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卫星导航定位技术的发展

  一、卫星导航定位技术的概念

 

  卫星导航定位技术是利用人造地球卫星进行点位测量的技术。具体地讲就是接收导航卫星发送的导航定位信号,并以导航卫星作为动态已知点,实时地测定运动载体的在航位置和速度,进而完成导航定位。

 

  二、卫星导航定位技术发展的三个阶段

 

  1、卫星三角测量定位

 

  20世纪60—70年代,人造地球卫星仅仅作为一种空间的观测目标,由地面观测站对它进行观测建立卫星三角网或卫星测距网。观测卫星的方法有:

 

  ——卫星照像观测:它是在地面站上,以恒星为背景,拍摄卫星发出的闪光或卫星反射的太阳光,根据底片上卫星和恒星影像的位置以及拍摄时刻,经过底片处理和归算,可求出拍摄瞬间卫星所在的空间方向。现已很少使用。

 

  ——卫星激光测距:卫星激光测距是由安置在地面站的激光测距仪向卫星发射激光脉冲,并接收由卫星反射镜反射回来的脉冲,测量脉冲往返传播时间,从而计算测站至卫星的距离。

 

  ——优点:对卫星的几何观测能够解决用常规大地测量技术难以实现的远距离陆地 -海岛联测定位的问题。

 

  ——缺点:受卫星可见条件及天气的影响,费时费力,不仅定位精度低,而且不能测得点位的地心坐标。获得的是相对坐标系。

 

  2、卫星多普勒定位

 

  ——利用多普勒卫星定位技术进行测速、定位的卫星导航系统,叫做子午卫星导航系统。

 

  ——20世纪50年代末期,美国开始研制。20世纪70年代,卫星多普勒定位技术迅速兴起。

 

  ——卫星多普勒频移测量定位的基本原理是以多普勒效应为基础。装在卫星上的无线电发射机连续发射电磁波信号,地面站上的多普勒接收机,接收卫星通过时所发射的电磁波信号,并将观测到的多普勒频移个数记录下来,利用多普勒定位基本关系式可推求出卫星位置或地面站位置。

 

  ——多普勒定位优点:具有经济快速、精度均匀、不受天气和时间的限制等。只要在测点上能收到从子午卫星上发来的无线电信号,便可获得测站点的三维地心坐标。

 

  ——缺限:1)比如卫星少、不能实时定位,一台接收机需观测15次合格的卫星通过,才能使单点定位精度达10m左右。2)卫星轨道低(平均高度1070km),难以精密定轨。

 

  ——70年代中期,我国开始引进多普勒接收机,进行了西沙群岛的大地测量基准联测。国家测绘局和总参测绘局联合测设了全国卫星多普勒大地网,石油和地质勘探部门也在西北地区测设了卫星多普勒定位网。

 

  ——在美国子午卫星导航系统(NNSS, 6颗卫星)建立的同时,前苏联也于1965年开始建立了一个卫星导航系统(CICADA,有12颗所谓的宇宙卫星)。

 

  3、全球卫星导航定位系统

 

  该系统具有全天候、全球性和高精度的连续导航与定位功能。

 

  主要运行和再建系统有:GPS卫星全球定位系统;GLONASS卫星全球导航系统;北斗卫星导航系统;建设中的Galileo卫星导航系统。