GPS导航的发展史及其结构 - 图文(2)

第1章 绪论

1.1引言

导航的定义是“使运载体或人员从一个地方到另一个地方的科学”。在日常生活中，我们每一个人都会进行某种形式的导航。驱车上班或步行去商店需要我们使用基本的导航技能。对于我们大多数人来说，这些技能需要利用我们的眼睛、常识和地标。然而在一些情况下，需要更精确的知道我们的位置、预期的航向或到达期望目的地所需要的时间。此时，便要用不同于地标的导航装置。这些导航装置也许是一个简单的始终，以确定经过已知距离的速度；或者是汽车的里程表，亿随时保持行驶的距离。其他一些导航装置要发射电子信号，因而更复杂一些。这些导航装置称为无线电导航装置。

20世纪60年代初期，包括国防部、国家航空航天局和交通部在内的几个美国政府机构都对发展用于三维定位的卫星系统产生了兴趣。这些机构认为，最佳系统应具有如下特征：全球覆盖、连续／全天候工作、能为高动态平台提供服务，以及高精度。1969年，国防部长办公室建立了国防导航卫星系统计划，拟将各军种的独立研究工作统一起来，以便形成一个单独的联合使用的系统，。国防部长办公室还建立了导航卫星执行调控小组，它的职责是确定国防导航卫星系统计划成功的可能性和对其开发制定规划。由于这些工作，形成NAVSTAR GPS的概念。NAVSTAR GPS计划是有位于加州E1 Segundo的GPS联合计划办公室制定的，GPS联合计划办公室还在继续管理新卫星、地面控制设备和大多数美国军用用户接受机的研制和生产。NAVSTAR GPS系统如今普遍的简称为GPS。

现在，GPS已经满足20世纪60年代提出的最佳定位系统标准。该系统向具有适当接收设备的全球范围内的用户提供精确、连续的三维位置和速度信息。GPS还广播一种形式的协调世界时。标称的GPS卫星星座有安排在6个轨道面上的24颗卫星组成，每个平面上4颗。一个分布在全世界的地面控制／监视网监视着卫星的健康与状态。这个网络也向卫星上载导航数据和其他数据。由于用户接收机无源工作即只做接收，GPS可以向无限数目的用户提供服务。

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1.2 GPS定位系统技术发展的历史

1957年10月，前苏联成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星，从此，人类跨入了空间科学技术迅速发展的崭新时代，以用卫星进行定位和导航的研究引起了各国军事部门的高度重视。1958年底，美国海军武器实验室着手研制为美国军用舰艇导航服务的卫星导航系统“navy navigation satellite system”,即”海军卫星导航系统“（NNSS）。在该系统中，所有卫星轨道都通过地球的南北两极，卫星的地迹与地球的子午圈重合，故称为 “子午仪卫星导航系统”。1964年1月该系统研制成功，它用于北极星核潜艇的导航定位，并逐步应用于其他各种舰艇的导航定位。1967年7月29日，美国政府宣布“子午仪卫星导航系统”的部分导航电文解密，供民间商业应用，为远洋船舶导航和海上定位服务，随着对子午仪卫星导航系统技术的进一步改善，提高了卫星轨道测定的精度，改进了用户接收机性能。1973年，美国国防部组织海陆空三军，共同研究建立新一代卫星导航系统： “Navigation Satellite Timing and Ranging／Global Positioning System”，即“授时与测距导航系统”，通常简称为“全球定位系统”（GPS）。它是新一代精密卫星定位系统，是现代科学技术迅速发展的结晶。

GPS整个发展计划分为3个阶段实施。

第一阶段为原理方案可行性试验阶段，从1978年到1979年，攻发射了4颗试验卫星，建立了地面跟踪网，研制了地面GPS接收机，对系统的硬件和软件进行了试验，试验结果令人满意。

第二阶段为系统的研制与试验阶段，从1979年到1984年，有陆续发射了7颗试验卫星。第一阶段和第二阶段共发射了11颗试验卫星，这些试验卫星称为第一代卫星。与此同时，研制了各种导航型接收机和侧地型接收机，试验表明，GPS的定位精度大大超过了设计标准。由此证明，GPS计划是成功的。

第三阶段为最后的工程发展与完成阶段。1989年的2月4日，发射了GPS第一颗工作卫星，到1994年3月10日工研制发射了28颗工作卫星。与此同时，不仅研制了高精度导航型接收机，还研制了能对卫星载波信号进行相位测量的定位精度极高的接收机和采用相位差分的GPS载体姿态测量接收机，满足了精密导航与制导等一系列军事目的的要求。 …… 此处隐藏：39字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……