教案26(衛(wèi)星導航系統(tǒng) )

一、GPS系統(tǒng)概述(ɡàishù)二、GPS系統(tǒng)組成課題(kètí)二十六、衛(wèi)星導航系統(tǒng)精品資料GPS是NAVSTARglobalpositioningsystem的簡稱，即導航星全球定位系統(tǒng)。利用多顆高軌道衛(wèi)星，測量距離和距離變化率來精確測定(cèdìng)用戶位置、速度和時間等參數(shù)的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。船舶利用GPS接收機進行導航定位，其精度為100米，且使用方便。廣泛應用于遠洋船舶。精品資料一、GPS系統(tǒng)(xìtǒng)概述主要作用(zuòyòng)：二維定位及二維測速；或三維定位三維測速等。優(yōu)點：全球、全天候、實時、高精度定位。缺陷：不能在水下定位；受人為因素影響大。精品資料二、GPS系統(tǒng)(xìtǒng)組成由空間系統(tǒng)(xìtǒng)（導航衛(wèi)星）、地面控制系統(tǒng)(xìtǒng)（地面站）和用戶（導航儀）三部分組成的。1、導航衛(wèi)星精品資料圖8-12GPS系統(tǒng)(xìtǒng)圖精品資料組成：21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星。軌道：6條圓形軌道，每條軌道上均勻分布4顆衛(wèi)星。軌道高度20183km，軌道與天赤道交角為55°。衛(wèi)星繞地球飛行一周需要約12h（約合720min）。在地球上任何地點、任何時刻都可以至少看到5顆衛(wèi)星（最多11顆），其中至少有4顆衛(wèi)星仰角大于7°.5。在地球上觀測每顆衛(wèi)星的時間約為1h，衛(wèi)星每天通過(tōngguò)地球上同一上空的時間約提前4min。精品資料衛(wèi)星作用：接收來自地面站的信息（此信息包括衛(wèi)星編號、衛(wèi)星星歷、環(huán)境情況、時間飄移量、電離層延遲改正等），向用戶發(fā)送導航電文（導航信息）。導航電文發(fā)射：頻率L1=1575.42MHz，L2=1227.60MHz。以連續(xù)編碼脈沖信號的形式(xíngshì)發(fā)射，編碼信號為二進制偽隨機噪聲碼，分為CA碼（CA-clearacquisition）和P碼（P-precision）兩種。GPS時間：GPS衛(wèi)星時間系統(tǒng)采用的時間基準，以主控站的高精度原子鐘作為時間基準。GPS衛(wèi)星：每顆重約845kg，圓柱形，直徑約1.5m，工作壽命約為5～7年。精品資料2、地面站GPS的地面站分為主控站、監(jiān)測站（跟蹤站）、注入站。（1）主控站一個，美國科羅拉多州的斯普林斯綜合航天中心，作用：控制所有地面站的工作；產生GPS的標準(biāozhǔn)時間信號；編制衛(wèi)星星歷、軌道參數(shù)、電離層延時改正、更新衛(wèi)星等。（2）監(jiān)測站有5個，科羅拉多的斯普林斯、太平洋的夏威夷、馬紹爾群島的夸賈林島、印度洋的迪戈加西亞島、南大西洋的阿森松島。作用：跟蹤每一顆衛(wèi)星，收集衛(wèi)星數(shù)據(jù)，送到主控站。精品資料（3）注入(zhùrù)站4個，美國的科得角、南大西洋的阿森松島、太平洋的夸賈林島和印度洋的迪戈加西亞島。作用：每隔8小時向每顆衛(wèi)星注入(zhùrù)一次新的導航信息。精品資料GPS導航儀按其功能分為Z型導航儀、Y型導航儀和X型導航儀。Z型，只能接收CA碼信號，適用于速度(sùdù)較慢的民用船舶。Y型，接收CA碼和P碼信號，適用于航空和軍用船舶。X型，接收CA碼和P碼信號，適用于軍用飛機和船舶。精品資料圖8-13GPS定位(dìngwèi)原理圖精品資料1、GPS導航儀組成及作用（1）接收天線GPS導航儀的接收天線是長約20cm的圓柱形，是一種有源天線，安裝在主桅一定的高度位置。用于接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號。（2）本機本機是一臺GPS導航儀的主體部分，由電路(diànlù)元器件（數(shù)據(jù)輸入、信號放大處理、解碼、數(shù)據(jù)測量計算、數(shù)據(jù)顯示等），數(shù)據(jù)顯示屏幕和操作鍵盤等組成。主要作用是輸入數(shù)據(jù)、對接收信號進行放大處理、解碼、測量計算、顯示數(shù)據(jù)等。（3）電源GPS的電源部分由變壓器和有關電子器件組成，其作用是將船電轉換為天線和本機各部分所需要的電源。有的型號GPS導航儀的電源部分電子器件，直接安放在本機內。精品資料2、GPS導航儀啟動方式GPS導航儀開機方式一般分為冷啟動、熱啟動和重新啟動三種。（1）冷啟動定義：一臺導航儀安裝后第一次開機使用，或停機3個月以上（有的導航儀6個月以上）時再次開機，或停機后位置變化100英里以上（有的導航儀位置變化600nmile以上）時再次開機，稱為冷啟動。方法：導航儀須進行初始化輸入，即需要輸入推算船位經緯度、時間、天線高度、HDOP等數(shù)據(jù)(shùjù)后，導航儀需要搜索衛(wèi)星，重新收集歷書，約30min后，才開始自動定位。冷啟動輸入時間的誤差不應超過15min（有的導航儀要求不超過1h），輸入船位經緯度的誤差不應超過1°（有的導航儀要求不超過10°）。若HDOP數(shù)值范圍為00~99，二維定位（船舶定位）時，一般設定為10。

精品資料（2）熱啟動定義：GPS導航儀關機后，位置變化不超過100英里（有的導航儀不超過600nmile）時或關機日期不超過3個月（有的導航儀不超過6個月）時，且導航儀內保存有衛(wèi)星星歷時的啟動稱為導航儀的熱啟動。方法：不需要向導航儀輸入初始數(shù)據(jù)。接通電源后，最多不超過20min就可以自動定位。（3）日常啟動定義：船舶(chuánbó)在航行或停泊時，GPS導航儀關機后再啟動，稱為導航儀的日常啟動。方法：不需初始化輸入。是GPS導航儀經常的開機方式，開機后馬上就可以自動定位。精品資料3、GPS導航儀主要功能（1）船位計算和顯示(xiǎnshì)功能每隔3s~5s更新一次船位，顯示(xiǎnshì)的船位分為GPS船位和DR（deadreckoning）船位。當設定的HDOP<定位的HDOP時，顯示(xiǎnshì)DR船位。當設定的HDOP>定位的HDOP時，顯示(xiǎnshì)GPS船位。（2）導航功能計算顯示(xiǎnshì)航向、航速；具有偏航報警和到達報警的音響和圖示；計算顯示(xiǎnshì)風流壓差；標繪航跡和航路點。（3）航線設計功能可輸入存儲10條以上航線（route），每條航線可以設定10航路點（waypiont）。計算顯示(xiǎnshì)到某一航路點的航向、距離、到達時間等。

精品資料（4）存儲導航信息可以存儲10個以上重要(zhòngyào)航路點（event），計算航程等。（5）顯示和預報衛(wèi)星的有關信息顯示用于定位的衛(wèi)星編號（SANO）、仰角（ELV）、方位角（AZL）、HDOP、信噪比（S/N）等?？梢灶A報未來衛(wèi)星升出地平線的時間，編號、仰角、方位角等信息。精品資料4、GP-500型導航儀的操作使用GP-500型導