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      全球导航卫星应用GNSS的原理和用途
      信息来源: 发布时间:2010年11月11日 【 】 【打印】 【关闭

      开车到一个路不熟悉的地方,怎么办?有GPS车载导航系统。要是没有开车呢,也好办,兜里揣一个带GPS导航功能的手机,装上手机地图,这样也不会迷路。

      GPS即全球定位系统(英语:Global Positioning System),是属于美国建设、维护的卫星导航系统,也是目前应用最广泛的卫星导航系统。今天就来跟大家谈谈卫星导航系统吧。

      全球卫星导航系统(英语:Global Navigation Satellite System,通常简称GNSS)是利用卫星来测量物体位置的系统。已经运行的卫星导航系统除了大家熟知的GPS,还有俄罗斯的全球导航卫星系统(GLONASS)和中国的北斗导航系统。

      GNSS主要由卫星星座、地面控制部分和服务终端三大部分组成。GNSS的卫星星座一般由若干颗卫星组成,卫星轨道也有两种类型,GPS和GLONASS的卫星位于近圆轨道上,我国的北斗卫星位于地球同步轨道上。地面控制部分是维护系统正常运转的地面设施。服务终端就是用户使用的各种接收机设备,如前面的车载GPS系统的GPS部分、手机GPS系统等。

      GNSS导航系统是如何进行导航定位的呢?我们先了解一个测绘学的术语——后方交会,后方交会是根据已知位置确定新位置的常用测量方法。如图1,.我们将测量设备放在一个未知的位置(新点),通过测量到已知点(既知点)距离,可以得出该位置的坐标。

      大家可以看出来,地面上的后方交会测量有很多缺点。一是光电仪器的测量范围很??;二是视线容易被遮挡,观测条件易天气影响;三是测量效率低,移动不方便,不能实时定位。

      有人就想了,要是能把这些已知点放在天上就好了。真是个好主意,于是就有了GNSS,这些已知点就是天上的导航卫星,而需要确定就是地面上接收机的位置。接收机从接收到的卫星信号,可以确定出接收机到卫星之间的距离。但是这里也有个问题,一般情况下,导航卫星是运动着的,如GPS卫星在两万多公里高的轨道上运行,那位置还是已知的吗?不用担心,导航卫星虽然位置实时变化,但它每一个时刻的位置,都可以由卫星信号获得。

      GNSS的用途,除了前面提到的车载导航、手机导航之外,还多着呢。

      在军事上,装备了GNSS的导弹可以精确制导、巡航,实现指哪打哪的功能;

      远洋船舶、飞机上都装有GNSS系统;

      车辆防盗系统里面一个很重要的部分就是GNNS,通过这个设备可以实现对车辆的追踪;

      儿童、老人以及宠物的防走失系统;

      在农业机械上安装GNSS设备,可以实现自动化的精确农业;

      卫星定轨方面,比如CHAMP、GRACE、GOCE这三颗重力卫星都使用了GPS;

      精确定时,在天文台、通信系统基站、电视台、电力系统里实现时间的精确确定和同步;

      在各种勘察测绘、工程施工里,GPS测量占了主角的位置;

      除了上面列举的,只要你想得到,就有GNSS的利用空间。

       

      参考资料来源:

      1. 李征航、黄劲松 《GPS测量与数据处理》 武汉大学出版社 2005

      2. 党亚民等 《全球卫星导航系统原理与应用》 测绘出版社 2007

      3. http://en.wikipedia.org/wiki/Global_navigation_satellite_system

      4. http://en.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System

      (张怀相供稿)

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