS定位原理》PPT课 件
本课程将介绍GPS定位的基本原理、技术的发展历史，以及在各个领域的应用。 让我们一起探索GPS技术的魅力和未来发展趋势。
什么是GPS定位？
GPS定位是一种全球定位系统，通过卫星和接收器共同工作，使人们能够在全 球任何地点确定自己的位置和导航目的地。
GPS定位的基本原理
航海导航
• 船舶利用GPS定位进行 航行导航和定位。
• 提高海上航行的准确性 和安全性。
渔业管理
利用GPS定位技术，进行渔船 定位和渔业资源管理。
监控渔船活动和渔场情况，保 护渔业资源。
海洋科学
科学家使用GPS定位系统跟踪 海洋潮流和动态，开展海洋研 究。 促进海洋科学的发展和海洋资 源的保护。
GPS定位的优缺点及挑战
结合GPS定位，实现农田灌溉的 智能化和精准化，节约水资源。
GPS定位在航空领域的应用
1
飞行导航
GPS定位系统广泛应用于飞机导航、自动
空中交通管制
2
驾驶和飞行路径规划。
利用GPS定位技术，实现空中交通的监控
和管理，避免飞行冲突。
3
飞机安全
航空公司使用GPS定位系统来跟踪飞机位 置，确保飞行安全。
GPS定位在海洋领域的应用
GPS定位相关的法律法规和标准
法律法规
• 各国制定了GPS定位的法律法规，保障其合 法使用。
• 规定了定位数据的隐私保护和使用限制。

2020年
星座
5GEO+5IGSO+4MEO （区域服务）
5GEO+3IGSO+27MEO （全球服务）
信号（实际发射）
主要是北斗系统第二阶段信号
主要是北斗系统第三阶段信号
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信号特征
北斗系统第二阶段信号
信号
B1(I) B1(Q) B2(I) B2(Q)
B37.14 1268.52
▪ 地点：美国克罗拉多州法尔孔空军基地。
▪ 跟踪站（5个）
▪ 作用：接收卫星数据，采集气象信息，并将所收集到的数据传送给主控站。 ▪ 地点：夏威夷
▪ 注入站（3个）
▪ 作用：将导航电文注入GPS卫星。 ▪ 地点：阿松森群岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度洋）和卡瓦加兰（太平
洋）。
1.3.3 GPS的系统组成— 用户设备部分
Galileo工作星 卫星) Galileo卫星组成的；这30
座
颗卫星均匀分布在3个轨道上， Galileo卫星的轨道高度是
23616km，轨道倾角为560。2005年
12月28日，发射了第一颗带激光
后向反射镜阵列(又称为激光反射
器)的试验卫星GIOVE-A 为了保
持Galileo卫星的现用频段，欧盟
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GLONASS现代化的发展计划
② 2010年12月开始研发第三代 GLONASS导航卫星，称之为GLONASS-K 卫星(如图5所示)；该新型卫星上拟 增设第三个导航定位信号；并将 GLONASS-K卫星的设计工作寿命增长 为10年。该种卫星是一颗基于非加压 平台建造的全新小型卫星，较之以前 所有的GLONASS卫星更加轻便，以致 发射成本较低廉。GLONASS-K卫星拟 增设的第三个导航定位信号的载波频 率为：1201.74~1208.51MHz。

GPS载波相位测量的基本原理
在某一时刻ti，卫星信号的相位等于本机振
荡器产生的基准相位：
；相同
时刻接收的GPS卫星信号的载波相位为
，那么
因此，信号传播距离为
由于卫星与地球间的相对运动，接收的
卫星信号的频率因多普勒频移而产生变化， 与基准信号频率不同。
将接收的卫星信号与产生的基准信号混频， 得到差频的中频信号，其相位值即为2个信号间 的相位差。因此通过测定该中频信号的相位便可 获得所需的相位差。
上式可以表示为
与伪距观测方程相同，测站与卫星之间的几
何距离也是坐标的非线性函数。同样，可取
测站坐标的近似值
，将其线性化后
有
将上式带入到
得线性化的载波相位观测方程为
机钟面时 收到卫星信号后产生的基准信
号相位为 。这时相应于历元t的相位观
测量 ，应当等于接收机基准信号相位
与卫星发射信号相位之差减去相应于初始
历元t0的相位差整周数
。即有
式中： 称为整周未知数〔或整周模糊 度）。
卫星钟和接收机钟0.0016HZ～0.016HZ。由于信号由
用距离交会的方法求解P点的三维坐标 〔x,y,z〕的观测方程为：
(j=1,2,3,4)
在GPS定位中，GPS卫星是高速运动 的卫星，其坐标值随时间在快速变化着。 需要实时地由GPS卫星信号测量出测站至 卫星之间的距离，实时地由卫星的导航电 文解算出卫星的坐标值，并进行测站点的 定位。
距离测量主要采用2种方法：一种方 法是测量GPS卫星发射的测距码信号达到 用户接收机的传播时间，即伪距测量；另 一种方法是测量具有载波多普勒频移的 GPS卫星载波信号与接收机产生的参考载 波信号之间的相位差，即载波相位测量。 通过对4颗或4颗以上的卫星同时进行伪距 或相位的测量，即可推算出接收机的三维 位置。采用伪距观测量定位速度相对较快， 而采用载波相位观测量定位精度相对较高。

GPS技术的进一步发展需要 不断创新和改进
GPS技术需要与其他新技术相结 合，才能更好地服务于人类。
GPS技术有着广阔的应用前 景
GPS技术在未来一定能够继续发 扬光大，为我们的生活带来更多 的便利和智能。
时间同步功能
GPS卫星发送的信号中包含有精确的时间信息，可以用于时间同步。
GPS的应用领域
军事领域
• 军事定位导航 • 军事兵器导航 • 军事作战指挥
民用领域
• 车辆定位导航 • 船舶定位导航 • 飞机定位导航 • 行车记录仪 • 手机定位导航 • 运动健身
GPS的发展前景
技术将会不断创新和改进，实现更高精度和更广覆盖的定位服务。
2
相关技术的应用
激光雷达等新技术的应用将会拓展GPS的功能。
3
GPS的使用范围的扩大
GPS的应用范围将会进一步拓展，尤其是在智能交通领域。
结论
GPS技术对社会产生了巨大 作用
GPS的应用让我们可以更方便地 进行定位和导航，提高了我们的 生产和生活效率。
GPS的应用领域
GPS在制导导航、作战指挥、车 辆/船舶/飞机定位导航等领域得 到了广泛的应用。
GPS的发展历程
GPS的发展经历了多个阶段，自 1973年开始研发至今，已成为了 现代技术的重要组成部分。
GPS的基本功能
定位功能
通过与卫星的测距来确定接收器的位置坐标。
导航功能
通过确定起始位置和目的地来计算最短路径，实现导航功能。
《GPS应用》PPT课件
这是一份介绍全球定位系统（GPS）应用的PPT课件。GPS无处不在，影响着我 们的生活和工作，本课件将为您讲解GPS的原理、应用领域和发展前景。
概述

提高时钟精度 选择开阔地 避免高建筑，成片水域，强电磁波干扰源 采用差分GPS技术 及时更新地图软件
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Thank you !ຫໍສະໝຸດ 26技術管理處GPS 应用及基本定位原理
目录
1 GPS的产生 2 GPS的组成部份 3 GPS基本定位原理 4 GPS定位方法 5 GPS的信号 6 GPS的误差
2
一、GPS 的产生
GPS（Global Positioning System）: 是由美国国防部于1973年12月批准陆海空三军联合 研制的一种军用卫星导航系统，1995年全面建成总 共由24颗卫星组成。
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四、GPS的定位方法
一、根据所采用观测值 二、根据定位的模式 三、根据接收机运动状态
伪距定位 载波定位
单点定位 差分定位 静态定位 动态定位
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五、GPS 的信号
载波
L1 1575.42 MHz L2 1227.60 MHz
测距码
C/A码 (粗码) P码 (精码)
C/A码定位精度：29.3m-2.93m P码定位精度：2.93m-0.293m
C/A码 2.1 2.1 4.0 0.7 1.4 0.5 5.3 5.1 12.8 10.2
误 差 值(m)
C/A码加SA 双频P码
2.1
2.1
20
2.1
4.0
1.2
0.7
0.7
1.4
1.4
0.5
0.5
20.6
3.6
20.5
3.3
51.4
8.3
41.1
6.6
23
七、如何减小GPS定位的误差源
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七、如何减小GPS定位的误差源
服务 可互动通信

– C/A码：码速1.023MHz, TP=1ms, LP=1023, 码元长度 293.052m
– P码： » 码速10.23MHz, TP=266天9小时45分55.5秒, LP=235469592765000, 码元长度29.3052m。 » 实际被截为7天一个周期，共38段，每一段赋予不 同的卫星，卫星的PRN号也由此得到。
电源
二、结构（续）
• 天线（含前置放大器） • 信号处理器 • 微处理器 • 显示、控制及存储设备 • 振荡器 • 电源
三、接收机的类型
根据工作原理： 码相关型 平方型 码相位型 混合型
根据测定测距码的 类型： C/A码 P（Y）码
根据信号通道类型： 多通道 序贯通道 多路复用通道
根据接收信号的频 率：
() 1 L1Pj0， j为 当 0除 和 iT， P 序 i为 列 整 的 T数 是 P L 周 ， 的 P序 期 整 列 的 数 的 长 倍 周 度 外
1. 测距码（续）
• 伪随机噪声码（续）
– 伪随机噪声码
• 可复制性 • 生成方式 • GPS的测距码
– 当前星座：26颗
一、GPS的空间部分（续）
GPS卫星星座（=35 ，=90）
一、GPS的空间部分（续）
• 作用
– 发送导航定位信息 – 其他特殊用途（如通讯、检测核暴等）
二、GPS的控制部分
• 组成：主控站、注入站和监测站。 • 主控站
– 作用：
• 收集各检测站的数据，编制导航电文，监控卫星 状态
• GPS卫星的类型：
– Block Ⅰ（实验卫星） – Block Ⅱ（正式工作卫星） – Block ⅡA（正式工作卫星） – Block ⅡR（正式工作卫星） – Block ⅡF（正式工作卫星）

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五、GPS典型操作
5.1 参数的设定
5、用鼠标键将光标移动到“存储”按钮上，并垂 直按下鼠标键，完成修改。
（二）地图基准的设定 • 1、在“单位”设置页面，上下移动鼠标键，将
光标移动到“地图基准”处。 • 2、垂直按下鼠标键，在列表中选择“User”
，并按下鼠标键确认。 • 3、在出现的参数输入页面中，用鼠标键输入相
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二、GPS应用中常见的几种坐标系统 2.3 1980年国家大地坐标系
• 1980年国家大地坐标系(C—80) ：又称西安80坐标系 ，其坐标原点在我国的陕西省泾阳县，目前我国新版的 地形图基本上采用的就是西安80坐标系。
11Hale Waihona Puke 三、6度带、3度带、中央经线
• 6度带：1∶2.5万及1∶5万的地 形图采用6度分带投影，即经差 为6度，从零度子午线开始，自 西向东每个经差6度为一投影带 ，全球共分60个带，用1，2，3 ，4，5，……表示．即东经0～6 度为第一带，其中央经线的经度 为东经3度，东经6～12度为第 二带，其中央经线的经度为9度
航路点和航线，高级一点的还可以下载电子地图； • 7.其他有用功能：a.查询任何地点、任何时间的太阳或
月亮的位置，太阳月亮的升降时间；b.查询任何地点的 最佳钓鱼时间；c.计算任何形状的平面面积(只需沿周边 走一遍)。
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二、GPS应用中常见的几种坐标系统
• WGS-84大地坐标系 • 1954年北京坐标系(BJ—54) • 1980 年 国 家 大 地 坐 标 系 (C—
GPS的使用方法 及在林业领域的应用
201张3年秀玲02月
总述
• 近几年GPS技术在林业工作中的应用越来越广泛 ,特别是在林业重点工程，如:退耕还林工程、三 北工程、公益林管护及一些国债项目的规划设计 中发挥了非常重要的作用，成为广大林业工作者 田间地头手中的日常工具。 GPS能够快速、高 效、准确地提供点、线、面要素的精密坐标，它 的主要功能有:定位、存点、导航、设计航线、 保存航迹和测量面积，这样就大大提高了工作效 率,保证了规划设计的准确性。

《GPS原理及其应用》 PPT课件
CONTENTS
目录
• GPS概述 • GPS原理 • GPS应用 • GPS发展趋势与挑战
CHAPTER
01
GPS概述
GPS定义
全球定位系统（GPS）是一种基于空 间的无线电导航系统，它利用一系列 卫星发送的信号来确定地球上任何位 置的三维坐标。
GPS通过接收来自至少四个卫星的信 号，计算出接收机至每个卫星的距离 ，再结合各卫星所处的位置信息，通 过计算确定接收机的具体位置。
误差来源与消除
误差来源
主要包括信号传播误差、接收机误差和卫星 误差等。
大气误差
包括电离层和对流层延迟，可通过模型修正 和差分技术消除。
多路径效应
由于信号反射引起的误差，可通过抗多路径 天线和差分技术减小。
接收机误差
包括时钟误差和定位算法误差，可通过选用 高性能的接收机和差分技术改善。
CHAPTERGPS发展历程Fra bibliotek1958年
美国海军开始研发名为 “子午仪”的卫星导航
系统。
1964年
子午仪系统投入使用， 主要用于军事和民用导
航。
1973年
美国国防部将子午仪系 统升级为全球定位系统 （GPS），并开始部署
更多的卫星。
1995年
GPS实现全球覆盖，并 向民用领域开放。
GPS系统组成
01
空间部分
由24颗卫星组成，其中21颗为工作卫星，3颗为备用卫星。这些卫星分
发展前景
未来GPS将继续在导航、定位、测量等领域发挥重要作用， 同时随着技术的进步和应用需求的增加，GPS将不断升级和 完善，提高定位精度、抗干扰能力、多模融合等方面的性能 。
THANKS