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1.人类最初的导航定位，只能通过石头，树，山脉等作为参照物。2.渐渐发展到天文观测法，即通过天上的太阳月亮星星来判断位置。3.中国四大发明之一的指南针是人类导航领域的一个里程碑定位系统的发展过程无线电导航系统●罗兰--C●Omega（奥米茄）●多卜勒系统卫星定位系统●NNSS子午仪系统●GPS●GLONASS系统●双星导航定位系统（北斗一号）●GNSS加俐略系统无线电导航的发明，使导航系统成为航行中真正可以依赖的工具，因此具有划时代的意义。它具有独立、封闭、全天候等特点，对外界环境依赖性很小。现在，无线电导航仍然在飞机进场着陆、区域性定位中发挥着重要作用。卫星定位的初步构想地球表面70%都是海洋，无法建立永久性静态基准站。由于地球是一个椭球，表面有曲率存在，普通的无线电定位无法满足全球定位的需要。我们可以考虑把基准站搬到太空，即发射通讯卫星，这些卫星以一定的频率和编码向地球发播信号。为保证信号按直线传播，且能穿透电离层(中长波信号遇电离层会被反射)，应选择高频信号。为满足全球覆盖，必须考虑一定数量的卫星，且按一定的轨道面分布。（一）卫星定位测量技术基础林定位中铁二局一、卫星定位技术的发展及现状1、子午卫星导航系统2、GPS全球定位系统3、GLONASS全球导航卫星系统4、GALILEO全球导航卫星系统5、北斗导航定位系统二、卫星定位的基本原理1、概述2、伪距测量3、载波相位测量4、周跳的探测与修复5、绝对定位与相对定位6、实时差分定位三、GPS的应用与技术展望1、在大地控制测量中的应用2、在精密工程测量及变形监测中的应用3、在工程机械施工中的应用4、在交通运输中的应用5、在其他领域的应用四、GPS测量的误差来源及影响1、与GPS卫星有关的误差2、与信号传播有关的误差3、与接收设备有关的误差（二）静态测量技术（三）动态测量（RTK）技术一、卫星定位技术的发展及现状1、子午卫星导航系统1.1概况子午卫星导航系统，又称多普勒卫星定位系统，它是1958年底由美国海军武器实验室开始研制，于1964年建成的“海军导航卫星系统”（NavyNavigationSatelliteSystem）。这是人类历史上诞生的第一代卫星导航系统。1967年7月该系统由军方解密供民间使用。此后用户数量迅速增长，最多达9.5万户，而军方用户最多时只有650个，不足总数的1%，可见因生产需要的民间用户远远大于军方。1.2组成卫星星座由六颗独立轨道的极轨卫星组成，轨道倾角i=90°；卫星运行周期为T=107m；卫星高度约为H=1070km。地面系统地面设有4个卫星跟踪站；1个计算中心；1个控制中心；2个注入站；1个天文台（海军天文台）。1.3性能定轨精度广播星历所预报的卫星位置的切向误差±17m；径向误差±26m；法向误差±8m；精密星历所预报的卫星位置精度为±2m。卫星性能星体直径约为50公分，卫星重量为45～73公斤。卫星信号4.9996MHz基准钟频信号，倍频30和80倍后，形成149.988MHz和399.968MHz的标准信号。定位精度利用广播星历单点定位精度约为10m，观测100次卫星通过后的测量数据平差解算后，可获得精度为3～5m；利用精密星历观测40次卫星通过的测量数据平差解算后，可获得精度为0.5～1m；消除公共误差可提高定位精度，相对定位的精度为0.5m。1.4缺点一次定位所需时间过长，无法满足高速用户的需要定位时连续观测一颗卫星通过的时间一般只有15～18分钟卫星出现时间间隔过长，无法满足连续导航的需要。同一地点两次卫星通过的间隔时间为0.8～1.6h；。没有采用频分、码分、时分等多路接收技术，确定了该系统不能成为连续导航系统。子午卫星导航系统的定位精度偏低卫星轨道低，信号频率较低受电离层影响大，卫星钟频不够稳定。2、GPS全球定位系统2.1概况全球定位系统的全称是：导航卫星测时测距/全球定位系统（NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem），简称GPS。1973年12月，美国国防部批准陆、海、空三军联合研制第二代的卫星导航系统——全球定位系统（GPS）。该系统是以卫星为基础的无线电导航系统，具有全能性（陆地、海洋、航空、航天）、全球性、全天候、连续性、实时性的导航、定位和定时等多种功能。能为各类静止或高速运动的用户迅速提供精密的瞬间三维空间坐标、速度矢量和精确授时等多种服务。GPS计划经历了方案论证（1974～1978年），系统论证（1979～1987年），试验生产（1988～1993年）三个阶段，总投资300亿美元。2.2组成2.3卫星星座24颗卫星（21颗工作卫星+3颗备用卫星），6个近圆形轨道面，高度约20200km，轨道倾斜55，轨道平面升交点赤经相差60，周期约11小时58分2.4控制部分2.5用户部分用户部分即GPS信号接收机，分为天线单元和接收单元两部分。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据；根据这些数据,接收机中的微处理器就可按定位解算方法进行定位计算,计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。2.6特点定位精度高观测时间短测站间无需通视可提供三维坐标操作简便全天候作业功能多，应用广3、GLONASS全球导航卫星系统3.1概况GLONASS全球导航卫星系统1982年底开始由前苏联承建，期间因苏联解体，几经周折最后由俄罗斯于1996年建成全球导航定位系统（GlobalNavigationSatelliteSystem,GLONASS）。该系统与美国的全球定位系统同属于第二代卫星定位系统。3.2组成卫星星座三个独立椭圆轨道，由24颗卫星组成，每个轨道分布8颗卫星，各轨道升交点赤经相差120°；轨道偏心率e=0.01；卫星轨道倾角i=64.8°；卫星运行周期T=11h15m；卫星高度H=19100km；卫星设计使用寿命4.5年，1995年卫星星座形成，经过数据加载、调整和检验，于1996年1月18日整个系统正式运转。地面系统1个系统控制中心（在莫斯科区的Golitsyno-2），1个指令跟踪站（CTS），整个跟踪网络分布于俄罗斯境内。-无海外监控站3.3特点卫星信号两种载波信号，L1载波信号1602～1616MHz(民用)；L2载波信号1246～1256MHz(军用)。卫星之间的识别方法采用频分多址（FDMA），L1频道间隔为0.5625MHz，L2频道间隔为0.4375MHz。测距粗码（C/A码）的码频0.511MHz码长为511比特，重复周期为1ms；P码为精码，尽管前苏联严格保密，但是仍然被英国立茨大学G.R.Lennen博士成功破译。定位精度水平精度：±50～70m；垂直精度：±75m；测速精度：±15cm/s；授时精度：±1μs。3.4运行状况经济问题苏联的解体让GLONASS受到很大影响，正常运行卫星数量大减，卫星平均在轨道上的寿命较短，曾经由于经济困难无力补网。技术问题1．GLONASS工作不稳定，卫星工作寿命较短；2．GLONASS用户设备发展缓慢，生产厂家少，设备体积大而笨重；3．对GPS/GLONASS兼容接收机，需解决两系统的时间和坐标系统问题。；4．2010年12月俄罗斯当地时间５日下午发射的３颗“格洛纳斯-M型全球导航系统导航授时卫星未能进入预定轨道并随即坠入太平洋。目前该系统在轨卫星总数为２６颗，其中２０颗正常工作，４颗正接受技术维护，另有２颗处于“预备役”状态。4、GALILEO（伽利略）全球导航卫星系统4.1概况从1994年欧盟开始对伽利略（GAILILEO）系统方案实施论证以来，2000年欧盟已向世界无线电委员会申请并获准建立伽利略（GAILILEO）系统的L频段的频率资源。2002年3月欧盟15国交通部长一致同意伽利略（GAILILEO）系统的建设。该系统由欧盟各政府和私营企业共同投资（36亿欧元），是将来精度最高的全开放的新一代卫星定位系统。最新报道欧盟要推迟该系统！！！！因资金不足欧盟欲减少伽利略卫星导航系统功能2011-04-0111:10:36来源：国际在线专稿编辑：闫宇国际在线专稿：据瑞士《新苏黎世报》3月31日报道，欧盟“伽利略”卫星导航计划目前已经进行到一定阶段，然而由于项目成本大幅上涨，欧盟各成员国又不愿分担额外增加的资金，欧盟不得不考虑削减伽利略卫星导航系统的一些功能，以节省资金。在31日召开的欧盟交通部长会议上，德国代表卡鲁思-迪特·邵尔勒表示，“我们可能不得不放弃一两项功能”，因为欧盟各成员国不愿分担19亿欧元的资金缺口，目前欧盟委员会正努力压缩该项目的开支，就现阶段来看，“我们已经取得了很大成功”。据悉，此前“伽利略”计划的预估成本为34亿欧元，而今年一月欧盟委员会作出评估称，这个项目需要53亿欧元，比预估成本增加了19亿欧元。另外运营费用也超出计划，原计划每年200到300万欧元，而实际上需要800万欧元，目前的资金可以保证该项目进行到2013年底。（葛文元）4.2组成卫星星座3个独立圆形轨道，30颗卫星（27颗工作，3颗备用）；轨道倾角i=56°；公转周期T=14h23m14s；轨道高度H=23616km。地面系统在欧洲建立2个控制中心；在全球构建监控网。定位精度导航定位精度比目前任何系统都高4.3服务方式按不同用户层次分为免费服务和有偿服务两种级别。免费服务包括：提供L1频率基本公共服务，与现有的GPS民用基本公共服务信号相似，预计定位精度为10m。有偿服务包括：提供附加的L2或L5信号，可为民航等用户提供高可靠性、完好性和高精度的信号服务。系统定义了三种类型的业务：1.开放接入业务（OAS）：向民用用户开放的免费业务2.一类控制接入业务（CAS1）：为商业应用提供有偿服务。3.二类控制接入业务（CAS2）：为安全和军事提供有偿服务。所有这三类服务的精度都优于10m。CAS2可实现水平4m、垂直16m的定位精度。4.4实施计划1994年开始进入方案论证阶段；2003年开始发射两颗试验卫星进入试验阶段；2008年整个伽利略系统建成并投入使用。在计划启动后，欧盟各国为如何分摊启动费用、“谁当领头人”、利益分配等问题，陷入严重内斗，伽利略计划一再被推迟，严重阻碍了系统的开发进度。5、北斗导航定位系统5.1概况简介北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲GALILEO等其他卫星导航系统兼容的终端组成。我国于2000年底（10月31日、12月21日）发射了两颗静止轨道卫星，2003年5月25日发射第三颗卫星，双星导航定位系统“北斗一号”建成。目前中国已成功发射四颗北斗导航试验卫星和七颗北斗导航卫星，将在系统组网和试验基础上，逐步扩展为全球卫星导航系统“北斗二号”。5.2组成卫星星座由3颗同步静止卫星组成（其中1颗在轨备用）；轨道倾角i=0°；公转周期T=24h恒星时；轨道高度H=36000km。地面系统一个中心站、定轨观测网、校准站、测高站5.3特点服务区域：70°～145°E；5°～55°N用户设备：定位收发机的瞬间发射功率较大定位精度：平面精度±20m；垂直精度±10m5.4定位原理地面中心站通过2颗卫星传送测距问询信号，用户回复应答信号。地面中心站可根据用户的应答信号的时差计算出卫地距离，这样以两颗定位卫星为中心以两个卫地距离为半径可作出两个定位球。而两个定位球又和地面交出两个定位圆，用户必定位于两个定位圆相交的两个点上（这两个交点一定是以赤道为对称轴南北对称的）。地面中心站求出用户坐标后，再根据坐标在地面数字高程模型中读出用户高程，进而让卫星转告