衛(wèi)星式傳感器是什么：衛(wèi)星定位
收藏
查看我的收藏
0
有用+1
已投票
0
衛(wèi)星定位
（定位技術(shù)）
語(yǔ)音
編輯
鎖定
討論
上傳視頻
上傳視頻
本詞條由“科普中國(guó)”科學(xué)百科詞條編寫與應(yīng)用工作項(xiàng)目
審核
。
衛(wèi)星定位系統(tǒng)是一種使用衛(wèi)星對(duì)某物進(jìn)行準(zhǔn)確定位的技術(shù)，它從最初的定位精度低、不能實(shí)時(shí)定位、難以提供及時(shí)的導(dǎo)航服務(wù)，發(fā)展到現(xiàn)如今的高精度GPS全球定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在任意時(shí)刻、地球上任意一點(diǎn)都可以同時(shí)觀測(cè)到4顆衛(wèi)星，以便實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、定位、授時(shí)等功能。衛(wèi)星定位可以用來(lái)引導(dǎo)飛機(jī)、船舶、車輛、以及個(gè)人，安全、準(zhǔn)確地沿著選定的路線，準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目的地。衛(wèi)星定位還可以應(yīng)用到手機(jī)追尋等功能中。
[1]
中文名
衛(wèi)星定位
外文名
Satellite Positioning
適用學(xué)科
GPS測(cè)量原理應(yīng)用
應(yīng)用領(lǐng)域
測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)
定 義
衛(wèi)星定位技術(shù)是利用人造地球衛(wèi)星進(jìn)行點(diǎn)位測(cè)量的技術(shù)
主要應(yīng)用
陸地應(yīng)用、海洋應(yīng)用等
目錄
1
發(fā)展及定義
2
系統(tǒng)組成
3
原理
4
應(yīng)用
5
發(fā)展
衛(wèi)星定位發(fā)展及定義
編輯
語(yǔ)音
衛(wèi)星定位技術(shù)是利用人造地球衛(wèi)星進(jìn)行點(diǎn)位測(cè)量的技術(shù)。早期，人造地球衛(wèi)星僅僅作為一種空間的觀測(cè)目標(biāo)，這種對(duì)衛(wèi)星的幾何觀測(cè)能夠解決用常規(guī)大地測(cè)量難以實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)距離陸地海島聯(lián)測(cè)定位的問(wèn)題。但是這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不僅定位精度低，而且不能測(cè)得點(diǎn)位的地心坐標(biāo)。
[2]
20世紀(jì)50年代末期美國(guó)研制的子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（NNSS）為GPS的前身，用5到6顆衛(wèi)星組成的星網(wǎng)工作，每天最多繞過(guò)地球13次，但無(wú)法給出高度信息，在定位精度方面也不盡如人意。但子午儀系統(tǒng)使得研發(fā)部門對(duì)衛(wèi)星定位取得了初步的經(jīng)驗(yàn)，并驗(yàn)證了由衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行定位的可行性，為GPS系統(tǒng)的研制埋下了鋪墊，它開(kāi)創(chuàng)了海空導(dǎo)航的新時(shí)代，揭開(kāi)了衛(wèi)星大地測(cè)量學(xué)的新篇章。
[2]
由于衛(wèi)星定位顯示出在導(dǎo)航方面的巨大優(yōu)越性及子午儀系統(tǒng)存在的衛(wèi)星少、不能實(shí)時(shí)定位、間隔時(shí)間與觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、不能提供實(shí)時(shí)定位和導(dǎo)航服務(wù)、精度較低等問(wèn)題，美國(guó)海陸空三軍及民用部門都感到迫切需要一種新的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。為此，美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室（NRL）提出了名為Tinmation的用12到18顆衛(wèi)星組成km高度的全球定位網(wǎng)計(jì)劃，并于67年、69年和74年各發(fā)射了一顆試驗(yàn)衛(wèi)星，在這些衛(wèi)星上初步試驗(yàn)了原子鐘計(jì)時(shí)系統(tǒng)，這是GPS系統(tǒng)精確定位的基礎(chǔ)。而美國(guó)空軍則提出了621-B的以每星群4到5顆衛(wèi)星組成3至4個(gè)星群的計(jì)劃，這些衛(wèi)星中除1顆采用同步軌道外，其余的都使用周期為24h的傾斜軌道。該計(jì)劃以偽隨機(jī)碼（PRN）為基礎(chǔ)傳播衛(wèi)星測(cè)距信號(hào)，即使當(dāng)信號(hào)密度低于環(huán)境噪聲的1%時(shí)也能將其檢測(cè)出來(lái)。偽隨機(jī)碼的成功運(yùn)用是GPS系統(tǒng)得以取得成功的一個(gè)重要基礎(chǔ)。由于同時(shí)研制兩個(gè)系統(tǒng)會(huì)造成巨大的費(fèi)用，且這兩個(gè)計(jì)劃都是為了提供全球定位而設(shè)計(jì)的，因此在1973年，美國(guó)國(guó)防部將兩者合二為一，并由國(guó)防部牽頭的衛(wèi)星導(dǎo)航定位聯(lián)合計(jì)劃局（JPO）領(lǐng)導(dǎo)，還將辦事機(jī)構(gòu)設(shè)立在洛杉磯的空軍航天處。該機(jī)構(gòu)成員眾多，包括美國(guó)陸軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)、交通部、國(guó)防制圖局、北約和澳大利亞的代表。
衛(wèi)星定位工作原理
全球定位系統(tǒng)（GPS）是20世紀(jì)70年代由美國(guó)陸海空三軍聯(lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、 全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，是美國(guó)獨(dú)霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經(jīng)過(guò)20余年的研究實(shí)驗(yàn)，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆GPS衛(wèi)星星座才布設(shè)完成。全球定位系統(tǒng)是一個(gè)由覆蓋全球的24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)可以保證在任意時(shí)刻，地球上任意一點(diǎn)都可以同時(shí)觀測(cè)到4顆衛(wèi)星，以保證衛(wèi)星可以采集到該觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度和高度，以便實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、定位、授時(shí)等功能。這項(xiàng)技術(shù)可以用來(lái)引導(dǎo)飛機(jī)、船舶、車輛以及個(gè)人，安全、準(zhǔn)確地沿著選定的路線，準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目的地。
衛(wèi)星定位系統(tǒng)組成
編輯
語(yǔ)音
（1）美國(guó)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
美國(guó)GPS
GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三部分組成：空間部分——GPS星座；地面控制部分——地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分——GPS 信號(hào)接收機(jī)。空間部分GPS的空間部分是由24 顆工作衛(wèi)星組成，它位于距地表20 200km的上空，均勻分布在6 個(gè)軌道面上（每個(gè)軌道面4 顆），軌道傾角為55°。此外，還有4 顆有源備份衛(wèi)星在軌運(yùn)行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可觀測(cè)到4 顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖象。這就提供了在時(shí)間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰ΑPS 衛(wèi)星產(chǎn)生兩組電碼，一組稱為C/A 碼，一組稱為P 碼（Procise Code MHz)，P 碼因頻率較高，不易受干擾，定位精度高，因此受美國(guó)軍方管制，并設(shè)有密碼，一般民間無(wú)法解讀，主要為美國(guó)軍方服務(wù)。C/A 碼人為采取措施而刻意降低精度后，主要開(kāi)放給民間使用。地面部分地面控制部分由一個(gè)主控站、5 個(gè)全球監(jiān)測(cè)站和3 個(gè)地面控制站組成。監(jiān)測(cè)站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測(cè)量到所有可見(jiàn)衛(wèi)星的接受機(jī)。監(jiān)測(cè)站將取得的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，包括電離層和氣象數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)初步處理后，傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測(cè)站收集跟蹤數(shù)據(jù)，計(jì)算出衛(wèi)星的軌道和時(shí)鐘參數(shù)，然后將結(jié)果送到3 個(gè)地面控制站。地面控制站在每顆衛(wèi)星運(yùn)行至上空時(shí)，把這些導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對(duì)每顆GPS 衛(wèi)星每天一次，并在衛(wèi)星離開(kāi)注入站作用范圍之前進(jìn)行最后的注入。如果某地面站發(fā)生故障，那么在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息還可用一段時(shí)間，但導(dǎo)航精度會(huì)逐漸降低。設(shè)備部分
歐洲“伽利略”定位系統(tǒng)
用戶設(shè)備部分即GPS 信號(hào)接收機(jī)，其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)后，即可測(cè)量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率，解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)中的微處理計(jì)算機(jī)就可按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。接收機(jī)硬件和機(jī)內(nèi)軟件以及GPS 數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成完整的GPS 用戶設(shè)備。GPS 接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩部分。接收機(jī)一般采用機(jī)內(nèi)和機(jī)外兩種直流電源。設(shè)置機(jī)內(nèi)電源的目的在于更換外電源時(shí)不中斷連續(xù)觀測(cè)。在用機(jī)外電源時(shí)機(jī)內(nèi)電池自動(dòng)充電。關(guān)機(jī)后，機(jī)內(nèi)電池為RAM存儲(chǔ)器供電，以防止數(shù)據(jù)丟失。各種類型的接受機(jī)體積越來(lái)越小，重量越來(lái)越輕，便于野外觀測(cè)使用。GPS定位技術(shù)具有高精度、高效率和低成本的優(yōu)點(diǎn)，使其在各類大地測(cè)量控制網(wǎng)的加強(qiáng)改造和建立以及在公路工程測(cè)量和大型構(gòu)造物的變形測(cè)量中得到了較為廣泛的應(yīng)用。（2）歐洲“伽利略”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
俄羅斯GLONASS衛(wèi)星定位系統(tǒng)
共由30顆中高度圓軌道衛(wèi)星組成，其中27顆為工作衛(wèi)星，3顆為候補(bǔ)；軌道高度為公里，位于3個(gè)傾角為56度的軌道平面內(nèi)，最高精度小于1米，主要為民用。在2005年12月28日首顆實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星成功發(fā)射，2008年前開(kāi)通定位服務(wù)。（3）俄羅斯GLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)量：24顆衛(wèi)星組成； 精度：10米左右； 用途：軍民兩用； 進(jìn)展：2007年已有17顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行，計(jì)劃2008年全部部署到位。（4）中國(guó)“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 數(shù)量：3顆衛(wèi)星組成，2顆為工作衛(wèi)星，1顆為備用衛(wèi)星；用途為軍民兩用。前兩顆衛(wèi)星分別于2000年和2003年發(fā)射成功。2012年12月27日，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式運(yùn)行。
[3]
中國(guó)“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
[4]
衛(wèi)星定位原理
編輯
語(yǔ)音
GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置。要達(dá)到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時(shí)鐘所記錄的時(shí)間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過(guò)紀(jì)錄衛(wèi)星信號(hào)傳播到用戶所經(jīng)歷的時(shí)間，再將其乘以光速得到（由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶與衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，而是偽距（PR）：當(dāng)GPS衛(wèi)星正常工作時(shí)，會(huì)不斷地用1和0二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)碼（簡(jiǎn)稱偽碼）發(fā)射導(dǎo)航電文。GPS系統(tǒng)使用的偽碼一共有兩種，分別是民用的C/A碼和軍用的P(Y）碼。C/A碼頻率1.023MHz，重復(fù)周期一毫秒，碼間距1微秒，相當(dāng)于300m；P碼頻率10.23MHz，重復(fù)周期266.4天，碼間距0.1微秒，相當(dāng)于30m。而Y碼是在P碼的基礎(chǔ)上形成的，保密性能更佳。導(dǎo)航電文包括衛(wèi)星星歷、工作狀況、時(shí)鐘改正、電離層時(shí)延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛(wèi)星信號(hào)中解調(diào)制出來(lái)，以50b/s調(diào)制在載頻上發(fā)射的。導(dǎo)航電文每個(gè)主幀中包含5個(gè)子幀每幀長(zhǎng)6s。前三幀各10個(gè)字碼；每三十秒重復(fù)一次，每小時(shí)更新一次。后兩幀共b。導(dǎo)航電文中的內(nèi)容主要有遙測(cè)碼、轉(zhuǎn)換碼、第1、2、3數(shù)據(jù)塊，其中最重要的則為星歷數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶接受到導(dǎo)航電文時(shí)，提取出衛(wèi)星時(shí)間并將其與自己的時(shí)鐘做對(duì)比便可得知衛(wèi)星與用戶的距離，再利用導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā)射電文時(shí)所處位置，用戶在WGS-84大地坐標(biāo)系中的位置速度等信息便可得知。可見(jiàn)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星部分的作用就是不斷地發(fā)射導(dǎo)航電文。然而，由于用戶接受機(jī)使用的時(shí)鐘與衛(wèi)星星載時(shí)鐘不可能總是同步，所以除了用戶的三維坐標(biāo)x、y、z外，還要引進(jìn)一個(gè)Δt即衛(wèi)星與接收機(jī)之間的時(shí)間差作為未知數(shù)，然后用4個(gè)方程將這4個(gè)未知數(shù)解出來(lái)。所以如果想知道接收機(jī)所處的位置，至少要能接收到4個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)。GPS接收機(jī)可接收到可用于授時(shí)的準(zhǔn)確至納秒級(jí)的時(shí)間信息；用于預(yù)報(bào)未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)衛(wèi)星所處概略位置的預(yù)報(bào)星歷；用于計(jì)算定位時(shí)所需衛(wèi)星坐標(biāo)的廣播星歷，精度為幾米至幾十米（各個(gè)衛(wèi)星不同，隨時(shí)變化）；以及GPS系統(tǒng)信息，如衛(wèi)星狀況等。GPS接收機(jī)對(duì)碼的量測(cè)就可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，由于含有接收機(jī)衛(wèi)星鐘的誤差及大氣傳播誤差，故稱為偽距。對(duì)0A碼測(cè)得的偽距稱為UA碼偽距，精度約為20米左右，對(duì)P碼測(cè)得的偽距稱為P碼偽距，精度約為2米左右。GPS接收機(jī)對(duì)收到的衛(wèi)星信號(hào)，進(jìn)行解碼或采用其它技術(shù)，將調(diào)制在載波上的信息去掉后，就可以恢復(fù)載波。嚴(yán)格而言，載波相位應(yīng)被稱為載波拍頻相位，它是收到的受多普勒頻 移影響的衛(wèi)星信號(hào)載波相位與接收機(jī)本機(jī)振蕩產(chǎn)生信號(hào)相位之差。一般在接收機(jī)鐘確定的歷元時(shí)刻量測(cè)，保持對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤，就可記錄下相位的變化值，但開(kāi)始觀測(cè)時(shí)的接收機(jī)和衛(wèi)星振蕩器的相位初值是不知道的，起始?xì)v元的相位整數(shù)也是不知道的，即整周模糊度，只能在數(shù)據(jù)處理中作為參數(shù)解算。相位觀測(cè)值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相對(duì)定位、并有一段連續(xù)觀測(cè)值時(shí)才能使用相位觀測(cè)值，而要達(dá)到優(yōu)于米級(jí)的定位 精度也只能采用相位觀測(cè)值。按定位方式，GPS定位分為單點(diǎn)定位和相對(duì)定位（差分定位）。單點(diǎn)定位就是根據(jù)一臺(tái)接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定接收機(jī)位置的方式，它只能采用偽距觀測(cè)量，可用于車船等的概略導(dǎo)航定位。相對(duì)定位（差分定位）是根據(jù)兩臺(tái)以上接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定觀測(cè)點(diǎn)之間的相對(duì)位置的方法，它既可采用偽距觀測(cè)量也可采用相位觀測(cè)量，大地測(cè)量或工程測(cè)量均應(yīng)采用相位觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位。在GPS觀測(cè)量中包含了衛(wèi)星和接收機(jī)的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應(yīng)等誤差，在定位計(jì)算時(shí)還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響，在進(jìn)行相對(duì)定位時(shí)大部分公共誤差被抵消或削弱，因此定位精度將大大提高，雙頻接收機(jī)可以根據(jù)兩個(gè)頻率的觀測(cè)量抵消大氣中電離層誤差的主要部分，在精度要求高，接收機(jī)間距離較遠(yuǎn)時(shí)（大氣有明顯差別），應(yīng)選用雙頻接收機(jī)。全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星的定時(shí)信號(hào)提供緯度、經(jīng)度和高度的信息，精確的距離測(cè)量需要精確的時(shí)鐘。因此精確的GPS接受器就要用到相對(duì)論效應(yīng)。準(zhǔn)確度在30米之內(nèi)的GPS接受器就意味著它已經(jīng)利用了相對(duì)論效應(yīng)。華盛頓大學(xué)的物理學(xué)家Clifford M. Will詳細(xì)解釋說(shuō)：“如果不考慮相對(duì)論效應(yīng)，衛(wèi)星上的時(shí)鐘就和地球的時(shí)鐘不同步。”相對(duì)論認(rèn)為快速移動(dòng)物體隨時(shí)間的流逝比靜止的要慢。Will計(jì)算出，每個(gè)GPS衛(wèi)星每小時(shí)跨過(guò)大約1.4萬(wàn)千米的路程，這意味著它的星載原子鐘每天要比地球上的鐘慢7微秒。而引力對(duì)時(shí)間施加了更大的相對(duì)論效應(yīng)。大約2萬(wàn)千米的高空，GPS衛(wèi)星經(jīng)受到的引力拉力大約相當(dāng)于地面上的四分之一。結(jié)果就是星載時(shí)鐘每天快45微秒， GPS要計(jì)入共38微秒的偏差。Ashby解釋說(shuō)：“如果衛(wèi)星上沒(méi)有頻率補(bǔ)償，每天將會(huì)增大11千米的誤差（這種效應(yīng)實(shí)事上更為復(fù)雜，因?yàn)樾l(wèi)星沿著一個(gè)偏心軌道，有時(shí)離地球較近，有時(shí)又離得較遠(yuǎn)）。由于衛(wèi)星運(yùn)行軌道、衛(wèi)星時(shí)鐘存在誤差，大氣對(duì)流層、電離層對(duì)信號(hào)的影響，以及人為的SA保護(hù)政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。為提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS）技術(shù)，建立基準(zhǔn)站（差分臺(tái)）進(jìn)行GPS觀測(cè)，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)，與觀測(cè)值進(jìn)行比較，從而得出一修正數(shù)，并對(duì)外發(fā)布。接收機(jī)收到該修正數(shù)后，與自身的觀測(cè)值進(jìn)行比較，消去大部分誤差，得到一個(gè)比較準(zhǔn)確的位置。實(shí)驗(yàn)表明，利用差分GPS（DGPS），定位精度可提高到5米。
衛(wèi)星定位應(yīng)用
編輯
語(yǔ)音
全球定位系統(tǒng)的主要用途：①陸地應(yīng)用，主要包括車輛導(dǎo)航、應(yīng)急反應(yīng)、大氣物理觀測(cè)、地球物理資源勘探、工程測(cè)量、變形監(jiān)測(cè)、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、市政規(guī)劃控制等；②海洋應(yīng)用，包括遠(yuǎn)洋船最佳航程航線測(cè)定、船只實(shí)時(shí)調(diào)度與導(dǎo)航、海洋救援、海洋探寶、水文地質(zhì)測(cè)量以及海洋平臺(tái)定位、海平面升降監(jiān)測(cè)等；③航空航天應(yīng)用，包括飛機(jī)導(dǎo)航、航空遙感姿態(tài)控制、低軌衛(wèi)星定軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空救援和載人航天器防護(hù)探測(cè)等。具體應(yīng)用如下：1、船舶遠(yuǎn)洋導(dǎo)航和進(jìn)港引水2、飛機(jī)航路引導(dǎo)和進(jìn)場(chǎng)降落3、汽車自主導(dǎo)航4、地面車輛跟蹤和城市智能交通管理5、緊急救生6、個(gè)人旅游及野外探險(xiǎn)7、個(gè)人通訊終端（與手機(jī)，PDA，電子地圖等集成一體）：電力，郵電，通訊等網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步：準(zhǔn)確時(shí)間的授入、準(zhǔn)確頻率的授入8、測(cè)繪相關(guān)：道路和各種線路放樣、水下地形測(cè)量、地殼形變測(cè)量，大壩和大型建筑物變形監(jiān)測(cè)9、GIS應(yīng)用：工程機(jī)械（輪胎吊，推土機(jī)等）控制、精細(xì)農(nóng)業(yè)在道路工程中的應(yīng)用GPS在道路工程中的應(yīng)用，主要是用于建立各種道路工程控制網(wǎng)及測(cè)定航測(cè)外控點(diǎn)等。隨著高等級(jí)公路的迅速發(fā)展，對(duì)勘測(cè)技術(shù)提出了更高的要求，由于線路長(zhǎng)，已知點(diǎn)少，因此，用常規(guī)測(cè)量手段不僅布網(wǎng)困難，而且難以滿足高精度的要求。國(guó)內(nèi)已逐步采用GPS技術(shù)建立線路首級(jí)高精度控制網(wǎng)，然后用常規(guī)方法布設(shè)導(dǎo)線加密。實(shí)踐證明，在幾十公里范圍內(nèi)的點(diǎn)位誤差只有2厘米左右，達(dá)到了常規(guī)方法難以實(shí)現(xiàn)的精度，同時(shí)也大大提前了工期。GPS技術(shù)也同樣應(yīng)用于特大橋梁的控制測(cè)量中。由于無(wú)需通視，可構(gòu)成較強(qiáng)的網(wǎng)形，提高點(diǎn)位精度，同時(shí)對(duì)檢測(cè)常規(guī)測(cè)量的支點(diǎn)也非常有效。GPS技術(shù)在隧道測(cè)量中也具有廣泛的應(yīng)用前景，GPS測(cè)量無(wú)需通視，減少了常規(guī)方法的中間環(huán)節(jié)，因此，速度快、精度高，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。在汽車導(dǎo)航和交通管理中的應(yīng)用三維導(dǎo)航是GPS的首要功能，飛機(jī)、輪船、地面車輛以及步行者都可以利用GPS導(dǎo)航器進(jìn)行導(dǎo)航。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)是在全球定位系統(tǒng)GPS基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門新型技術(shù)。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)由GPS導(dǎo)航、自律導(dǎo)航、微處理機(jī)、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅(qū)動(dòng)器、LCD顯示器組成。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)與電子地圖、無(wú)線電通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)車輛管理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能。地圖查詢（1）可以在操作終端上搜索目的地位置；（2）可以記錄位置信息并保留，或共享這些位置信息；（3）模糊查詢某個(gè)位置附近的各種信息。路線規(guī)劃（1）GPS導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶設(shè)定的起始點(diǎn)和目的地，自動(dòng)規(guī)劃一條線路。（2）規(guī)劃線路可以設(shè)定是否要經(jīng)過(guò)某些途徑點(diǎn)。（3）規(guī)劃線路可以設(shè)定是否避開(kāi)高速等實(shí)用功能。自動(dòng)導(dǎo)航（1）語(yǔ)音導(dǎo)航：用語(yǔ)音提前向駕駛者提供路口轉(zhuǎn)向，導(dǎo)航系統(tǒng)狀況等行車信息，是導(dǎo)航中最重要的一個(gè)功能，使用戶無(wú)需觀看操作終端，通過(guò)語(yǔ)音提示就可以安全到達(dá)目的地。（2）畫面導(dǎo)航：在操作終端上，會(huì)顯示地圖、車輛位置、行車速度、目的地的距離、規(guī)劃的路線提示、路口轉(zhuǎn)向提示等行車信息。（3）重新規(guī)劃線路：當(dāng)沒(méi)有按規(guī)劃的線路行駛，或者走錯(cuò)路口時(shí)，GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶位置，重新規(guī)劃一條新的線路。衛(wèi)星接收機(jī)GPS衛(wèi)星接收機(jī)種類很多，根據(jù)型號(hào)分為測(cè)地型、全站型、定時(shí)型、手持型、集成型；根據(jù)用途分為車載式、船載式、機(jī)載式、星載式、彈載式。1、按接收機(jī)的用途分類（1）導(dǎo)航型接收機(jī)此類型接收機(jī)主要用于運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航，它可以實(shí)時(shí)給出載體的位置和速度。這類接收機(jī) 一般采用C/A碼偽距測(cè)量，單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位精度較低，一般為±10m，有SA影響時(shí)為±100m。這類接收機(jī)價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，此類接收機(jī)還可以進(jìn)一步分為：車載型——用于車輛導(dǎo)航定位；航海型——用于船舶導(dǎo)航定位；航空型——用于飛機(jī)導(dǎo)航定位。由于飛機(jī)運(yùn)行速度快，因此，在航空上用的接收機(jī) 要求能適應(yīng)高速運(yùn)動(dòng)。星載型——用于衛(wèi)星的導(dǎo)航定位。由于衛(wèi)星的速度高達(dá)7km/s以上，因此對(duì)接收機(jī)的要求更高。（2）測(cè)地型接收機(jī)測(cè)地型接收機(jī)主要用于精密大地測(cè)量和精密工程測(cè)量。這類儀器主要采用載波相位觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位，精度高，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。根據(jù)使用用途和精度，又分為靜態(tài)（單頻）接收機(jī)和動(dòng)態(tài)（雙頻）接收機(jī)，即RTK。（3）授時(shí)型接收機(jī)這類接收機(jī)主要利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行授時(shí)，常用于天文臺(tái)及無(wú)線電通訊中時(shí)間同步。按接收機(jī)的載波頻率分類。（4）單頻接收機(jī)單頻接收機(jī)只能接收L1載波信號(hào)，測(cè)定載波相位觀測(cè)值進(jìn)行定位。由于不能有效消除電離層延遲影響，單頻接收機(jī)只適用于短基線（（5）雙頻接收機(jī)雙頻接收機(jī)可以同時(shí)接收L1，L2載波信號(hào)。利用雙頻對(duì)電離層延遲的不一樣，可以消除電離層對(duì)電磁波信號(hào)的延遲的影響，因此雙頻接收機(jī)可用于長(zhǎng)達(dá)幾千公里的精密定位。2、按接收機(jī)通道數(shù)分類GPS接收機(jī)能同時(shí)接收多顆GPS衛(wèi)星的信號(hào)，為了分離接收到的不同衛(wèi)星的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星信號(hào) 的跟蹤、處理和量測(cè)，具有這樣功能的器件稱為天線信號(hào)通道。根據(jù)接收機(jī)所具有 的通道種類可分為多通道接收機(jī)、序貫通道接收機(jī)和多路復(fù)用通道接收機(jī)。3、按接收機(jī)工作原理分類（1）碼相關(guān)型接收機(jī)碼相關(guān)型接收機(jī)是利用碼相關(guān)技術(shù)得到偽距觀測(cè)值。（2）平方型接收機(jī)平方型接收機(jī)是利用載波信號(hào)的平方技術(shù)去掉調(diào)制信號(hào)，來(lái)恢復(fù)完整的載波信號(hào) 通過(guò)相位計(jì)測(cè)定接收機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的載波信號(hào)與接收到的載波信號(hào)之間的相位差，測(cè)定偽距觀測(cè)值。（3）混合型接收機(jī)這種儀器是綜合上述兩種接收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，既可以得到碼相位偽距，也可以得到載波相位觀測(cè)值。（4）干涉型接收機(jī)這種接收機(jī)是將GPS衛(wèi)星作為射電源，采用干涉測(cè)量方法，測(cè)定兩個(gè)測(cè)站間距離。經(jīng)過(guò)20余年的實(shí)踐證明，GPS系統(tǒng)是一個(gè)高精度、全天候和全球性的無(wú)線電導(dǎo)航、定位和定時(shí)的多功能系統(tǒng)。GPS技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為多領(lǐng)域、多模式、多用途、多機(jī)型的國(guó)際性高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。預(yù)警器GPS預(yù)警器是通過(guò)GPS衛(wèi)星在GPS預(yù)警器中設(shè)定坐標(biāo)來(lái)完成的，比如遇到一個(gè)電子眼，然后通過(guò)相關(guān)設(shè)備在電子眼的正下方設(shè)立一個(gè)坐標(biāo)，這樣使得裝上該坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)的預(yù)警器在達(dá)到坐標(biāo)點(diǎn)的前300米左右就會(huì)開(kāi)始預(yù)警，起到預(yù)警作用。
衛(wèi)星定位發(fā)展
編輯
語(yǔ)音
由于GPS技術(shù)所具有的全天候、高精度和自動(dòng)測(cè)量的特點(diǎn)，作為先進(jìn)的測(cè)量手段和新的生產(chǎn)力，已經(jīng)融入了國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。隨著冷戰(zhàn)結(jié)束和全球經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，美國(guó)政府宣布2000年至2006年期間，在保證美國(guó)國(guó)家安全不受威脅的前提下，取消SA政策，GPS民用信號(hào)精度在全球范圍內(nèi)得到改善，利用C/A碼進(jìn)行單點(diǎn)定位的精度由100米提高到20米，這將進(jìn)一步推動(dòng)GPS技術(shù)的應(yīng)用，提高生產(chǎn)力、作業(yè)效率、科學(xué)水平以及人們的生活質(zhì)量，刺激GPS市場(chǎng)的增長(zhǎng)。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測(cè)，在美國(guó)，單單是汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，2000年后的市場(chǎng)將達(dá)到30億美元，而在中國(guó)，汽車導(dǎo)航的市場(chǎng)也將達(dá)到50億元人民幣。可見(jiàn)，GPS技術(shù)市場(chǎng)的應(yīng)用前景非常可觀。1、GPS連續(xù)運(yùn)行站網(wǎng)和綜合服務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展在全球地基GPS連續(xù)運(yùn)行站（約200個(gè)）的基礎(chǔ)上所組成的IGS(International GPS Service），是GPS連續(xù)運(yùn)行站網(wǎng)和綜合服務(wù)系統(tǒng)的范例。它無(wú)償向全球用戶提供GPS各種信息，如GPS精密星歷、快速星歷、預(yù)報(bào)星歷、IGS站坐標(biāo)及其運(yùn)動(dòng)速率、IGS站所接收的GPS信號(hào)的相位和偽距數(shù)據(jù)、地球自轉(zhuǎn)速率等。這些信息在大地測(cè)量和地球動(dòng)力學(xué)方面支持了無(wú)數(shù)的科學(xué)項(xiàng)目，包括電離層、氣象、參考框架、精密時(shí)間傳遞、高分辨的推算地球自轉(zhuǎn)速率及其變化、地殼運(yùn)動(dòng)等。（1） IGS提供的軌道有三類：一是最終（精密）軌道，要在10—12天以后得到它，常用于精密定位；二是快報(bào)軌道，要在1天以后得到，它常用于大氣的水汽含量、電離層計(jì)算等；還有一類是預(yù)報(bào)軌道。關(guān)于對(duì)GPS星鐘偏差方面的估計(jì)，只有兩個(gè)IGS分析中心提供。IGS近200個(gè)永久連續(xù)運(yùn)行的全球跟蹤站中，使用的外部頻率標(biāo)準(zhǔn)近70個(gè)，其中約30個(gè)使用氫鐘，約20個(gè)使用銫原子鐘，約20個(gè)使用銣原子鐘，其余的使用GPS內(nèi)部的晶體震蕩器。（2） IGS還提供極移和世界時(shí)信息。IGS公布的最終的每日極坐標(biāo)（x，y），其精度為±0.1mas，快報(bào)的相應(yīng)精度為±0.2mas。GPS作為一種空間大地測(cè)量技術(shù)，本身并不具備測(cè)定世界時(shí)（UT）的功能，但由于一方面GPS衛(wèi)星軌道參數(shù)和UT相關(guān)，另一方面，也和測(cè)定地球自轉(zhuǎn)速率有關(guān)，而自轉(zhuǎn)速率又是UT的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，因此IGS仍能給出每天的日長(zhǎng)（LOD）值。IGS還能進(jìn)一步求定章動(dòng)項(xiàng)和高分辨率的極移（達(dá)每2小時(shí)1次），后者主要源于IGS各觀測(cè)站觀測(cè)質(zhì)量的提高，數(shù)據(jù)傳輸迅速和及時(shí)，以及數(shù)據(jù)處理方法的改進(jìn)，并沒(méi)有本質(zhì)的改變，而前者卻是技術(shù)上的一個(gè)跨躍。（3） IGS提供的一個(gè)極為有用和重要的信息是IGS的那些連續(xù)運(yùn)行站（跟蹤站）的坐標(biāo)、相應(yīng)的框架、歷元和站移動(dòng)速度。前者精度好于1cm，后者精度好于1mm/y。IGS站坐標(biāo)所采用的坐標(biāo)參考框架是和IERS互相協(xié)調(diào)的。1993年末開(kāi)始使用ITRF91，1994年使用ITRF92，1995年到1996年中期使用ITRF93，1996年中期到1998年4月一直使用ITRF94，1998年3月1日轉(zhuǎn)而采用ITRF96，1999年8月1日開(kāi)始IGS采用ITRF97。（4） IGS在測(cè)定短期章動(dòng)方面的新貢獻(xiàn)：GPS技術(shù)不能確定UT，而只能確定日長(zhǎng)，同樣這一原則也適用于章動(dòng)，即GPS數(shù)據(jù)不能測(cè)定章動(dòng)的經(jīng)度和傾角，但能確定這些量的時(shí)間變率（對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)）。就地區(qū)性的GPS連續(xù)運(yùn)行站網(wǎng)和綜合服務(wù)系統(tǒng)而言，發(fā)達(dá)國(guó)家也已做了很多這方面工作，取得了進(jìn)展。在美國(guó)布設(shè)了GPS“連續(xù)運(yùn)行參考站”（CORS）系統(tǒng)。它由美國(guó)大地測(cè)量局（NGS）負(fù)責(zé)，該系統(tǒng)的當(dāng)前目標(biāo)是（1）使美國(guó)各地的全部用戶能更方便的利用它來(lái)達(dá)到厘米級(jí)水平的定位和導(dǎo)航；（2）促進(jìn)用戶利用CORS來(lái)發(fā)展GIS；（3）監(jiān)測(cè)地殼形變；④求定大氣中水汽分布；⑤監(jiān)測(cè)電離層中自由電子濃度和分布。截止1999年9月CORS已有156個(gè)站，而美國(guó)NGS宣布為了強(qiáng)化CORS系統(tǒng)，以每個(gè)月增加3個(gè)站的速度來(lái)改善該系統(tǒng)的空間覆蓋率。此外，CORS的數(shù)據(jù)和信息包括接收的偽距和相位信息、站坐標(biāo)、站移動(dòng)速率矢量、GPS星氣、站四周的氣象數(shù)據(jù)等，用戶可以通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)，如Internet很容易下載而得到。英國(guó)建立的“連續(xù)運(yùn)行GPS參考站”（COGPS）系統(tǒng)的功能和目標(biāo)類似于上述CORS，但結(jié)合英國(guó)本土情況還多了一項(xiàng)監(jiān)測(cè)英倫三島周圍的海平面相對(duì)和絕對(duì)變化的任務(wù)。英國(guó)的COGPS由測(cè)繪局、環(huán)保局、氣象局、農(nóng)業(yè)部、海洋實(shí)驗(yàn)室共同負(fù)責(zé)。已有近30個(gè)GPS連續(xù)運(yùn)行站，今后的打算是擴(kuò)建COGPS系統(tǒng)和建立一個(gè)中心，其主要任務(wù)是傳輸、提供、歸檔、處理和分析GPS各站數(shù)據(jù)。日本已建成全國(guó)近1200個(gè)GPS連續(xù)運(yùn)行站網(wǎng)的綜合服務(wù)系統(tǒng)。它在以監(jiān)測(cè)地殼形變、預(yù)報(bào)地震為主功能的基礎(chǔ)上，結(jié)合氣象和大氣部門開(kāi)展GPS大氣學(xué)的服務(wù)。2、GPS應(yīng)用于電離層監(jiān)測(cè)GPS在監(jiān)測(cè)電離層方面的應(yīng)用，也是GPS空間氣象學(xué)的開(kāi)端。太空中充滿了等離子體、宇宙線粒子、各種波段的電磁輻射，由于太陽(yáng)常在1秒鐘內(nèi)拋出百萬(wàn)噸量級(jí)的帶電物，電離層由此而受到強(qiáng)烈干擾，這是空間氣象學(xué)研究的一個(gè)對(duì)象。通過(guò)測(cè)定電離層對(duì)GPS訊號(hào)的延遲來(lái)確定在單位體積內(nèi)總自由電子含量（TEC），以建立全球的電離層數(shù)字模型。GPS衛(wèi)星發(fā)射L1和L2兩個(gè)載波。由這兩個(gè)載波可以削弱電離層對(duì)GPS定位的影響，或者說(shuō)可以求定電離層折射。因?yàn)檫@一折射和載波頻率有關(guān)。當(dāng)人們建立地區(qū)或全球電離層數(shù)字模型時(shí)，總是假定所有自由電子含量都表示在一個(gè)單層面上、該面離地面高為H。因此，電子含量可以用在接收機(jī)和衛(wèi)星連線與此單層面交點(diǎn)（刺入點(diǎn)）處的電子含量Es表示，它可以視為E與刺入點(diǎn)處天頂距Z'的函數(shù)
，它可以將在球面上的電子濃度Es加以模型化，例如寫成經(jīng)緯度的球諧函數(shù)等，這方面有很多專家提出了各種模型。IGS提出了一種電離層地圖的交換格式（10nosphere Map Exchange Format，IONEX—Format），它的作用是使基于各種理論和技術(shù)所獲得的電離層地圖能在統(tǒng)一規(guī)格的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合和比較。電離層模型有各不相同的理論基礎(chǔ)，而取得的數(shù)據(jù)來(lái)源的技術(shù)也不同，數(shù)據(jù)覆蓋面也不完整，所以只能將IGS和全球各種TEC的圖和GPS衛(wèi)星訊號(hào)的差分碼偏差（differential code biases—DCBS）用IONEX形式向全世界用戶提供，下一步將通過(guò)比較，逐步聯(lián)合起來(lái)。3、GPS應(yīng)用于對(duì)流層監(jiān)測(cè)在GPS應(yīng)用中，早期主要是軌道誤差影響定位精度，而且早期的GPS基線相對(duì)來(lái)說(shuō)比較短，高差不大，因此對(duì)對(duì)流層的研究沒(méi)有給予很大的重視。直到由于GPS軌道精度大大提高后，對(duì)流層折射已成為限制GPS定位精度提高的一個(gè)重要障礙。假設(shè)一個(gè)高程基本為零的地區(qū)，接收機(jī)所接收的GPS訊號(hào)從天頂方向傳來(lái)的話，其延遲可以達(dá)到2．2—2．6m這一量級(jí)，而2小時(shí)內(nèi)這一延遲變化可達(dá)10cm不是少見(jiàn)的，也由于這個(gè)實(shí)際情況，對(duì)流層折射要顧及其隨機(jī)過(guò)程的變化來(lái)加以模型化。在GPS應(yīng)用于對(duì)流層研究中，IGS的快速軌道和預(yù)報(bào)軌道信息對(duì)于天氣預(yù)報(bào)會(huì)起重大作用。此外，IGS通過(guò)德國(guó)GFZ的“IGS對(duì)流層比較和協(xié)調(diào)中心”提供的每2小時(shí)的對(duì)流層天頂延遲系列就象是控制點(diǎn)，對(duì)于區(qū)域性或局部性的對(duì)流層研究來(lái)說(shuō)，可以起到對(duì)流層延遲絕對(duì)值的標(biāo)定作用。與地基GPS大氣監(jiān)測(cè)不同，星基或空基GPS掩星法測(cè)定氣象的技術(shù)有覆蓋面廣，垂直分辨好，數(shù)據(jù)獲取速度快的優(yōu)點(diǎn)。這一技術(shù)的原理是將GPS接收機(jī)放在某一低軌衛(wèi)星（LEO）或飛行器的平臺(tái)上，該GPS接收機(jī)一方面起到對(duì)該衛(wèi)星（或飛行器）精確定軌的作用，同時(shí)又應(yīng)用GPS掩星技術(shù)起到大氣探測(cè)器的作用。在1997年進(jìn)行的GPS/MET研究項(xiàng)目，證實(shí)了這個(gè)設(shè)想是可行的。預(yù)定于2000年4月發(fā)射的CHAMP衛(wèi)星要利用GPS掩星法進(jìn)行全球?qū)α鲗诱凵洌òù髿饪山邓郑┑臏y(cè)定。4、GPS作為衛(wèi)星測(cè)高儀的應(yīng)用多路徑效應(yīng)是GPS定位中的一種噪聲，是高精度GPS定位中一個(gè)很不容易解決的“干擾”。過(guò)去利用大氣對(duì)GPS信號(hào)延遲的噪聲發(fā)展了GPS大氣學(xué)，也正在利用GPS定位中的多路徑效應(yīng)發(fā)展GPS測(cè)高技術(shù)，即利用空載GPS作為測(cè)高儀進(jìn)行測(cè)高。它是通過(guò)利用海面或冰面所反射的GPS信號(hào)，求定海面或冰面地形，測(cè)定波浪形態(tài)，洋流速度和方向。通常衛(wèi)星測(cè)高或空載測(cè)高測(cè)的是一個(gè)點(diǎn)，連續(xù)測(cè)量結(jié)果在反向面上是一個(gè)截面，而GPS測(cè)高則是測(cè)量有一定寬度的帶，因此可以測(cè)定反射表面的起伏（地形）。據(jù)報(bào)告，試驗(yàn)時(shí)在空載平面安裝2臺(tái)GPS接收機(jī)，1臺(tái)天線向上用于對(duì)載體的定位，1臺(tái)天線向下，用于接收GPS在反射面上的訊號(hào)。5、SST技術(shù)衛(wèi)星對(duì)衛(wèi)星的追蹤（SST）技術(shù)的實(shí)質(zhì)是高分辨率的測(cè)定2顆衛(wèi)星間的距離變化，一般它分為兩類，即高低衛(wèi)星追蹤和低低衛(wèi)星追蹤。前一類是高軌衛(wèi)星（如對(duì)地靜止衛(wèi)星，GPS衛(wèi)星等）追蹤低軌（LEO）衛(wèi)星或空間飛行器，后一類是處于大體為同一低軌道（LEO）上的2顆衛(wèi)星之間的追蹤，2顆衛(wèi)星間可以相距數(shù)百千米，這兩類SST技術(shù)都將LEO衛(wèi)星作為地球重力場(chǎng)的傳感器，以衛(wèi)星間單向或雙向的微波測(cè)距系統(tǒng)測(cè)定衛(wèi)星間的相對(duì)速度及其變率。這一速度的不規(guī)則變化所反映的信息中，就包含了地球重力場(chǎng)信息。衛(wèi)星軌道愈低，這一速度變化受重力場(chǎng)的影響愈明顯，所反映重力場(chǎng)的分辨率也愈高。這兩類SST技術(shù)中，以高低衛(wèi)星追蹤所獲得的信息比較豐富，這是因?yàn)椋焊哕壭l(wèi)星，特別是有多個(gè)高軌衛(wèi)星（如GPS）能獲得低軌衛(wèi)星處于大部分軌道上所傳遞的信息；（2）對(duì)地面重力場(chǎng)的中波、長(zhǎng)波、短波信息都能恢復(fù)；（3）不同于低軌衛(wèi)星，高軌衛(wèi)星受重力場(chǎng)影響比較小，因此衛(wèi)星間速度變化能比較好的反映重力場(chǎng)信息，同時(shí)高衛(wèi)星的軌道也比較容易精確的求定。SST技術(shù)的第一次試驗(yàn)是在1975年進(jìn)行的，高軌衛(wèi)星是對(duì)地靜止衛(wèi)星（GEO)ETS一6，而低軌衛(wèi)星為NIMBUS—6和APOLLO—SYYUS，但由于觀測(cè)值的分辨率和精度太低（低于10μm/s），而沒(méi)有取得很滿意的成果，因此NASA放棄了此項(xiàng)研究；一直到1991年，利用GPS衛(wèi)星作高軌衛(wèi)星再次進(jìn)行了試驗(yàn)，用LANDSAT作為低軌衛(wèi)星，在該衛(wèi)星平面上裝GPS接收機(jī)，進(jìn)行定軌和測(cè)定高低衛(wèi)星間距離及其變率的試驗(yàn)，后來(lái)在T/P海洋測(cè)高衛(wèi)星上也作過(guò)類似試驗(yàn)，也由于測(cè)定距離及其變率的分辨率和精度不高，而沒(méi)有令人滿意的結(jié)果；這次歐空局(ESA）在德國(guó)（GFZ）主持下所發(fā)射的CHAMP，GRACE和GOCE3顆衛(wèi)星，在今后10年中將專門進(jìn)行SST和衛(wèi)星重力梯度測(cè)量(SGG）的試驗(yàn)，以改善對(duì)地球重力場(chǎng)的認(rèn)識(shí)。IGS認(rèn)為持續(xù)地支持低軌衛(wèi)星（LEO）是它的一項(xiàng)重要任務(wù)方面，因此專門建立了LEO工作組。LEO工作組制定了工作計(jì)劃，并提出了一些建議：①建立IGS為追蹤LEO的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化地面站網(wǎng)，以滿足LEO的要求；②IGS以短于24小時(shí)速率，對(duì)這些地面站網(wǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和處理，提供LEO所需要的數(shù)據(jù)和產(chǎn)品；③為地面站網(wǎng)的GPS 1 Hz采樣率數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的GPS數(shù)據(jù)交換格式；④了解調(diào)查IGS精密軌道對(duì)LEO平臺(tái)上GPS數(shù)據(jù)采集的作用和意義。1994年GPS就全面進(jìn)入正式運(yùn)行，該系統(tǒng)由21顆衛(wèi)星組成，分別沿6個(gè)軌道平面運(yùn)行，還有3顆衛(wèi)星一直處于熱備份狀態(tài)，總計(jì)24顆.但在軌道上運(yùn)行的GPS衛(wèi)星總數(shù)實(shí)際上是變動(dòng)的，在1998年就有27顆GPS衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行.若從與赤道面55°傾角算第一個(gè)軌道面，則其他5個(gè)軌道面均以此為基礎(chǔ)，彼此各以60°角度相交.關(guān)于對(duì)GPS星鐘偏差方面的估計(jì)，只有兩個(gè)IGS分析中心提供.IGS近200個(gè)永久連續(xù)運(yùn)行的全球跟蹤站中，使用的外部頻率標(biāo)準(zhǔn)近70個(gè)，其中約30個(gè)使用氫鐘，約20個(gè)使用銫原子鐘，約20個(gè)使用銣原子鐘，其余的使用GPS內(nèi)部的晶體震蕩器.IGS還提供極移和世界時(shí)信息。.IGS公布的最終的每日極坐標(biāo)（x,y），其精度為±0. 1mas，快報(bào)的相應(yīng)精度為±0. 2mas。GPS作為一種空間大地測(cè)量技術(shù)，本身并不具備測(cè)定世界時(shí)的功能，但由于一方面GPS衛(wèi)星軌道參數(shù)和UT相關(guān)，另一方面也和測(cè)定地球自轉(zhuǎn)速率有關(guān)，而自轉(zhuǎn)速率又是UT的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，因此IGS仍能給出每天的日長(zhǎng)（LOD）值.IGS還能進(jìn)一步求定章動(dòng)項(xiàng)和高分辨率的極移，后者主要源于IGS各觀測(cè)站觀測(cè)質(zhì)量的提高，數(shù)據(jù)傳輸迅速和及時(shí)，以及數(shù)據(jù)處理方法的改進(jìn)，并沒(méi)有本質(zhì)的改變，而前者卻是技術(shù)上的一個(gè)跨躍.IGS提供的一個(gè)極為有用和重要的信息是IGS的那些連續(xù)運(yùn)行站（跟蹤站）的坐標(biāo)，相應(yīng)的框架，歷元和站移動(dòng)速率，前者精度好于1cm，后者精度好于1mm a.IGS站坐標(biāo)所采用的坐標(biāo)參考框架是和IER S互相協(xié)調(diào)的。1993年末開(kāi)始使用ITR F91,1994年使用ITR F92,1995年到1996年中期使用ITR F93，1996年中期到1998年4月一直使用ITR F94,1998年3月1日轉(zhuǎn)而采用ITR F96,1999年8月1日開(kāi)始IGS采用1TR F97。IGS在測(cè)定短期章動(dòng)方面的新貢獻(xiàn)。眾所周知，地球自轉(zhuǎn)軸在地球表面上的移動(dòng)稱為極移，而它在慣性空間中的運(yùn)動(dòng)稱為歲差和章動(dòng)。GPS技術(shù)不能確定UT，而只能確定日長(zhǎng)。.同樣這一原則也適用于章動(dòng)，即GPS數(shù)據(jù)不能測(cè)定章動(dòng)的經(jīng)度和傾角，但能確定這些量的時(shí)間變率（對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)）。總之，GPS今后的發(fā)展將體現(xiàn)在以下幾方面：（1）衛(wèi)星系統(tǒng)的更新與多個(gè)衛(wèi)星定位系統(tǒng)共存，將明顯改善衛(wèi)星導(dǎo)航定位的精度和可靠性。（2）雙頻高精度測(cè)地型接收機(jī)將繼續(xù)高度壟斷在幾個(gè)技術(shù)領(lǐng)先的GPS廠家手中，美國(guó)將繼續(xù)保持其絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。（3） 單頻測(cè)地型接收機(jī)和導(dǎo)航接收機(jī)OEM板產(chǎn)業(yè)將擴(kuò)散到世界各地，雖是低檔次的GPS產(chǎn)品 ，但用途廣、用戶多、市場(chǎng)大。美國(guó)把GPS單頻OEM板的生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓出口，因而推動(dòng)了世界各地企業(yè)投資GPS OEM的生產(chǎn)。（4） 陸地導(dǎo)航定位產(chǎn)品將成為發(fā)展最快的GPS產(chǎn)業(yè)。（5） 21世紀(jì)后定位系統(tǒng)將向著多系統(tǒng)相互競(jìng)爭(zhēng)與補(bǔ)充的方向發(fā)展。首家衛(wèi)星定位廈門市交通運(yùn)輸局通過(guò)了廈門九桃物聯(lián)科技有限公司衛(wèi)星定位服務(wù)商備案的申請(qǐng)。
[5]
詞條圖冊(cè)
更多圖冊(cè)
參考資料
1.
2014年7月1起 重型貨車需裝GPS衛(wèi)星定位
．中國(guó)測(cè)繪網(wǎng)[引用日期2014-07-05]
2.
徐紹銓，張華海，楊志強(qiáng)，王澤民．GPS測(cè)量原理及應(yīng)用：武漢大學(xué)出版社，2016年
3.
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)今日正式提供區(qū)域服務(wù)
．新京報(bào)網(wǎng)[引用日期2013-12-10]
4.
北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)
．鐵血網(wǎng)．2010-01-23[引用日期2013-09-10]
5.
我市首家衛(wèi)星定位服務(wù)商通過(guò)備案
．瀟湘晨報(bào)[引用日期2021-11-22]
衛(wèi)星式傳感器是什么：擺掃式（whisk broom）和推掃式（push broom）衛(wèi)星傳感器
目前，我們衛(wèi)星傳感器主要有兩大類型：擺掃式（whisk broom）和推掃式（push
broom）。為了更好的理解和使用衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，我們需要簡(jiǎn)單了解下這兩種傳感器工作原理。
擺掃式：Whisk Broom Scanners
擺掃式有時(shí)被稱為聚焦模式（Spotlight）或者跨軌掃描儀（across track
scanners）。使用“鏡子”來(lái)反射光線到一個(gè)探測(cè)器，利用一個(gè)“鏡子”來(lái)回移動(dòng)，收集從一個(gè)像素上測(cè)量的值。這種移動(dòng)部件非常昂貴，而且容易損壞。
圖1.
擺掃式掃描的方向垂直于飛行路徑,一次收集一個(gè)像素。圖像來(lái)自Florian
Hillen.
Landsat 8之前的所有Landsat
傳感器都是擺掃式，
Landsat 8 OLI 設(shè)備是推掃式。
推掃式：Push Broom Scanners
推掃式有時(shí)也稱為沿著軌道掃描儀（along track scanners）,
使用的探測(cè)器安置在垂直于航天器的飛行方向，飛行器向前飛行時(shí)候，一次可以收集一行的圖像（如下圖所示）。推掃式接受的信號(hào)要強(qiáng)于擺掃式，因?yàn)閿[掃式在一個(gè)像素內(nèi)的時(shí)間很長(zhǎng)。推掃式有一個(gè)確定是探測(cè)器可能存在不同的敏感性，如果沒(méi)有校準(zhǔn)好會(huì)導(dǎo)致圖像條紋噪聲。
圖2，線性陣列探測(cè)器跟著航天器一起運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生連續(xù)的圖像數(shù)據(jù)(類似于向前推動(dòng)掃帚掃)圖片來(lái)自：Florian
Hillen.
現(xiàn)在的SPOT, IRS, QuickBird, OrbView,
IKONOS,Worldview，GeoEYE，等傳感器都是采用的推掃式。
衛(wèi)星式傳感器是什么：遙感衛(wèi)星傳感器及其成像方式
遙感衛(wèi)星傳感器及其成像方式 遙感衛(wèi)星傳感器及其成像方式 三、成像光譜技術(shù) 雖然多光譜遙感（MSS、TM、SPOT）比攝影遙感（單波段或少量波段）更具有優(yōu)勢(shì)，但它們十分有限的波段( TM 波段最多, 也僅有 7 個(gè)) 、 較寬的波段間隔 ( 60-200 nm) 均難以真實(shí)地反映地表物質(zhì)的光譜反射輻射特性的細(xì)微差異, 更無(wú)法用光譜維的空間信息來(lái)直接識(shí)別地物的類別,特別是地物的組成與成分。 隨著微電子探測(cè)技術(shù)、 精密光學(xué)儀器、 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展, 成像光譜技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生了。 遙感衛(wèi)星傳感器及其成像方式 三、成像光譜技術(shù) 在一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi), 傳感器的探測(cè)波段分割越多, 即光譜采樣點(diǎn)越多, 所獲取數(shù)據(jù)的連續(xù)性就越強(qiáng), 從而使傳感器在獲取目標(biāo)地物圖像的同時(shí), 也能獲取反映地物特點(diǎn)的連續(xù)、光滑的光譜曲線。 這種既能成像又能獲取目標(biāo)光譜曲線的“圖譜合一”技術(shù), 稱為成像光譜技術(shù)。按照這種技術(shù)原理制成的掃描儀稱為成像光譜儀。 遙感衛(wèi)星傳感器及其成像方式 三、成像光譜技術(shù) 遙感衛(wèi)星傳感器及其成像方式 三、成像光譜技術(shù) 1983年，美國(guó)噴氣推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室（JPL）研制出第一臺(tái)試驗(yàn)型航空成像光譜儀AIS-1，在找礦、 水體、 生態(tài)、 大氣等定量研究中顯示了巨大潛力。 成像光譜儀 波段數(shù) AIS-1 128 AIS-2 224 AVIRIS 224 GER 63 DAIS 79 ASDIS 204 遙感衛(wèi)星傳感器及其成像方式 三、成像光譜技術(shù) 與此同時(shí)，許多國(guó)家也相繼研制了航空成像光譜儀。 加拿大的FLI/PM1(228波段)，CASI(288波段)； 德國(guó)的ROSIS(128波段)； 澳大利亞的AMSS 遙感衛(wèi)星傳感器及其成像方式 三、成像光譜技術(shù) 航天成像光譜儀也發(fā)張迅速： LEWIS的HIS,384波段，美國(guó)； EOS-A的MODIS，36波段，美國(guó)； ENVSAT的MERIS，15波段，歐洲空間局； HIRIS,192波段，美國(guó)； …… 遙感衛(wèi)星傳感器及其成像方式 三、成像光譜技術(shù) 目前，人們能夠獲得中等分辨率數(shù)據(jù)的航天成像光譜儀-MODIS。NASA于1999年12月發(fā)射的Terra極軌飛行器上個(gè)5個(gè)傳感器之一。 遙感衛(wèi)星傳感器及其成像方式 三、成像光譜技術(shù) 成像光譜技術(shù)的特點(diǎn) 高光譜分辨率 圖-譜合一 遙感衛(wèi)星傳感器及其成像方式 三、成像光譜技術(shù) 成像光譜數(shù)據(jù)的處理 圖像立方體 * * * * * * * * * * * * * * * * * * 武漢地區(qū)灰度熱紅外遙感影像圖(TM6) * 聊城大學(xué)的熱紅外影像 * ? Landsat衛(wèi)星采用的全球參考系為WRS(world wide reference system)，是國(guó)際上非常具有代表意義的全球參考系之一。WRS是依據(jù)衛(wèi)星地面軌跡的重復(fù)特性，結(jié)合星下點(diǎn)成像特性而形成的固定地面參考網(wǎng)格。其WRS參考系網(wǎng)格與Landsat衛(wèi)星數(shù)據(jù)的成像區(qū)域緊密的契合，WRS網(wǎng)格的二維坐標(biāo)采用PATH和ROW進(jìn)行標(biāo)識(shí)。 ? 目前WRS有兩個(gè)系統(tǒng)，分別為WRS1（1983年之前的參考系，Landsat1-3號(hào)衛(wèi)星采用此參考系）和WRS2（1983年之后的參考系，Landsat4，5，7號(hào)衛(wèi)星采用此參考系）。 下圖為中國(guó)區(qū)域范圍內(nèi)Landsat WRS參考系的條帶號(hào)，行編號(hào)與行政區(qū)劃，經(jīng)緯度對(duì)照?qǐng)D。 WRS-2 Path/Row與行政區(qū)劃、經(jīng)緯度對(duì)照?qǐng)D * * 遙感衛(wèi)星傳感器及其成像方式 多光譜攝影像片 遙感衛(wèi)星傳感器及其成像方式 第三節(jié) 掃描成像系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)： 空間分辨率高 成本低 易操作 信息量大 缺點(diǎn)： 局限性大 0.3-1.3μm 影像畸變較嚴(yán)重 成像受氣侯、光照 和大氣效應(yīng)的限制 須回收膠片，影像形成周期長(zhǎng)無(wú)法實(shí)時(shí)觀測(cè) 回顧：攝影成像系統(tǒng)的特點(diǎn) 遙感衛(wèi)星傳感器及其成像方式 主要內(nèi)容 一、多光譜掃描成像 二、熱掃描成像 三、成像光譜技術(shù) 遙感衛(wèi)星傳感器及其成像方式 一、多光譜掃描成像 多光譜掃描 ( multispectral scanning) 成像是以逐點(diǎn)逐行的掃描方式, 分波段獲取地表電磁輻射能量, 形成二維地面圖像的一種成像方式。 這種成像方式可獲取地物在不同波段的信息, 為分析與識(shí)別地物類別提供了十分重要的數(shù)據(jù)源, 是衛(wèi)星遙感技術(shù)中使用最多的傳感器類型。 遙感衛(wèi)星傳感器及其成像方式 一、多光譜掃描成像 多光譜攝影系統(tǒng) 多光譜掃描系統(tǒng) 波 譜 區(qū) 域 0.3-0.9μm 0.3-14μm 記 錄 方 式 膠片 數(shù)字記錄-電信號(hào) 輻 射 定 標(biāo) 光化學(xué)過(guò)程-輻射定標(biāo)難 光電過(guò)程-輻射數(shù)據(jù)定量 探 測(cè) 范 圍 膠片探測(cè)范圍較窄 電子格式范圍較廣 波段可比性 多系統(tǒng)分離采集-可比性差 光譜波段同時(shí)采集-可比性強(qiáng) 遙感衛(wèi)星傳感器及其成像方式 一、多光譜掃描成像 根據(jù)
衛(wèi)星式傳感器是什么：遙感衛(wèi)星影像傳感器有哪些？
原標(biāo)題：遙感衛(wèi)星影像傳感器有哪些？
1.傳感器由哪幾部分組成？主動(dòng)式傳感器與被動(dòng)式傳感器有什么區(qū)別？
無(wú)論何種傳感器，一般都由收集器、探測(cè)器、處理器、輸出器等四部分組成。
收集器：收集來(lái)自目標(biāo)物體的電磁波輻射能量。
探測(cè)器：通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)或光電效應(yīng)將收集到的地物電磁波輻射能量轉(zhuǎn)變成化學(xué)能或電能，以區(qū)分目標(biāo)輻射能量的大小。
處理器：將探測(cè)獲得的輻射能信號(hào)進(jìn)行處理。
輸出器：將獲取的信息進(jìn)行記錄或輸出。
成像傳感器的分類，并舉例。
攝影成像{ 畫幅式（分幅式，框幅式）、縫隙式、全景式、多光譜、數(shù)碼式 }
掃描成像{ 撣掃式（光機(jī)掃描，物面掃描）、推掃式（固體掃描，像面掃描）}
微波成像{ 真實(shí)孔徑雷達(dá)（RAR）、合成孔徑雷達(dá)（SAR）、激光雷達(dá)（LIDAR）}
評(píng)價(jià)傳感器性能的技術(shù)指標(biāo)有哪些？
傳感器的空間分辨率、波譜分辨率、輻射分辨率、時(shí)間分辨率和視場(chǎng)角是衡量其性能的主要指標(biāo)。
光機(jī)掃描圖像的分辨率有什么特點(diǎn)？
地面分辨率隨點(diǎn)的位置不同而變化，在星下點(diǎn)處（即θ=0時(shí)）最高，且縱向與橫向分辨率相等；其他位置的地面分辨率從中間向兩邊逐漸降低，且縱向分辨率高于橫向分辨率。
固體掃描儀立體成像的工作原理是什么？
▲采用線列（或面陣）探測(cè)器作為敏感元件，線列探測(cè)器在垂直于飛行方向上做X向排列，當(dāng)飛行器向前飛行完成Y向掃描時(shí)，線列探測(cè)器就向刷子掃地一樣實(shí)現(xiàn)帶狀掃描。
▲與光學(xué)/機(jī)械掃描相比，推帚式掃描代表了更為先進(jìn)的遙感器掃描方式。它具有感受波譜范圍寬、元件接受光照時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，系統(tǒng)可靠性高、噪聲低、畸變小、體積小、重量輕、動(dòng)耗小、壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。
微波遙感的特點(diǎn)有哪些？
1、全天候、全天時(shí)工作
2、對(duì)某些地物具有特殊的波譜特性
3、對(duì)冰、雪、森林、土壤具有一定的穿透能力
4、對(duì)海洋遙感具有特殊的意義
5、分辨率較低，但特性明顯
雷達(dá)圖像的地面分辨率有何特點(diǎn)？
●距離分辨率（垂直于飛行方向），在脈沖寬度一定的情況下，與俯角的余弦成反比。
●方位分辨率（平行于飛行方向）與波長(zhǎng)及目標(biāo)距離成正比，與天線孔徑成反比。
合成孔徑雷達(dá)的設(shè)計(jì)思路及工作原理是什么？
利用雷達(dá)與目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將一個(gè)小孔徑的天線安裝在平臺(tái)側(cè)方，以代替大孔徑的天線,它在空中沿直線勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,每個(gè)特定位置的天線元接收特定位相的目標(biāo)反射回波。將它們儲(chǔ)存起來(lái)進(jìn)行合成相干處理就得到相當(dāng)于由多個(gè)天線元構(gòu)成的長(zhǎng)天線操作的結(jié)果。這種合成天線的原理,可以制成高分辨率的成像雷達(dá)。
解釋SAR/INSAR/DINSAR的概念及工作原理。
◆合成孔徑雷達(dá)技術(shù)是干涉雷達(dá)和差分干涉雷達(dá)技術(shù)的基礎(chǔ)，而干涉雷達(dá)和差分干涉雷達(dá)技術(shù)則是合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用延伸和擴(kuò)展。
◆干涉雷達(dá)測(cè)量技術(shù)（INSAR)是以同一地區(qū)的兩張SAR圖像為基本處理數(shù)據(jù)，通過(guò)求取兩幅SAR圖像的相位差，獲取干涉圖像，然后經(jīng)相位解纏，從干涉條紋中獲取地形高程數(shù)據(jù)的空間對(duì)地觀測(cè)新技術(shù)。
◆差分干涉雷達(dá)測(cè)量技術(shù)（D-INSAR）是指利用同一地區(qū)的兩幅干涉圖像，其中一幅是通過(guò)形變事件前的兩幅SAR獲取的干涉圖像，另一幅是通過(guò)形變事件前后兩幅SAR圖像獲取的干涉圖像，然后通過(guò)兩幅干涉圖差分處理（除去地球曲面、地形起伏影響）來(lái)獲取地表微量形變的測(cè)量技術(shù)。
雷達(dá)遙感的幾何特征有哪些？
雷達(dá)影像的幾何特征斜距投影
1、比例尺不定，垂直飛行方向(y)的比例尺由小變大。
２、縮放、重影、陰影。山體前傾，朝向傳感器的山坡影像被壓縮，背向傳感器的山坡被拉長(zhǎng)。不同地物的重影現(xiàn)象，陰影區(qū)地物無(wú)回波信號(hào)。
3、高差產(chǎn)生的投影差與中心投影差位移的方向相反，位移量也不同。
4、雷達(dá)圖像可以觀測(cè)立體，分同側(cè)和異側(cè)構(gòu)像
衛(wèi)星影像有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？返回搜狐，查看更多
責(zé)任編輯：
