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第一章绪论1.1GPS卫星定位技术的发展1.1.1早期卫星定位技术通过地面已知点观测卫星，建立卫星三角网和卫星测距网，在以卫星为已知点进行岛屿定位联测。缺点:天气影响,费时费力,非地心坐标,精度低，点位精度5m。1.1.2子午卫星导航系统的应用及其缺陷20世纪50年代末，美国，多普勒卫星定位、测速，子午卫星导航系统（NNSS）。优点：经济快速、精度均匀、不受天气和时间限制，只要接收到卫星的无线电信号多普勒接收机地面接收定位，地心坐标。苏联：1965年建立CICADA，宇宙卫星。12颗卫星。缺点：6颗卫星，通过南北极，卫星少，实时性差，定位精度低（卫星轨道1070km，难以精密定轨，电频低（400MHz和150MHz，难以补偿电离层效应影响），单点10m，联测相对定位0.5m，观测时间长（一两天观测时间）不能连续定位。1.1.3GPS全球定位系统1973年12月美国陆海空三军联合研制，200亿美元英文“GlobalPositioningSystem”特点：全能型（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性，提供精密的三维坐标、速度和时间。组成：卫星星座、地面控制和监测站、用户设备发展阶段：方案论证（1974-1978年），系统论证（1979-1987年），生产实验（1988-1993）基本参数：21+3,6，20200km，55，频率1575.42MHz和1227.60MHz，周期：11h58min，供电系统：太阳能电池和镉镍蓄电池。性能：任何地点高度角15以上，最少6颗，最多9颗，绝对定位米级，联测定位毫米级，寿命为7年半。面对市场竞争：2000年民用，2003年增加L2，2006年增加L3=1176.45MHz，实施广域增强系统和局域增强系统。1.1.4GLONASS卫星系统发展过程：1982-1996，13年,24+1系统组成：空间卫星星座，地面控制，用户设备。空间卫星星座：24+1，3,19100km，轨道面夹角120，轨道倾角8.64，每个轨道8颗，19100km，11h15min44s。信号：L1,L2。L1民用，L1和L2军用，铯原子钟2.地面控制系统：GCS（地面控制站组）：系统控制中心，CTS（指令跟踪站，测距跟踪）3.用户设备：接收机。接收机内计算机对所有输入的数据处理并计算坐标分量、速度、矢量的三个分量和时间。联合接收机的优点4.GLONASS使用政策：民用，免费，精度，目前状况。5.GLONASS系统现代化计划两步实施：第一步实施：（1）2004年GLONASS-M，7-8年（2）改进地面测控站的设施（3）民用频率由1个增加到2个（4）位置精度提高10-15m，定时精度提高到20-30ns，测速精度提高到0.01m/s。第二步实施：第三代GLONASS-K卫星，寿命10年，第三个信号，频率为1201.74-1208.51MHz2015年开始研发GLONASS-KM卫星6.双定位系统的优越性数量，效率，定位可靠性和精度1.1.5伽利略全球导航卫星系统1.概述计划2000-2008一直未实施2008年2颗卫星2008-2013，建成，与GPS和GLONASS数据兼容。免费信号，付费信号。精度是GPS10倍，达6m。2.系统组成：空间星座部分，地面监控部分，服务部分和用户部分。基本参数：三个轨道面，30+1颗卫星，23616km，56，一周约14h，寿命20年，重量680kg，功耗1.6kw，每颗上装氢钟和铷钟各两台，一台启用，其余备用。4个频段的信号，每颗卫星有公共信号和专用信号和SAR信号收发器，多波段，多服务，多用途3.地面控制系统与服务：30监测站（测距定轨、时间同步、设备监控）；5个遥测、遥控和跟踪站（控制卫星）；5个注入站（注入导航定位数据）；2个控制中心：负责卫星星座控制、原子钟同步、所有内部和外部数据完好性信号处理、分发；一个互联的高性能通信网络。4.用户部分。三种接收机。5.系统服务部分。（1）单独系统运行单频双频商业服务生命安全服务公共管制服务（国防、执法）（2）与其他系统组合运行服务监测求救信号GPS+GLONASS+GALILEO组合服务1.1.6北斗导航定位北斗系统是中国自行研制的，系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于20m，授时精度优于100ns，与其它导航系统兼容。2007年4月14日4时11分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将一颗北斗导航卫星送入太空。2009年4月15日零时16分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，成功将第2颗北斗导航卫星送入预定轨道。2010年1月17日0时12分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，成功将第三颗北斗导航卫星送入预定轨道。2010年6月2日晚23时53分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，将第四颗北斗导航卫星成功送入太空预定轨道。2010年8月1日5时30分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功发射第五颗北斗导航卫星。这是一颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO卫星），也是中国连续发射的第3颗北斗导航系统组网卫星。此次发射的卫星及其运载火箭分别由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院和中国运载火箭技术研究院研制。本次卫星发射也是中国“长征”系列运载火箭第126次航天飞行。北京时间2010年11月1日0时26分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭成功将第六颗北斗导航卫星送入太空，这是我国连续发射的第4颗北斗导航系统组网卫星。北京时间2010年12月18日4时20分，我国在西昌卫星发射中心使用“长征三号甲”运载火箭，成功将第7颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。至此，2010年我国共进行了15次成功发射，创历史新高，而这样的发射密度在国际上与美俄相当。第七颗北斗导航卫星是一颗倾斜地球同步轨道卫星，也是我国连续发射的第5颗北斗导航系统组网卫星。第七颗北斗导航卫星的成功发射，表明北斗卫星导航系统组网建设正按计划顺利推进，今后几年将持续进行组网发射。我国自主卫星导航系统建设进入新的发展阶段。这颗卫星将与2010年发射的5颗导航卫星共同组成“3+3”基本系统（即3颗GEO卫星加上3颗IGSO卫星），在轨验证和系统联调后，将具备向我国大部分地区提供初始服务的条件。这次发射的卫星和火箭分别由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院和中国运载火箭技术研究院研制。这是长征系列运载火箭的第137次飞行。静止轨道卫星：又称24小时轨道，指的是轨道平面与赤道平面重合，卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期（23小时56分4秒），且方向亦与之一致，即卫星与地面的位置相对保持不变，故这种轨道又称为静止卫星轨道。一般用作通讯、气象等方面。IGSO，倾斜地球同步轨道(InclinedGeosynchronousSatelliteOrbit)。24小时地球同步轨道,即所谓的大“8”字形轨道,中心位于赤道某设定的经度上,高度与地球静止轨道卫星相同,卫星星下点24小时轨迹在本服务区内南北来回运动,也是一种利用效率较高的区域星座,介于GEO和MEO之间。中地球轨道（MediumEarthOrbit，简写为MEO），是位于低地球轨道（2,000千米（1,243英里））和地球静止轨道（35,786千米（22,236英里））之间的人造卫星运行轨道。2011年4月10日4时47分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将第8颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。据了解，这是2011年北斗导航系统组网卫星的第一次发射，同时也是我国“十二五”期间的首次航天发射。2011年7月27日5时44分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将第九颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道，这是北斗导航系统组网的第四颗倾斜地球同步轨道卫星。这次北斗导航卫星的成功发射，标志着我国北斗区域卫星导航系统建设又迈出了坚实一步。2011年12月2日清晨5时07分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，将中国第十颗北斗导航卫星成功送入太空预定转移轨道。这是中国北斗卫星导航系统组网的第五颗倾斜地球同步轨道卫星。按照“三步走”的发展战略，我国还将陆续发射多颗组网导航卫星，不断提升系统服务性能，扩大覆盖区域，完成北斗区域卫星导航系统建设。2020年左右，将建成由30余颗卫星组成的北斗全球卫星导航系统，提供覆盖全球的高精度、高可靠的定位、导航和授时服务。2012年2月25日凌晨0时12分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，将第十一颗北斗导航卫星成功送入太空预定转移轨道。这是一颗地球静止轨道卫星，也是中国2012年发射的首颗北斗导航系统组网卫星。这是中国“长征”系列运载火箭第158次航天飞行。2012年4月30日，北京时间凌晨4时50分，中国在西昌卫星用“长征三号乙”运载火箭将中国第十二、第十三颗北斗导航系统组网卫星顺利送入太空预定地球同步转移轨道。2012年9月19日3时10分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，采用一箭双星方式，成功将第十四颗和第十五颗北斗导航卫星发射升空并送入预定转移轨道。这2012年10月25日23时33分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”火箭，成功将第16颗北斗导航卫星送入预定轨道。至此，我国北斗导航工程区域组网顺利完成。日期火箭卫星轨道使用状况系统世代2000.10.31CZ-3AY5北斗-1A废弃卫星轨道停止工作北斗一号2000.12.21CZ-3AY6北斗-1B废弃卫星轨道停止工作2003.5.25CZ-3AY7北斗-1C地球静止轨道85.3°E正常2007.2.3CZ-3AY12北斗-1D废弃卫星轨道失效2007.4.14CZ-3AY13北斗-M1中地球轨道~21500km正常，测试星北斗二号2009.4.15CZ-3CY3北斗-G235594x36036km漂移失效2010.1.17CZ-3CY2北斗-G1地球静止轨道140°E正常2010.6.2CZ-3CY4北斗-G3地球静止轨道84°E正常2010.8.1CZ-3AY16北斗-I1倾斜地球同步轨道倾角55°正常2010.11.1CZ-3CY5北斗-G4地球静止轨道160°E正常2010.12.18CZ-3AY18北斗-I2倾斜地球同步轨道倾角55°正常2011.4.10CZ-3AY19北斗-I3倾斜地球同步轨道倾角55°正常2011.7.27CZ-3AY17北斗-I4倾斜地球同步轨道倾角55°正常2011.12.2CZ-3AY23北斗-I5倾斜地球同步轨道倾角55°正常2012.2.25CZ-3CY6北斗-G5地球静止轨道58.5°E正常2012.4.30CZ-3BY14北斗-M3中地球轨道~21500km正常2012.4.30CZ-3BY14北斗-M4中地球轨道~21332km正常2012.9.CZ-3B北斗中地球轨道正常19Y15-M5~21332km2012.9.19CZ-3BY15北斗-M6中地球轨道~21332km正常2012.10.25CZ-3CY北斗-G6地球静止轨道110.5°E2.北斗导航定位系统的组成空，地，用。接收机分类：基本型、通信型、授时型、指挥型3.北斗导航定位原理4.北斗导航优缺点优点：投资少，设备简单，具有导航和通信功能。缺点：不能覆盖两极和赤道，二维主动定位，不提供高程。北斗二号：10m，50ns1.2GPS系统组成GPS三大组成部分：空间部分、地面控制部分、GPS信号接收机1.2.1GPS工作卫星及星座GPS工作卫星的编号：发射先后顺序；PRN；NASA；国际编号；按轨道位置顺序编号。导航定位测量一般采用PRN编号GPS卫星的作用：①用L波段的两个无线载波（19cm和24cm）向广大用户播发导航定位信息。包括：导航电文（卫星位置及工作状态）和伪随机码（PRN）（C/A）