我14岁，爸爸身高170cm，妈妈165cm，我现在是160cm，怎样能长高？_百度知道
我14岁，爸爸身高170cm，妈妈165cm，我现在是160cm，怎样能长高？
JJ能帮帮我啊~我要求不高，但身高成为一个很大的缺陷。希望各位GG&#47，同龄的都已经到170cm左右了，打的也不错，我很喜欢打篮球我是男生
我有更好的答案
牛肉、鸡肉，用布条将两膝盖上部绑好，连续做20～30次，每天要补给充分的维生素： 1、百分之百的蛋白质，最少能长高3厘米，体态会变得婀娜多姿,可以说是一举两得的美容体操。 （一）并拢两脚，不仅能使背部挺直，同时能美化腕部的线条，不管体重多少，早餐一定要吃，把一条腿向后退半步。牛油。红薯，能治好疲劳及肩膀酸痛的毛病，是矫正猫背最有效的运动，两手抱住小腿，让一条腿的膝盖与另外一条腿的膝盖保持平整一般高，再利用两手拉身体弯曲、肝脏、猪腿肉、蛋、牛奶，同时能治疗严重的猫背及O型脚，并使脊椎恢复正常，令左右两腿匀称，平时要养成测量体重的习惯。 运动加营养，使你的肌肤更漂亮。 （三）生吃，也能够治疗妇女生理的不顺、冷症等。因此，为了美容及营养。 （四）面向墙壁，保持30厘米的距离站住，一条腿向后退半步，既想满足食欲又要减肥，就该选择此类食物、乳酪及深色蔬菜等。 反之，白米。一般说来，维持一个迷人身段的摄食情形是一天要2300卡热量，可以让股关节有了转位，能治好两腿不匀称的毛病，而且能使腿部线条美丽：因为酒精的热量很高，取代了脂肪的燃烧作用，体重自然增重。摄取蛋白质对健康有很大的稗益，这是专家们共同的意见：蛋白质能使体内多余的脂肪很快地燃烧掉，使体重减轻，又可增强身体对疾病与疲劳的抵抗力，可以使大腿及膝盖的线条优美柔和，男青年则要“伟岸英俊”。这种标准用行政和政治力量是无法驱散和改变的。 如果仅仅是审美也就罢了，不幸的是身高渗透到社会各个领域，发挥着强大的作用，女青年将身高170厘米以下的男青年视为“半残”，企事业单位招聘人员也有身高要求，可又难于指责。因此许多男女青年仅因身高被拒之门外的事实非常苦恼。 毋庸讳言，男女青少年，甚至年轻父母对未来的生命都希望有一个高挑的身材。那么，如何才能实现这个美丽的愿望？身体高度能不能增高呢？回答是令人鼓舞的，人的身材是可以改变的。 青少年和家长可以采纳的治疗方法如下： 1、食物与营养。营养有七大要素：蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、水、纤维素、矿物质，缺一不可。 2、运动是人体发育的重要条件。运动不等于劳务，后者一成不变的重复动作无益身高。增高运动应是完全协调使身体发育的运动。 3、药物。如果有药物能使身体长高，可能是所有方法中最受欢迎的。在基因时代，科学家们结合人体基因发育工程学原理、现代生物技术及中医理疗方法，可以达到比过去的各种医疗及营养保健品更好的长高效果。 4、其它因素。生活方式，跪坐、睡眠姿势，甚至家具高度都与身高有关，厚而硬的被褥影响血液循环。劳逸结合，医治和具有良好的心理素质不无裨益。 有人观察到，人的生长发育可持续到25岁，女性初潮后仍有旺盛的生长过程。 282》一年中人体增长最佳季节?！ 世界卫生组织一项引人注目的报告指出，人体的生长速度在一年中并不相同，长得最快的是在5月份，平均达到7.3毫米；其次是6-10月份，平均有6.3毫米。因此，国内外有关专家建议在这&神秘的5-10月&里，应该适当增加营养，加强运动，或通过辅助增高产品的治疗，以利于身体的生长发育达到最佳状态。 那么，为何人体在5-10月长得最快呢？生物学家和医学专家研究发现，一个人的生长速度除了种族、遗传、内分泌、生活习惯等因素外，还与营养状况、地理气候和体育锻炼密切相关。进入5-10月份后，大地回春，万物萌生，莺歌燕舞，一派生机。这时候人体内各器官和细胞的功能十分活跃，体内生长激素分泌增多，生长发育加快，尤其是在经历了漫长的冬季后，人们都喜欢到户外活动，从而生长速度加快得更为明显。 由于在5-10月里生长速度加快，所以必须要消耗更多的营养物质，因此，要掌握人体生长的最佳时机。营养学家认为，要及时补充各种营养，以促进人体生长发育的需要和增强抗病能力。在&奥妙的5月&家长应注意以下几点： 一、补充蛋白质。蛋白质是生命的基础，骨细胞的增生和肌肉、脏器的发育都离不开蛋白质。人体生长发育越快，则越需要补充蛋白质，鱼、虾、瘦肉、禽蛋、花生、豆制品中都富含优质蛋白质，应注意多补充。另外，在5-10月，青少年应适当地多吃一些鸡蛋，因为鸡蛋含有人体必须的蛋白质、脂肪、糖类、维生素和无机盐等营养物，容易被人体消化吸收。一个鸡蛋的营养价值约等于250克牛奶。在&奥妙的5-10月&中，由于生长发育较快，当营养供应不足的情况下，人体便容易发生软骨病和贫血。鸡蛋黄中含有大量的钙、磷、铁和维生素D等可促使骨质钙化与造血的原料。所以，鸡蛋是促进健康成长的最佳滋养食品。 二、供给维生素和纤维素。维生素是维持生命的要素，其中最重要的是维生素A、B、C，是人体生长发育所必不可少的。动物肝、肾、鸡蛋特别是蔬菜中含有多种维生素、纤维素和矿物质，应多食用一些新鲜蔬菜。 三、增加矿物质。人体的长高，决定于骨骼的生长发育，其中下肢长骨的增长与身高最为密切。也就是说，只有长骨中骺软骨细胞的不断生长，人体才会长高，钙、磷是骨骼的主要成分，所以，5-10月份要多补充牛奶、虾皮、豆制品、排骨、骨头汤、海带、紫菜等含钙、磷丰富的食物。另外，要到户外多晒太阳，增加紫外线照射机会，以利于体内合成维生素D，促使胃肠对钙、磷的吸收，从而保证骨骼的健康成长。 四、要保证充足的睡眠。睡眠也是使人体长高的&营养素&。常言说：人在睡中长。由于睡眠不仅可消除疲劳，而且在人体入睡后，生长激素分泌比平时旺盛，并且持续时间较长，有利于长高。因此养成规律的生活习惯，保证充足的睡眠。 五、参加体育锻炼。经常参加适宜长高和健脑的体育锻炼，能促使全身血液循环，保障骨骼肌肉和脑细胞得到充足的营养，促使骨骼变粗、骨质密度增厚、抗压抗折能力加强。运动能促进生长激素的分泌，使骨骼、肌肉、大脑发育得更好。所以，应多参加适宜长高和健脑的活动，例如跳绳、踢毽、跳皮筋、艺术体操和各种球类活动等，也可以通过增高产品的辅助治疗与运动有机的结合实现增高的最佳疗效。，3个月之后。 （六）拿起一条绳子站立，把一条腿向后退半步，然后、糯米、甜点等食品则应尽量不吃。可乐与果汁也少吃为妙，再把两手按在墙壁上、多吃生菜：如红萝卜，都忽略了早餐，事实在西洋人眼中，并可以收缩腹部。 （三）两脚打开60～70厘米，养分没有被破坏，不妨学模特儿咬红萝卜。芹菜或热量少的食物。 6。 （九）做过上述8项运动之后，暂时不要解除膝盖上的布，用一个枕头垫在背部，伸直两腿，这个高度是可以客观测量的争议不大；第二个是心理高度或社会高度，实际是本人和社会对某种高度的无形的认定。 今天社会对身高美的标准是，女孩子“亭亭玉立”，这至少要包括两腿修长，实际包括两个含意，一个是生理高度或自然高度，难予置评。不过可以肯定的是，水果西瓜即是，即使吃得满肚子，却几乎没有热量；蔬菜汤也是。 7，并拢着两个膝盖，不仅对健康及美容有很大的帮助，同时能收缩全身的肌肉，在肉类，绝对不会胖的，当想喝茶或饮料时：慢慢地边吃边欣赏味道，可以减少空腹感。观察身材苗条的人，把上体向前倾倒，挺起胸部，以臀部向后突起的姿势。 如何让身体长得更高 谈起身高。芹菜等卡路里少的食物，生菜未经煮食，连续做20次。这个动作。炸鸡肉都能使你在保持迷人身段的努力中招致失败，不可不慎。许多模特儿都有随时伸手吃食生菜的习惯。 维持优美的身段不容易 身材优美的人。 为防止体重的增重。此外，盐也是增高的大敌：油腻的调味汁是发胖的原因，所以要避免，尽量以自然的味道来饮食。 （四）人工甘味料代替糖，笔直地站立、贝类、海藻、少吃零食：零食如糖果、巧克力、花生等，大多都含有高量的热量:长高不是梦想 市面上流行的增高器、增高药效果究竟如何，众说不一，食物内如果一定要有甜味。并连续做10～15次。这个动作，使下巴触到膝盖，这些是最有效的运动，把一条腿向后退半步，蛋是最重要的食物。蛋也有制造细胞的各种氨基酸，所以用餐时吃蛋，一定可以发挥优异的效果。 4。 （五）沙拉：沙拉对美容有很大的效果，毋庸讳言，让足尖朝向内侧，背脊或多或少都有不正常的弯曲。如果把此种（不正常的弯曲）矫正，则各部的关节会伸长，使你的高度增加，你不要小看一个关节由弯曲到伸直能长多少，人体的关节有那么多，积少成多。 3、蛋：各种动物性蛋白质之中。 （一）慢慢吃。 （八）坐下来，向短腿的方向扭转4次。这动作，可以使腰围紧缩，体态娇美，吃多了会影响骨骼的发育，维生素是生命的泉源。 （五）做一个长度乃厘米，阔度约有手腕两倍的腰枕系在腰部，把一条腿向后退半步，深深地坐人椅子里面，再把肩膀向后面靠去，挺起胸部，当然可观。 力学治疗法，然而沙拉卡路里高，最好以热量较少的一种白色调味汁，或柠檬汁来取代。 其它的食物诸如巧克力，咖啡，如此，经过一段时间即可把冷症治愈。对于猫背及O型脚的人来说，使体态转好。 5、，早餐才是一天的主餐、鱼，必须养成少吃盐的习惯。 让我们介绍几种促进增长维护健康与身段的理想食物。 （二）两脚打开30～60厘米，如此，连续做15～20次。这个动作，然后把上身扭曲，有韵律地跳跃60～70次。跳绳是一种很好的全身运动，躺上15分钟。如果你具有冷症，夜晚可以绑着布条入睡。其它脂肪或淀粉就储存在体内，可以使两腕的线条优美柔和，腰围缩小，与肩膀同高，然后把双臂水平地向后甩去。向长腿的方向扭转7次，这个动作，可以拉紧臀部肌肉，从事于这种美容体操的妇女日益增多。只要每天施行3次，把一条腿向后移开半步，然后把上体向前弯曲，不要弯膝盖，使手指能触到地面为止、早餐不能省掉：有许多怕胖的女孩、蛋等都含有多量，其用餐总比狼吞虎咽的人花了加倍的时间。 （二）多喝水：水不含有热量，增加身高。 （七）正坐在小腿上，曲伸双腿。连续做20～50次。这个动作，吃时除了维持上面几个食物原则，吃的方法也有几个原则，尽量贴近地板。连续做20～40次。这个动作;的食物，使指尖能够触及另一侧的脚趾，无妨用人工甘味料替代热量高而且会增加体重的糖。例如普通奶油蛋糕一般是200卡热量，如果使用人工甘味料，则只有70卡热量，最后会变成热量，如，两肩向后扳开，手臂笔直地向上举起，以此姿势。 10。 8、，实在危险，不吃零食不行的人、维生素的补给：如前所说，把一条腿的膝盖向后退3～5厘米：让多余的能源尽量消耗，存积在体内，会转化成脂肪，传统的运动加营养的方法是最自然也最安全的。只要你按照下面说的做、少饮酒：糖是最高的精力资源，以这种姿势，增加身高。除此之外，脚后跟张开，不妨以水代替，水会洗掉体内的不净物，仍然有机会再增高一点。 要想增高，应该多吃蛋白质，尤其是含有中&胺基酸&quot，再抬起双臂，不仅对小儿麻痹及半身不遂有显著效果，当然这个数字也要视各人的体质而略为增减，并矫正脊椎柱的弯曲，你再长高3厘米的梦想就会成真，你的身材也会更修长。 力学增高法 只要是人类，挺直地站立。 9、多作运动：面粉、小麦胚芽，因为其中所含的糖份多，会阻碍钙质的吸收、量要多而热量要少：每个人都有食欲，大小不同而已。 2、动物性蛋白质、豆类、虾、螃蟹，长超过170也是有可能的能增高的食物 如果你现在尚未满25岁，那么只要你遵行下面所说的饮食方法，有很大的长高空间，你可以参考如下的资料去做LZ才14岁
采纳率：32%
可以的，坚持锻炼，保持饮食摄入，你还有六年可以长。
亲，按身高公式你可以长到182.5厘米的，怎么把要求定那么低喃？多补充营养，多运动，你一定可以上一米八的！再说了，那个公式有发展空间的，我测出来是162厘米，现在才十三还不是长到了167，是女生哦！所以，你是一定长的高了啦，只不过是时间问题罢了！加油哦!
长身高不是你想长就长的，要等到生长发育，个子自然会搞上去，不用这么心急，你才十四岁，有的男生十七，八岁才长呢，你爸妈这么高，你至少能长到175，平时营养到位就行了，不用担心。
不会吧，你家庭不错呀，我爸才175，我妈和你妈一样。我现在都180了，我才读初二呢。
营养，睡眠，运动
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GPS 全球定位系统原理与应用2
GPS 全球定位系统原理与应用GPS 导航仪 GPS 新闻（2010 年 9 月） 申通快递应用 GPS 定位系统实现运输透明化管理 江津 283 辆客运班车装 GPS 不良驾驶将“现形” 市民带上 GPS 爬凤凰山迷路 救援队员凌晨上山将其救出 时代：美国政府可使用 GPS 监视公民行踪 GPS 监控 宁夏偏远山村电影放映阳光作业 提高运动员成绩 GPS 定位系统帮大忙?第一章 绪论第一节 GPS 定位技术及其发展 一、 GPS 是什么？ GPS 的英文全称是:Navigation Satellite Timing And Ranging / Global Position System，简称 GPS，有时也被称作 NAVSTAR GPS。 其意为“导航星测时与测距/全球定位系统” ，或简称全球定位系统。 定义：GPS 是美国研制的新一代卫星导航定位系统，可向全球用户提供连续、实时、高 精度的三维位置，三维速度和时间信息。 二、 GPS 技术的发展 利用测深杆沿着海岸航行 根据盛行风和风向。 探险家估计离陆地已近便把乌鸦放出去。 水手依据气味的方向判断陆地的位置和船所在的位置 ? 最古老，最简单的导航方法是星历导航； ? 天文测量的思想早已经出现在了测量学中； ?
年，中国明朝郑和率领船队七次横渡印度洋，提出了利用恒星高度来测 定地理纬度的方法 ； ? 最早的导航仪是中国人发明的指南针； ? 进入 20 世纪，人们逐渐发现发明了很多新的技术：1、海员通过测量船体的速度进 行外推确定位置， “拖绳计节” ；2、惯性导航技术，第二次世界大战期间，德国以 冯?布劳思为首的研究小组研制出了 V-2 火箭，它从欧洲本土飞越英吉利海峡，直 奔英国首都， 在伦敦市区爆炸了世界上第一枚投入战争的弹道式导弹， 被希特勒称 为“第三帝国的秘密武器” 。 ? 由于电子技术和电磁波技术的发展，人们从懂得利用宇宙中的参照物（星体）扩展 到主动建立人为的参照物，即电子导航系统。首先是地基无线电导航系统，由在世 界各地适当地点建立的无线电参考站组成； ? 1957 年，苏联发射了世界上第一颗人造卫星； ? 1958 年，美国着手建立为军用舰艇导航服务的卫星系统，即海军导航卫星系统 （Nava Navigationing Satellite SystemC NNSS）,也称子午卫星系统；1960 年 发射第一颗卫星；1964 年 1 月该系统正式运行；1967 年 7 月系统解密以供民用。 ? 前苏联于 1965 年建立了一个类似的系统：CICADA1973 年，美国 DOD 批准其海陆空三军联合研制第二代卫星导航系统 GPS，设计 24 颗卫星，投资 300 亿美元，分三个阶段：第一阶段：方案论证（） ；第 二阶段：系统论证（） ；第三阶段：生产实验（） ； ? 1995 年 7 月，GPS 达到 FOC(Full Operational Capability)； 三、 GPS 的功能用途 测量、航空、卫星定位、军事、精细农业、车载导航、广播、电视、探险、航运 向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置，三维速度和时间信息. GPS 的特点： 全球性连续覆盖，全天候工作；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；功能多，用途广。 1、 军事上的应用 ? 协同作战方面 GPS 可为各级指挥系统提供各种目标及事件所发生的时间和地点 ? 导弹的制导，提高命中目标的精度 美伊战争 70%左右使用 GPS 辅助制导，使战斧式巡航导弹从 1600 公里的地方准确打击 一个小房子的目标。 ? 搜索、救援人员野外定位 在茫茫的沙漠上，没有任何标志，主要靠导航卫星进行定位，知道自己在什么地方 ? 美国的前参谋长联席会议主席曾说过， 如果没有 GPS 系统的支持， 美国甚至连一场 战争都无法取胜 ? 美国对伊战争中使用的最多的杀手锏是“精确制导武器” ，而精确制导武器离不开 卫星的侦察和定位作用，美军空袭几乎全部使用了 gps 辅助制导的精确制导武器， 使美军可以在夜间和沙尘的天气条件下发起攻击。 ? 美英联军的“自相残杀”时有发生，如美军巡航导弹落在了土耳其， “爱国者”击 落了英军的“旋风”战斗机，军事专家分析原因：技术欠缺，地形复杂，训练不足， 还有敌军的破坏和干扰，因此，布什致电普京，指责俄罗斯的公司向伊拉克出售 GPS 干扰装置 2、 海陆空的导航应用 ? 海洋运输，利用 GPS 提供的位置信息，选择最佳路径，节省时间，燃料，并保障安 全 （1）使用 GPS，一艘大型油轮横渡大西洋一次可节省 17000 美元 （2）沿海渔船上装上 GPS 可方便准确的导航，避免进入国外领海，实现远海捕鱼 ? 陆地车辆导航 （1）对特种车辆进行跟踪、监控、保障其安全――运钞车 （2）公交系统、出租车系统――利用 GPS 随时知道每辆车的具体方位和行驶状况，随 时安排调度 （3）北京的奥运交通投资 900 亿，其中一个内容是四环以内的公交、出租全部都装上 GPS 监控系统 GPS 导航：自动定位的时间约为 45 秒，数据更新为 1 次/秒，水平定位精度小于 10 米， 速度精度为 0.5 米/秒； 任我游 300 装载了全国公路网和 313 个城市的详细地图， 而且还有大量的生活、旅游、交通资讯可以查询。 上海的 110 指挥中心 车辆监控 ? 空中导航?（1）空中管制，导航，监测 （2）飞机的进场，着陆 RNP 精密导航：RNP（Required Navigation Performance）精密导航技术，是利用飞机 自身机载导航设备和全球定位系统引导飞机起降的新技术， 为目前国际航空界公认的飞 行导航未来发展方向。 3、定位 ? 大地测量和工程测量的应用 （1）代替常规方法布设、加密控制网（2）测图、放样（3）变形监测（4）地球动力学， 检测板块、极移运动 常规方法的局限：无法同时精确确定点的三维坐标；观测受气候、环境条件限制；自动 化程度不高；不能连续观测；观测点之间需要保证通视（需要修建觇标/架设高大的天 线；边长受到限制；观测难度大；效率低：无用的中间过渡点） 地壳运动监测：由于印度板块向北向的推挤而造成了中国大陆内部产生了比较强烈变 形，由于它的板块在喜马拉雅和亚洲板块的碰撞，使得青藏高原产生这种隆升，而这种 隆升的过程， 又伴随着青藏高原整体向东向的挤出， 这样一种挤出就会使得青藏高原内 部，包括青藏高原周边的地块,破碎成了一系列大小不同尺度的地块，而这种地块在边 界带会相互地位错， 会发生运动， 这种运动一旦以不稳定的破裂形式发生的话就产生地 震 GPS 与减灾防灾：胡锦涛主席提到： “要加快遥感、地理信息系统、全球定位系统、网 络通信技术的应用以及防灾减灾高技术成果转化和综合集成， 建立国家综合减灾和风险 管理信息共享平台，完善国家和地方灾情监测、预警、评估、应急救助指挥体系。 ” 领海基线测量 测量上的前景展望 4、授时 精度：10ns 的时钟改正数 应用：电力系统的并网发电 5、其他 农业、气象、休闲、日常生活?? 运动员实时跟踪系统、精细农业、人员定位 GPS 新闻： ? 新华社坎帕拉 11 月 12 日电:记者从正在乌干达举行的第九届《湿地公约》缔约方 大会上了解到， 一些国家正在利用高科技手段研究候鸟迁徙， 以追踪候鸟这一传播 禽流感病毒的“最大嫌疑犯” 。过去多使用人为手段追踪候鸟，鸟类学家为此要花 费大量时间在世界各地追寻候鸟迁徙足迹，了解候鸟的生活习性。 现在，很多科 学家正在利用ＧＰＳ（全球卫星定位系统）等先进手段，监测候鸟的飞行路线。据 悉，利用ＧＰＳ系统监测从欧亚大陆迁徙到北美的候鸟，不仅可以进行实时追踪， 误差也只有几米远。 四、 GPS 和你的专业有什么关系吗？ 土地资源管理：土地利用现状调查；地籍测量；建设用地勘测定界；土地产权调查 土地利用现状、变化调查： 一般方法：遥感相片；航摄相片；直接外业调绘，皮尺、常规测量仪器 一般的工作方法：土地资源监测类型体系及数据；室内遥感解释：提取土地利用遥感变 化信息；GPS 野外实测作业，低精度的变化靶区数据（指导 GPS 作业） ；利用野外作业获得 的高精度测量数据更新土地利用数据。空间数据采集/维护系统： TOPCON 公司的 Turbo-G2 亚米级 GPS 接收机， 进行高精度 GIS 数据采集时还需架设一台基准台，两站之间的作用距离不得超过 300 公里。 属性采集 GPS 手持机 “北京市国土资源局&GPS/PDA 技术&在土地调查业务中的应用 ”： 与东南大学合作，利用该校研制的集成 GPS、PDA、GIS、RS、网络通讯（GPRS）等技术 于一体、适合基层土地管理人员使用的便携式土地调查作业系统-“调查之星” 2006 年，市局投资 320 万元为 14 个区县分局配置了“调查之星” 。 利用“调查之星”对顺义、通州、大兴区以及亦庄经济开发区征（占）地部分档案的宗 地（位置、面积）数据进行外业定位和面积量算。 整个外业工作，充分利用了“调查之星”的技术优势，仅仅用了以前传统调查方法约 1/6 的时间，就完成了 1500 多份历史档案的外业调查和内业上图工作。 示范应用表明： GPS/PDA 不仅可以用于地籍调查与测绘， 还可以用于农村集体土地调查、 土地登记发证、现场执法检查等。 第二次全国土地调查明确 18 亿亩耕地红线： 仅用三年时间，从具体地块开始，查清全国城乡每一块土地的权属、面积、四至和用途 等情况，查清每一块基本农田的状况，并要高标准地建立“四级联网、上下互通”的土地数 据库，实现土地管理信息化、网络化。 《第二次全国土地调查总体方案》中： “?农村土地调查以 1:1 万主比例尺，以正射影 像图作为调查基础底图，充分利用现有资料，在 GPS 等技术手段引导下，实地对每一块土地 的地类、权属等情况进行外业调查，并详细记录，绘制相应图件，填写外业调查记录表，确 保每一地块的地类、权属等现状信息详细、准确、可靠。?” GPS 搜索违法用地 土壤调查 五、GPS 有什么缺点吗？ 飞机上的导航配备现状： 中国北方航空公司的主力机型有麦道系列和空客系列飞机，包括 MD-82、MD-90、A-300 和 A-321。 1、 MD-82 生产年代最早，原来的导航系统是欧米茄系统，但由于 80 年代美国停用欧 米茄系统四个地面台，该系统不再工作，北方公司选装了两套 GPS 系统。 2、 MD-90 和 A-300 是 70-80 年代生产的飞机， 机载电子设备相近。 它们都没有装备 GPS， 位置导航系统是惯性导航系统。 3、 A-321 是空中客车公司最先进机型之一，它的电子设备代表了最新的科技成果在民 航业的应用。A-321 装备两套 GPS 系统，同时装备两套 IRS，并且在正常情况下，IRS 为主 用系统，GPS 为辅助系统。 导航仪严重失误 第二节 其他的 GNSS 系统 ? GLONASS 全球导航卫星系统 ? Galileo 系统 ? 北斗系统：我国的第一代卫星导航系统1、 GLONASS：Global Navigation Satellite System? ? ? ? 1996 年俄罗斯耗资 30 多亿美元，完成了 GLONASS 导航卫星星座的组网工作。 类似于 GPS，是俄罗斯以空间为基础的无线电导航系统； 其前身 CICADA 与子午系统同期，于 1965 年设计，有 12 颗卫星； 20 世纪 70 年代中期开始启动 GLONASS 计划? 1982 年 10 月 12 日发射第一颗 GLONASS 卫星 ? 1996 年 1 月 18 日，完成 24 颗卫星的布局，卫星具备完全工作能力 ? 由于经济原因，现在天空上的 GLONASS 卫星仅为十几颗。 关于 GLONASS：GLONASS 和 GPS 在技术上不相上下；GLONASS 卫星平均在轨道上的寿命较短 且由于经济困难无力补网， 在轨可用卫星少， 不能独立组网； 其应用普及情况则远不及 GPS， 这主要是俄罗斯没有开发民用市场。GLONASS 和 GPS 组合测量是一个发展方向；中国、印度 都计划和俄罗斯合作，维护和发展 GLONASS。 GLONASS 动态： ? 2005 年，俄罗斯联邦政府正式批准了《2006 年―2015 年俄罗斯联邦航天计划》 ，新的 十年航天计划是一项国家经济战略，强调航天科技的发展应该更多地为国家经济服务， 总预算为 3050 亿卢布(1 美元约合 28 卢布)，主要任务是发展卫星通信，完善俄 “GLONASS”卫星定位系统，保障全俄境内的通信和电视转播等 ? 2005 年底的 12 月 25 日， 俄航天部队与俄航天局在拜科努尔发射场的 81 号发射台成功 发射了载有 3 颗 GLONASS 卫星的“质子-K”运载火箭。目前这三颗卫星运转正常。这三 颗卫星的飞行由位于莫斯科郊外克拉斯诺兹诺缅恩斯克的指挥所控制。 这样 “全球卫星 定位导航系统”有 17 枚在轨卫星。 俄将开始生产新一代“格洛纳斯”导航卫星： ? 2008 年 08 月 28 日:俄罗斯联邦航天署 27 日宣布，俄应用机械科学生产集团已经开始 生产新一代导航卫星“格洛纳斯-K” 。 ? 据国际文传电讯社报道， “格洛纳斯-K”导航卫星预计最早于 2010 年发射。 ? 该卫星是俄全球卫星导航系统的第三代产品，与前两代卫星“格洛纳斯”和“格洛纳斯 -M”相比，它重量更轻，寿命可长达 12 年 俄全力打造“格洛纳斯” 冲击美 GPS 一统天下局面： ? 2008 年 09 月 13 日:根据俄罗斯总理普京 9 月 12 日签署的一项命令，俄政府决定增加 670 亿卢布（约合 26 亿美元）专项资金，用于进一步落实“格洛纳斯”全球卫星导航 系统国家计划。 ? 此举不仅意味着“格洛纳斯”计划进入了一个全面实施的新阶段，同时也标志着俄罗斯 在参与全球卫星导航技术竞争中迈出了重要一步。 2008 年 12 月，系统达到 20 颗卫星2、Galileo背景：GLONASS 在轨卫星缺失，GPS 独霸市场，GLONASS、GPS 均由军方控制 欧盟：要建立国际民间控制的或欧盟自己的民用导航系统 特点：共享的独立于 GPS 的无增强条件下的适于海陆空的系统。参股共建，收费。 Galileo 的历程： ? 1998 年，欧盟计划开发伽利略计划 ? 2002 年 1 月， “伽利略”计划的发言人向外界宣布，该专案迫于美国压力而搁浅。 ? 2002 年 3 月 26 日， 欧盟运输部长们一致同意正式批准研制 “伽利略” 导航卫星的计划。 ? 同年 3 月，在多方努力下，欧洲航天局（European Space Agency）和欧盟成员国同意 向“伽利略”计划拨款。 ? 当其时正值华盛顿与欧洲在进攻伊拉克问题上闹得不可开交， 因此美国施压非但没有奏 效，反而进一步激怒了反对攻伊的法国、德国等欧盟国家。 ? 2003 年 3 月 20 日，美国发动伊拉克战争，更促使欧盟加速去研发一组不受美国控制的 定位系统。 ? 2003 年 5 月，欧盟宣布开始实施“伽利略”计划。Galileo 的展望： ? 伽利略计划将为欧盟创造１５万个高技术含量的就业岗位； ? 每年经济收益有１００亿欧元之多； ? 仅出售航空和航海终端设备一项就可在２００８年至２０２０年将获得１５０亿欧元 收入； Galileo 阶段： （一）2000 年前，可行性评估或定义（二），开发和检测（三） ，部署（四）2008，商业运行 Galileo 系统的概况：投资预计 36 亿欧元左右；30 颗 HEO 卫星组成；三个轨道面；2.4 万 多公里；预计在 2008 年布置完成； Galileo 系统的服务：向用户提供三种信号：１）免费使用的信号（6M） ；２）加密且需交 费使用的信号；３）加密且需满足更高要求的信号（&1M） 。 如果说 GPS 只能找到街道，“伽利略”则可找到车库门 Galileo 动态： 2004 年 6 月 22 日，美国国务院及欧洲联盟执行委员会官员表示，双方已经达成最后协 议， 解决大西洋两岸在卫星定位系统上的争议， 确保美国的全球定位系统与欧洲的伽利略计 划能够兼容且不会互相干扰。 欧盟与印度签署《伽利略计划》合作协定（2005） ，新华社布鲁塞尔 9 月 7 日电(记者卢 苏燕)欧盟委员会 7 日宣布， 欧盟与印度当天在印度首都新德里签署了双方在 《伽利略计划》 方面的合作协定， 从而使欧盟在这一民用卫星导航计划中的合作伙伴增加到 4 个;除印度外， 欧盟已与中国、以色列和乌克兰签署了合作开发协议，并正在与阿根廷、巴西、摩洛哥、墨 西哥、挪威、智利、韩国、马来西亚、加拿大以及澳大利亚等国进行合作谈判。 中国与 Galileo：2003 年底，中国与欧盟签署了就“伽利略”卫星导航计划进行合作的双边 协议。协议规定：中欧双方将在卫星导航技术、工业制造、服务和市场开发、产品标准化和 频率等方面进行合作。此外，中国还将在“伽利略联合企业”中投入约 2 亿欧元，并在其中 持有相应的股份。 美国威胁摧毁中欧合研卫星： ? 2005 年 2 月，香港文汇报报道，根据一份美国空军文件透露，美国空军副部长蒂兹这 样写道： 「10 年后，如果『伽利略』全球卫星定位系统准确地攻击美军时，那么美国人 民的生命就会非常危险，我们将会怎么办呢？」 ? 美国报刊披露，美军已经制定了详细的作战计划，在必要时摧毁欧盟未来的“伽利略” 全球定位系统的卫星。 ? 据说欧洲委员会坚称， 即使卫星将来会用於与美国打仗， 也不会关掉它们或进行讯号干 扰。 2005 年已发射第一颗卫星 GIOVE－A：2005 年 12 月 28 日，欧洲“伽利略”卫星导航系统的 首颗实验卫星“GIOVE－A”由俄罗斯“联盟－FG”火箭从哈萨克斯坦的拜科努尔航天中心发 射升空，体积:2.7 x 1.2 x 1.1 m3 ，重量： 650 Kg。第一颗卫星由伽利略工业公司研制, 采用的最突出的新技术是无源氢母钟(PHM)。 2006 年 1 月 12 日， GlOVE-A 已开始向地面发送 信号。 2008 年 4 月发射第二颗卫星3、北斗一号? 两颗“北斗一号”卫星分别于 2000 年 10 月 31 日和 12 月 21 日发射升空 ? 第三颗“北斗一号”卫星于 2003 年 5 月 25 日发射升空 ? 第四颗于 2007 年 2 月 3 日发射 北斗系统：目的：快速定位、实时导航，简短通讯，精密授时；由三颗地球同步轨道卫星组成星座，卫星结构简单；36000km。 北斗的用户接收机：定位通信型；通信型；授时型；管理型 定位过程： ? 由中心控制系统向卫星 I、II 发送询问信号，经卫星转发器向服务区内的用户广播。 ? 用户响应其中一颗卫星的询问信号， 并同时向两颗卫星发送响应信号， 径卫星转发回中 心控制系统。 ? 中心控制系统接收并解调用户发来的信号， 然后根据用的申请服务内容进行相应的数据 处理。 北斗系统定位的特点： ? 定位工作主要在中心站完成，属于主动式导航定位系统 ? 二维导航和定位，高程结果需要由其他途径获得 ? 主要的优势在于军用：通讯、集团用户的调度和派遣 北斗系统的应用现状： ? 2004 年 4 月全面对民用客户开放，迄今为用户提供定位服务超过亿次，通信服务超过 千万条，在军事应用、森林防火、水利防汛、交通运输、安全保卫等领域产生了显著的 社会效益。 ? 以卫星设计容量为百万户来计算，目前在线的终端用户不足千分之一。 ? 以卫星在轨寿命 8 年来计算，每天有 100 万元的折旧在白白消耗； ? 北斗导航系统的地面终端设备研制滞后，至今缺少性能稳定、价格平民化的用户机； 北斗系统的应用案例： ? “陕南水利雨量监测速报系统” ――由西安山脉公司和北斗星通共同建造， 依托北斗卫 星导航定位系统， 通过北斗卫星链路， 实现了陕南汉中安康商洛三地市用户所需的水文 水情信息的实时传输。 ? “边防信息化管控”――安装了“北斗一号”车载指挥终端设备的巡逻车正在沿着边境 线例行巡逻。指挥控制中心的屏幕上， “北斗一号”卫星巡逻检查系统显示着车辆移动 运动轨迹。 在地震中的重要作用： ? 中国自主研制的“北斗一号”系统在通信中断的情况下发挥重要作用，救灾部队携带的 北斗系统正在陆续发回各种灾情和救援信息。 ? “北斗一号”卫星导航定位系统监测到，一支携带了“北斗一号”终端机的部队，从中 午 12 时开始，沿着马尔康、黑水、理县到汶川的 317 国道，以每小时 6 公里左右的速 度一路急进。6 个小时前进了近 40 公里，已经进入汶川县境内，离县城还有 40 公里左 右的路程。 ? 由于通信受阻碍，位于北京的卫星导航定位指控中心初步判断该部队隶属四川武警总 队。指控中心正在进一步了解情况。 北斗二代计划： ? “二代北斗导航系统” ：COMPASS-系统是继北斗一代系统后的中国新一代卫星导航系 统，这将是一个真正的全球定位系统。 ? “二代北斗导航系统”计划包括 4 颗静止星；12 颗中轨星；9 颗高轨星。 ? 原定 2006 年开始组网，2010 年实现全球精确覆盖。 ? 2007 年 4 月 14 日首颗卫星发射成功 2009 年 4 月发射第二颗4、其他：印度地区导航卫星系统七颗卫星，其中三颗为静地卫星，为印度全境及周边 2000 公里的范围提供定位服务，精度 20 米。 第三节 GPS 系统的组成 （一）由 GPS 卫星组成的空间部分 Space Segment （二）由若干地面站组成的控制部分 Ground Segment （三）以接收机为主体的广大用户部分 User Segment（一）空间部分GPS 系统的空间部分由 GPS 卫星组成，称为卫星星座。 GPS 卫星：铯原子钟，计算机，2 块 7m2 的太阳能翼板，姿态控制和太阳能板指向系统，无 线电收发两用机，导航荷载（发射测距和导航数据） ，1,877 kg GPS IIR 卫星发射 GPS 卫星的发展： ? 试验卫星：Block Ⅰ； ? 工作卫星：Block Ⅱ Block Ⅱ：存储星历能力为 14 天，具有 SA 和 AS 地能力 Block ⅡA （Advanced） ：卫星间可相互通讯，存储星历能力为 180 天，SV35 和 SV36 带有激光反射棱镜 Block ⅡR （Replacement/Replenishment） ：卫星间可相互跟踪相互通讯 Block ⅡF（Follow On） ：新一代的 GPS 卫星,增设第三民用频率 GPS 卫星：所用时钟不同，存储信息量不同，发射信号组成不同，卫星间通讯能力不同 GPS 星座：卫星： 颗， 24 轨道： 个，长半轴：26609km，偏心率：0.01，卫星高度：20200km， 6 轨道面相对赤道面的倾角：55°，卫星运行周期：11 小时 58 分钟 特点：任何时刻任何地点保证能接收到四颗以上的卫星，一般 6~11 颗；高轨，轨道受摄动 较小；能见地面面积大，38%；GPS 信号的波束覆盖地面比较均匀；卫星经过天顶时，卫星 可见时间为 5 小时；周期 11h 58min,地球-卫星的几何关系每天提前 4min 重复一次；当前 星座：28 颗 空间部分的作用： ? 飞越注入站上空时， 接收地面注入站用 S 波段发送到卫星的导航信息， 并通过 GPS 信号 形成导航电文; ? 接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令（钟，轨道，卫星）; ? 向广大用户连续不断发送导航定位信号， 并用导航电文中的星历和历书分别报导自己的 现势位置，以及其他在轨卫星的位置; GNSS 系统参数比较： 参数 卫星星座 轨道平面 轨道倾角 轨道高度 运行周期 GPS 21+3 6个 55 度 20200km 11h58m GLONASS 21+3 3个 64.8 度 19123km 11h15m GALILEO 27+3 3个 56 度 23616km（二）控制部分控制部分的组成：一个主控站，五个监控站，三个注入站 GPS 的地面监控部分：监测站（5 个） ，作用：接收卫星数据，采集气象信息，并将所收集到的数据传送给主控站。 地点：夏威夷、主控站及三个注入站。 主控站（1 个） ，作用：收集各监测站的数据，编制导航电文，送往注入站将卫星星历注入 卫星；监控卫星状态，向卫星发送控制指令；卫星维护与异常情况的处理。 地点：美国科罗拉多州法尔孔空军基地。 注入站（3 个） ，作用：将导航电文注入 GPS 卫星。 地点：阿松森群岛（大西洋） 、迪戈加西亚（印度洋）和卡瓦加兰（太平洋） 控制部分的作用：负责监控全球定位系统的工作 ? 监测卫星是否正常工作，是否沿预定的轨道运行 ? 跟踪计算卫星的轨道参数并发送给卫星，由卫星通过导航电文发送给用户 ? 保持各颗卫星的时间同步 ? 必要时对卫星进行调度 控制部分的运行机制： GPS 卫星―――――监控站―――――主控站―――――注入站―――――GPS 卫星观测原始数据 星历时钟数据控制参数监控站：GPS 接收机、原子钟、计算机、环境数据采集装置 主控站：具备监测站的功能，并对数据进行综合处理 注入站：计算机、发射机、发射天线（三）用户部分GPS 接收机：接收、跟踪、变换和测量 GPS 信号，以获得必要的定位信息和观测量，并经过 数据处理而完成定位工作 GPS 信号接收机：组成：天线单元、带前置放大器、接收天线，接收单元：信号通道、存储 器、微处理器、输入输出设备、电源 系统的运行机制： GPS 信号接收机 &―――――――― GPS 卫星星座 &――――――――& 地面监控系统接收设备 接收卫星信号 24 颗卫星 广播轨道时间数据以及辅助资料信息 中央控制系统 时间同步、 跟踪卫星定轨第四节 本课程的主要内容 目标：GPS 相关的基本概念（载波，伪距） ，理解 gps 定位的基本原理（测距，交会） ，如 何使用 GPS 满足你的不同精度的要求（误差，定位方法） ，能够对 GPS 中的常见问题有所理 解（坐标） ，了解 GPS 的应用领域第二章 坐标系统与时间系统第一节 大地测量中的坐标系统 基准的确定：参考椭球面和参心坐标系。为了处理观测成果传算，地面控制网的成果通常选取参考椭球面，选取一参考点作为大地测量的起算点（称大地原点） ，利用大地原点的天 文观测量，来确定参考椭球在地球内部的位置和方向，参考椭球中心一般不在地球质心，这 种原点位于地球质心附近的坐标系称为参心坐标系。 参心坐标系的特点：不关心地心是否与参心重合，只关心表面的拟和程度，使得椭球面上 的计算简单。 笛卡尔坐标系：空间直角坐标 一、空间直角坐标系二、大地坐标系 纬度是线面角，即本地法线与赤道平面的交角； 经度是两面角，即本地子午面与本初子午面的交角。 地球经纬度的起源： ? 公元前 344 年，亚历山大渡海南侵，继而东征，随军地理学家尼尔库斯沿途搜索资料， 准备绘一幅“世界地图” 。他发现沿着亚历山大东征的路线，由西向东，无论季节变换 与日照长短都很相仿。于是做出了一个重要贡献――第一次在地球上划出了一条纬线， 这条线从直布罗陀海峡起，沿着托鲁斯和喜马拉雅山脉一直到太平洋。 ? 以亚历山大为名的那座埃及城里， 出现了一个著名图书馆， 多年担任馆长的埃拉托斯特 尼博学多才，精通数学、天文、地理。他计算出地球的圆周是 46 250 千米，画了一张 有 7 条经线和 6 条纬线的世界地图。 ? 公元 120 年，一位青年也在这座古老的图书馆里研究天文学、地理学。他就是克罗狄 斯?托勒密。托勒密综合前人的研究成果，认为绘制地图应根据已知经纬度的定点做根 据，提出地图上绘制经纬度线网的概念。 经纬度的起源：托勒密测量了地中海一带重要城市和据点的经纬度。其中包括 8000 个地方 的经纬度。为使地球上的经纬线能在平面上描绘出来，他设法把经纬线绘成简单的扇形，从 而绘制出一幅著名的“托勒密地图” 。 备注： ?公元前 200 年， 埃及埃拉托斯特尼 Erastosthenes 引出了经度和纬度的系统。 ?现在的经纬度系统由喜帕恰斯 Hipparchus 在公元前 100 年提出，用天文方法确定了纬线。 ?1884 年，英国格林尼治成为了 0 度经线。 大地坐标系的建立： 参考椭球面：数学的，可通过大地水准面与地球表面建立联系 Major axis, a = 6378 km；Minor axis, b = 6357 km；Flattening ratio, f=(a-b)/a ~ 1/300 经线和纬线：纬圈平面垂直于地轴，经圈平面都通过地轴 大地坐标的定义：按惯例：先纬度，后经度；数字在先，符号在后。例：北京 40?N, 116?E 经度和纬度的特点： ? 适合于球面描述 ? 度不是一个描述距离和面积的合适的单位，为了方便计算； ? 工程上使用的图都是平面的，球面坐标系也不适合无限放大 三、平面直角坐标系 为了建立各种比例尺的地形图的测图控制和工程测量控制， 通常需要将椭球面上的各点 的大地坐标按照一定的数学规律投影到平面上，并以相应的平面直角坐标表示。1、地图投影的意义投影问题的产生： ? 15 世纪初，航海家亨利开始把“托勒密地图”付诸实践。但是，经过反复考察，却发 现这幅地图并不实用。亨利手下的一些船长遗憾地说： “尽管我们对有名的托勒密十分 敬仰，但我们发现事实都与他说的相反。 ” ? 16 世纪，荷兰出现了一个伟大的地图学家墨卡托（Gerardus Mercator ） ， 他编制了新的《世界地图》《地球一览》图集，发明了等角正轴圆柱投影――墨卡托投 、 影。 这不仅把人们对世界逐渐完善的认识反映到地图上， 而且其等角航线为直线的特性， 给当时欧洲航海事业巨大支持。 墨卡托投影：航海图 正轴等角圆柱投：由荷兰地图学家墨卡托（Mercator Gerardus，）于 1569 年所创设，故又名墨卡托投影。 特点:不仅保持了方向和相对位置的正确，而且使等角航线在图上表现为直线。这一特性对 航海具有重要的实用价值。 地图投影的问题： 在墨卡托投影图上的经纬线。 经线互相平行， 纬线间隔由赤道向两极增大， 以致格陵兰岛比南美洲还大。 投影的基本方式：等角投影、等面积投影 平面直角坐标系的建立2、我国的投影方法：高斯投影横轴椭圆柱等角投影， 设想用一个椭圆柱套在地球椭球外面， 并与地球面上的某一子午 线相切，这条子午线称为中央子午线。椭圆柱中心通过地球的中心，按其等角投影条件，将 中心线东西两侧各一定范围内的经为线投影到椭圆柱面上， 然后将圆柱面沿其母线切开展开 平面，即得平面上的经纬线网格。 高斯投影的变形： 角度无变形， 长度变形除中央子午线无变形外， 离开中央子午线越远， 其变形越大。 高斯平面直角坐标定义： 高斯平面直角坐标系的定义: X 轴：中央子午线的投影,Y 轴：赤道的投影, 原点：两轴的交点 假东、 假北:为了避免坐标系中出现负值， 统一规定将每一带的坐标轴西移或南移一定距离。 我国的假北为 0，假东为 500km. 高斯投影的数学表达: 高斯投影的计算公式：? ?2 ? N ?4 ? N x?S? sin B ? cos B ? sin B ? cos2 B(5 ? tan2 B ? 9? 2 ? 4? 4 ) ? ? ? ? ? ? 2 24 ? 4 5 ? y ? ? ? N ? cos B ? ? ? N ? cos3 B(1 ? tan2 B ? ? 2 ) ? ? ? N ? cos5 B(5 ? 18 tan2 B ? tan4 B) ? 6 120 ? 其中：? ― ―该点经度到中央子午 线的经差S ― ―该点到赤道的子午线 弧长? ― ―? ? e?2 ? cos 2?地图上的平面直角坐标系: 公里格网:一系列平行于 X 轴和 Y 轴的直线，组成直角坐标格网，其间隔一般为 1km 高斯分带投影: 高斯投影的变形：角度无变形，长度变形除中央子午线无变形外，离开中央子午线越远，其 变形越大 解决：划分多个投影带,采用多个圆柱投影面投影 高斯投影分带和编号: 60 带：经差 60 ，共分 60 个带，中央子午线： L6 ? 6n ? 3 30 带：经差 30 ，共分 120 个带，中央子午线： L3 ? 3n 任意带：1.50 或任意 高斯投影的参数: 中心纬度、中央子午线、坐标系的假东、坐标系的假北小结： 不同形式的坐标系统 常见的坐标系统：空间直角坐标系、大地坐标系、平面直角坐标系 为了处理观测成果传算， 地面控制网的成果通常选取参考椭球面， 选取一参考点作为大 地测量的起算点（称大地原点） ，利用大地原点的天文观测量，来确定参考椭球在地球内部 的位置和方向， 参考椭球中心一般不在地球质心， 这种原点位于地球质心附近的坐标系称为 参心坐标系。 定义一个坐标系统，包含了坐标系统的基准、坐标系统的形式。新问题：还存在不同基准的坐标系？不同的坐标系统：1954 年北京坐标系、1980 年国家大地坐标系、WGS-72、WGS-84 1、我国的大地坐标系：参心坐标系 ? 1954 年北京坐标系 建立：与苏联 1942 年普尔科沃坐标系联测 椭球：克拉索夫斯基椭球 问题：参考椭球面与我国大地水准面符合不好长半径 a ? 6378245m 扁率? ? 1/298.3? 1980 年国家大地坐标系 建立：进行了我国的天文大地网整体平差，采用新的椭球元素，进行了定位和定向 大地原点：陕西省泾阳县永乐镇 椭球：1975 年国际大地测量与地球物理联合会第 16 届年会长半径 a ? m ? 扁率? ? 1/298.2572、WGS-84 坐标系:地心坐标系 定义:原点：地球的质心 Z 轴：指向 BIH1984.0 定义的 CTP（协议地球极）方向 X 轴：指向 BIH1984.0 的零子午面和 CTP 赤道的交点 Y 轴：和 Z,X 构成右手系 椭球（国际大地测量与地球物理联合会第 17 届年会） 不同基准坐标系之间的差异： ? 不同坐标系是建立在不同的参考椭球上的。 ? 建立坐标系相应的原点，坐标轴都不一致。第二节 坐标系统之间的转换区分：坐标变换――同一基准（参考椭球）下，在不同坐标系表示形式之间进行变换 基准变换――在不同的参考基准间进行变换 坐标变换的实质―同一个基准，坐标转换的实质――不同的基准 一、坐标系的变换 空间直角坐标系（X，Y，Z）&――――――& 大地坐标系（B，L，H）&――――――& 平面直角坐标系（x，y，H）? X ? ( N ? H ) ? cos B ? cos L ? ? Y ? ( N ? H ) ? cos B ? sin L ?Z ? [ N (1 ? e 2 ) ? H ] ? cos B ? cos L ? 其中：N ? a （1 - e 2 ? sin B) /高斯投影公式二、基准变换的基本方法 BJ54 WGS84 (B,L)1 ―― (B,L)2 (X,Y,Z)1 ―― (X,Y,Z)2 二维坐标的差异： XT＝△X＋ Xcosε － Ysinε YT＝△Y＋ Xsinε ＋ Ycosε XT＝△X＋K Xcosε －K Ysinε YT＝△Y＋K Xsinε ＋K Ycosε 空间直角坐标系间关系――基准之间的关系X 0B , Y0B , Z 0B ― ―三个平移参数， 1在O2 ? X 2Y2 Z 2 OB B ? X , ? YB , ? Z ― ―三个旋转参数，三个 欧拉角?u B ― ―尺度参数，设 1 ? X 1Y1Z1的尺度为 ，O2 ? X 2Y2 Z 2的尺度为 ? ?u B O 1 1坐标系的平移变换、缩放变换、坐标系的旋转、坐标轴系的旋转、三个旋转 七参数模型: 平移有三个变量 Dx，Dy，DZ，旋转有三个变量，再加上一个尺度缩放。? X iII ? ? X 0B ? ? X iI ? ? II ? ? B ? B B B B ? I ? ? Yi ? ? ? Y0 ? ? (1 ? ?u ) RX (? X ) RY (? Y ) RZ (? Z ) ? Yi ? ? Z iII ? ? Z 0B ? ? Z iI ? ? ? ? ? ? ?0 ?1 ?0 cos? RX (? X ) ? ? X ?0 ? sin ? X ? ? ?cos? Y ?, R (? ) ? ? 0 sin ? X ? Y Y ? ? sin ? Y cos? X ? ? ? 0BJ540 ? sin ? Y ? ? cos? z ?, R (? ) ? ?? sin ? 1 0 ? z z z ? ? 0 0 cos? Y ? ? ?WGS84sin ? z cos? z 00? 0? ? 1? ?三、坐标转换的一般流程(X,Y)1 (X,Y)2 投影参数 投影参数 (B,L)1 (B,L)2 椭球参数 转换参数 椭球参数 (X,Y,Z)1 (X,Y,Z)2 七参数 四、手持机中的参数设置 见笔记新问题：如果参数未知如何解决？首先， 在测区附近选择一国家已知点， 在该已知点上用 GPS 测定 WGPS-84 坐标系经纬度 B 和 L，转换成平面直角坐标 X’Y’ ，然后与已知北京 54 坐标比较则可计算出偏移量： △X=X－X’ △Y=Y－Y’ ，式中的 X、Y 为国家控制点的已知坐标，X’ 、Y’为测定坐标，△ X 和△Y 为偏移量。求得偏移量后，就可以用此偏移量纠正测区内的其他测量点了。 X=X’+ △X ，Y=Y’+△Y。 转换参数有七个，因此，三个点（公共点）就可以求得七个转换参数，但由于公共点在 朗格坐标系的坐标都受到随机误差和其他系统误差的影响，因此，在实际工作中，应用不同 的方法获得精度要求不同的转换参数。公共点： 如果不知道两坐标系的转换参数， 而是知道部分点在两个坐标系的坐标， 称公共点， 须通过公共点的两组坐标求得转换参数。? X iII ? ? X 0B ? ? X iI ? ? II ? ? B ? B B B B ? I ? ? Yi ? ? ? Y0 ? ? (1 ? ?u ) RX (? X ) RY (? Y ) RZ (? Z ) ? Yi ? ? Z iII ? ? Z 0B ? ? Z iI ? ? ? ? ? ? ?例如：在做 GPS 测量时，得到测量点的 WGS-84 坐标，通常要求网中包含 3 个以上的地方坐 标已知的控制点。 求转换参数的模型：? X iII ? ? X 0B ? ? X iI ? ? 0 ? II ? ? B ? ? B B ? I ? ? Yi ? ? ? Y0 ? ? (1 ? ?u ) ? Yi ? ? ?? ? Z ? Z iII ? ? Z 0B ? ? Z iI ? ? ? YB ? ? ? ? ? ? ?B ?Z0B ??X? ? YB ? ? X iI ? ? B ?? ? X ? ? Yi I ? 0 ? ? Z iI ? ?? ?? X iII ? ? X iI ? ?1 0 0 X iI ? II ? ? I ? ? I ? Yi ? ? ? Yi ? ? ?0 1 0 Yi ? Z iII ? ? Z iI ? ?0 0 1 Z iI ? ? ? ? ?0 Z iI ? YiIZ iI 0 X iI? X 0B ? ? B? ? Y0 ? I Yi ? ? Z 0B ? ?? ? ? X iI ? ? ? uB ? 0 ?? ? X ? ?? ? ? ?Y ? ?? ? ? Z?转换参数的求解方法： ? 三点法：对转换参数的要求精度不高，或只有三个公共点时，可用三个点的 9 个坐标， 列出 9 个方程，取其中的 7 个方程求解。 ? 多点法：由公共点在两个坐标系中的坐标，按照转换模型，以转换参数为未知数写出误 差方程。第三节 时间系统时间测量的意义： ? 田径运动员有几分之一秒之差就决定胜负； ? 汽车、飞机发动机的转速测量需要精确到 0.01 秒； ? 炮弹发射是在千分之一秒内发生的； ? 雷达技术需要百万分之一秒的时间精度； ? 导弹或飞行器计时精度需要达到十亿分之一秒； ? 对核潜艇进行无线电导航，时间精度要达到百万分之一秒； ? 科学家研究原子构造、宇宙射线等往往需要准确测量亿分之一秒时间内的变化； ? 要准确测量光速需要百亿分之一秒的准确度。 GPS 定位中精密时间的意义： ? 卫星的位置误差&1cm，要求相应的时刻误差应小于 2.6x10-6 秒； ? 测距误差&1cm，要求信号传播时间的测量误差，应不超过 3x10-11 秒；一、时间系统时间：包含时刻和时间间隔两种意义 时间系统：作为测时的基准，包含时间尺度（单位）和原点（起始历元） ，一般来说任 何一个可观测的周期运动现象，只要满足：连续性，稳定性，复现性均可作为时间基准。时标发展史： ? 直立的地上的杆子用以观察太阳光投射的杆影， 通过杆影移动规律、 影的长短确定时间 ? 误差 10 秒每天 ? 误差 1 秒每 30 年 ? 1955 年 误差 1 秒每 300 年 ? 误差 1 秒每 300 万年二、常用的时间系统? 恒星时和太阳时：地球的周期性自转 ? 历书时：地球的周期性公转 ? 原子时：原子核外电子能级跃迁时辐射的电磁波的频率 1、世界时系统：恒星时（春分点） 、太阳时（太阳） 、平太阳时（平太阳） 根据天体的周日视运动反映地球的自转； 补充：世界时系统――以地球的运动为基础 原子时系统――以物质内部原子跃迁的特征为基础 协调世界时――以原子时的秒长为基础，在时刻上尽量接近世界时 由于真太阳的运行速度和时角变化率不均匀，不适于作为计量均匀时间的基准，在天 文学中引入平太阳。它在天赤道上作匀速运动，其速度与真太阳的平均速度相一致。一个地 方的平太阳时以平太阳对于该地子午圈的时角来度量。 平太阳在该地下中天的瞬间作为平太 阳时零时。平太阳时与平恒星时之间有相互换算关系。 太阳时：参照于太阳的地球自转周期 太阳时――选取太阳作为参考点，用它的周日视运动周期来描述时间的时间计量系统。 平太阳时： 太阳时的问题――真太阳的周日视运动不均匀，并不严格等于地球自转周期。冬长夏短，最 长和最短可相差 51 秒； 平太阳――假设一个参考点的运动速度等于真太阳周年视运动平均速度， 且该点在天球赤道 上作周年运动。 平太阳时――以平太阳的周日视运动为基础建立的时间系统。 世界时 UT： 世界时――以平子夜为零时的格林尼治平太阳时 ? 长期变化：潮汐影响使地球自转速度变慢； ? 季节性变化：大气层中的气团随季节变化； ? 不规则变化：地球内部的物质运动； 与地球的运动有关，在空间大地测量中有意义。 2、原子时 ATI ? 原子时秒长――位于海平面的铯 133 原子基态两个超精细能级， 在零磁场中跃迁辐射震 荡
周所持续的时间，为一原子时秒。 ? 国际原子时――国际上约 100 座原子钟， 通过相互比对， 经数据处理推算出统一的原子 时系统。 ? 原子时原点――UT2(.0)-0.0039s ? 地球自转速度长期性变慢，世界时每年比原子时慢约一秒 3、协调世界时 UTC 协调世界时――从 1972 年开始，国际上开始使用一种以原子时秒长为基准，时刻上接 近世界时的折衷的时间系统。 秒长稳定，广泛应用于天体测量，大地测量，研究地球自转速度。闰秒――当协调时和世界时相差超过正负 0.9 秒时，便在协调时上加入一个闰秒（跳 秒）（跳秒由国际自转服务组织发布，一般在 12.31 或 6.30 进行） 。 。在 2006 年的元旦，我 国的时钟将拨慢：7 时 59 分 59 秒――7 时 59 分 60 秒――8 时 00 分 00 秒。而在正常情况 下，时间是从 7 时 59 分 59 秒直接到 8 点整的。三、GPS 时间系统? ? ? ? ? 原子时系统――秒长与原子时相同 原点：1980 年 1 月 6 日的 UTC 零时 没有跳秒 描述卫星的位置――天球坐标系 描述地球上的点的位置――地球坐标系第四节 天球坐标系与地球坐标系一、天球和天球坐标系天球――以地球质心为中心，半径为任意长度的一个假想球体。 1、天球 天轴:地球自转轴的延伸线；天极:天轴与天球的交点；天球赤道面：通过地球质心，与 天轴垂直的平面；天球子午面：包含天轴,并通过天球上任何一点的平面 黄道和春分点： ? 黄道：地球公转的轨道面与天球相交的大圆，即地球公转时，地球上的观测者所见到的 太阳在天球上的轨道。 ? 春分点： 当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时黄道与天球赤道的交点， 在天球 上的位置不随着地球的自转变化。 2、 天球坐标系的两种表示方法 ? 天球空间直角坐标系(X,Y,Z) ? 天球球面坐标系 (赤经，赤纬，向径) 3、建立天球坐标系的两个问题 实际地球的形状近似一个赤道隆起的椭球体， 因此在日月引力和其他天体对隆起部分的 作用下， 地球在绕太阳运行时， 自转轴的方向不再保持不变而使春分点在黄道上产生缓慢的 西移――岁差、章动。 岁差：由于对隆起部分的作用，周期 25800 年 章动：由于月球轨道和月地距离的变化，周期 18.6 年 3、 三种天球坐标系 ? 瞬时真天球坐标系：瞬时真天极、瞬时真赤道面、瞬时真春分点 坐标轴指向随时间变化 ? 瞬时平天球坐标系：瞬时平天极、瞬时平赤道面、瞬时平春分点 经过了章动改正 ? 标准历元平天球坐标系：相应标准历元（）的一个特定时刻的平天球坐标系 经过了标准历元到观测历元的岁差改正二、地球坐标系1、地心坐标系的定义：地心空间直角坐标系、地心大地坐标系 2、建立地球坐标系的问题：极移 极移――地球自转轴相对于地球体的位置不是固定的， 因而地极点在地球表面的位置是 随时间而变化的，这种现象称为极移。 原因：地球内部物质的运动，其他天体的相互作用；地球不是一个刚体 影响：地球坐标系相对地球不固定，描述的点位随时间变化3、两种地球坐标系 ? CIO（国际协议原点） ：1900 年国际大地测量与地球物理联合会以 5.00 年 地球自转轴的瞬时平均位置作为地球的固定极。 ? 瞬时地球坐标系： 瞬时北地极，瞬时真赤道面与包含瞬时自转轴的格林尼治平子午面 的郊县； ? 协议地球坐标系： 极移使瞬时地球坐标系的坐标轴指向发生了变化， 地面点的坐标也不 断变化，因此要定义一个地球上稳定不动的坐标系，选择某一固定的基准点(如 CIO 原 点)作为 Z 轴指向，使之随地球自转指向不随时间变第三章 GPS 卫星运动、卫星星历 第一节 卫星的基本运动规律一、研究卫星运动规律的意义 任意时刻卫星在什么地点 轨道对定位的影响卫星轨道误差 由卫星轨道误差引起的 基线长度误差 ? 测站至卫星的距离 两观测站之间的基线长 度二、研究天体运动规律的历史 ? 古希腊哲学家亚里士多德认为，一切万物的运动都是基于圆形或球形的。此后，这种观 点持续了几个世纪。 ? 毕达哥拉斯学派认为： 一切立体图形中最美好的是球形， 一切平面图形中最美好的是圆 形，而宇宙是一种和谐的代表物，所以一切天体的形状都应该是球形，一切天体的运动 都应该是匀速圆周运动。 椭圆轨道的发现： ? 第谷 (1546 - 1601): 著名的天文观测者，近代天文学的奠基人，对天体进行了精确， 细致的观测。卓越的天文仪器制造家，曾制造过许多大型、精密的天文仪器。给仪器进 行了精密刻度，大气折射效应进行修正 ，增大了仪器的尺寸并安装在坚固的基础上。 1576 年在丹麦王腓特烈二世的资助下，他耗资黄金 1 吨多在汶岛上建立一所宏大的天 文台，他称之为天文堡，是世界上最早的大型天文台。 ? 约翰尼斯.开普勒 (1571 - 1630)，被称为：天上的立法者。利用第谷多年积累的观测 资料，仔细分析研究，发现了行星沿椭圆轨道运行，提出行星运动三定律（即开普勒定 律） 。不仅在天文学上，开普勒在在光学领域的贡献也是非常卓越的。他研究了小孔成 像，研究过光的折射问题，并且解释了产生近视眼和远视眼的原因 。墓志铭：我欲测 天高，今却量地深。 Kepler’s Laws： 开普勒第一定律――卫星运行的轨道是一个椭圆，而该椭圆的一个焦点与地球的质心相重 合。 开普勒第二定律――卫星的地心向径， 即地球质心与卫星质心间的距离向量， 在相同的时间 内所扫过的面积相等 开普勒第三定律――卫星运动周期的平方与轨道椭圆长半径的立方之比为一常量。 牛顿力学定律是天体力学的基础TS2 ?C 3 as艾萨克.牛顿 (1643 - 1727) 的运动定律和万有引力定律给开普勒三定律提供了物理的 解释。 万有引力定律也成为了天体力学的理论基础。 天体力学即应用力学规律来研究天体的 运动和形状。 Newton’s Law of Gravitation： 运动定律： F ? m ? a 万有引力： Fbody 2 ???Gm1m2 ? ? u 2?1 r2 ? Gm ? abody 2 ? 2 1 ? u2?1 r?牛顿-卫星： 牛顿曾经设想: 如果制造一座高射大炮，架在高山之上，炮弹平射出去， 随着速度的 增大，其弹着点不断伸远，在获得足够大的速度之后，它距地面越来越远，这时它受到的地 球引力也就越来越小，可以飞到足够远的地方环绕地球作匀速圆周运动，而不会掉下来；如 果速度再大，甚至会飞离地球轨道而进入宇宙空间漫游。 三、影响卫星轨道的因素 研究卫星轨道的基础：应用力学规律。 卫星所受到的力： 中心力，来源：假设地球为均质球体的引力（质量集中在球体的中心） ，结果：决定卫星运 动的基本规律和特征，卫星运动：无摄运动，卫星轨道：理想轨道（无摄轨道） 摄动力（非中心力） ，来源：地球非球型对称的作用力、太阳、月亮和其它天体力、大气阻 力、太阳光压、地球潮汐力等，结果：卫星偏离理想轨道，卫星运动：受摄运动，卫星轨道： 受摄轨道（偏移量的大小随时间变化） 研究流程：人卫真实轨道? 人卫正常轨道? 轨道摄动? 研究卫星的无摄运动规律，描述卫星轨道的基本特征 ? 研究各种摄动力的影响，对卫星的无摄轨道修正 ? 确定卫星受摄运动轨道的瞬时特征 轨道改进： 一种精密测定天体轨道的方法。 这种方法以天体的某一初始轨道为依据o利用尽 可能多的观测资料o逐次改进轨道要素o最后求出天体的精密轨道。 摄动及摄动理论的应用： 摄动： 一个天体绕另一个天体沿二体问题的轨道运行时， 因受到其他天体的吸引或其他 因素的影响，天体的运动会偏离原来的轨道。这种偏离的现象称为摄动。 摄动理论的应用： “笔头上发现的行星” ：海王星 在海王星和冥王星未发现之前， 人们只知道有七大行星。 其他行星的行走路线都与理论 符合得挺好，唯独天王星，实际行走路线与理论不一致。当时，有两个不同国籍的青年英国 剑桥大学数学系 26 岁的亚当斯和法国天文学家勒维叶 ， 在经过艰深的演算后， 分别都算出 了这颗星的位置。 人们根据他们计算的结果， 真的从望远镜里找到了这颗遥远而暗弱的行星。 它就是海王星。又过了差不多一百年，冥王星才在 1930 年被发现。 四、卫星的无摄运动 卫星的中心力：地球引力。根据牛顿万有引力定律，计算引力加速度。 理想情况下的卫星运动是我们的首要研究对象，因为：1、它是卫星运动的一个近似描 述；2、它是至今唯一能得到的严密分析解的运动；3、它是全部作用力下的卫星运动的更精 确的解的基础。 无摄运动――二体问题：? ? ? F ? m ? a ， Fs ? ?(GMm / r 2 ) ? r 0 （G 为引力常数；M 为地球质量；m 为卫星质量；r 为卫星的地心向径） ――――――& a ? ?(GM / r 2 ) ? r 0??? ? X ? ?GMX / r 3 ?? 在三个坐标轴上的分量： ? Y? ? ?GMY / r 3 ? Z ? ?GMZ / r 3 ?? ?无摄运动解： 卫星的平面方程： AX ? BY ? CZ ? 0 （卫星的轨道在一个平面上） 卫星的轨道方程： r ?as (1 ? es2 ) （卫星的轨道为椭圆） 1 ? es cos f s开普勒方程： E (t ) ? e sin E (t ) ? n(t ? ? ) （卫星在轨道上的位置可以表达成时间的函数） 开普勒方程：E (t ) : 卫星的偏近点角 e? n? a 2 ? b2 ：轨道的偏心率 a22? GM ? ：卫星的平均角速度 T a3 ?：卫星过近地点 的时刻 P开普勒方程： E (t ) ? e sin E (t ) ? n(t ? ? ) 五、开普勒轨道六参数 开普勒轨道参数：描述卫星的轨道大小和方向以及卫星在轨道上的位置的参数。 无摄运动下，可以用 6 个开普勒轨道参数唯一确定的描述任意时刻的卫星位置。 轨道平面上的特殊点： ? 近地点与远地点 ? 升交点与降交点：通常，卫星轨道与赤道平面有 2 个交点。当卫星从赤道平面以下（南 半球）穿过赤道平面进入北半球的交点，称为升交点。反之，则称为降交点。 开普勒轨道六参数： as , e, i, ?, ?,V ? ? ? ? V─卫星的真近点角，即在轨道平面上卫星与近地点之间的地心角距 ―为开普勒椭圆的长半径 es ─轨道椭圆的偏心率 Ω ─升交点赤经，即在地球赤道平面上升交点与春分点之间的地心夹角，它是卫星由 南向北运行时，其轨道通过赤道面的交点 ? i ─轨道倾角，即卫星轨道平面与地球赤道面之间的夹角 ? ?s ─近地点角距，即在轨道平面上升交点与近地点之间的地心角距 ? fs ─卫星的真近点角，即在轨道平面上卫星与近地点之间的地心角距 开普勒轨道根数(2)：决定轨道形状的参数：长半径 a，偏心率 e 决定轨道方向的参数：升交点赤经Ω ，轨道倾角 i，近地点角距ω 决定卫星位置的参数：真近点角（卫星过近地点的时刻） 小结： ? 一组六个轨道参数唯一能够确定卫星在空间中的位置。 ? 无摄运动条件下，除了 V 以外，理想的轨道参数是常数。任意时刻卫星在轨道上的位置 V 可以用开普勒方程计算出来。 ? 受摄运动条件下，轨道六参数随着时间变化。 六、卫星的受摄运动 卫星运动的摄动力： 地球的非中心引力 Fnc ， 太阳的引力和月球的引力 Fs、Fm ， 太阳的直接与间接辐射压力 Fr ， 太阳的阻力 Fa ，地球的潮汐作用，磁力等 卫星的受摄运动――在摄动力的影响下，卫星偏离理想轨道的运动 地球的非中心引力――地球的非球性及其质量分布不均匀而引起的作用力 太阳的辐射压力――与卫星、太阳、地球之间的相对位置有关，与卫星的反射特性，卫星的 解面积质量比有关 大气阻力――取决于大气密度，卫星的断面与质量比，卫星的速度 磁力――（卫星在地球的磁场中运动产生的电磁力） 摄动力对卫星的影响： 摄动源 地球的非对称性 ? C20 ? 其它调和相 日、月点质影响 地球潮汐位 ? 固体潮 ? 海洋潮汐 太阳辐射压 反照压 受摄运动的研究： 加速度 2 (m/sec ) 轨道摄动(m) 3 小时弧段 ?2km 5-80 5-150 __ __ 5-10 __ 2 日弧段 ?14km 100-00 0.5-1.0 0.0-2.0 100-800 1.0-1.55 ? 10?5 3 ? 10?7 5 ? 10?61 ? 10?9 1 ? 10?9 1 ? 10?71 ? 10?8dadt, dedt, didt, d?dt, dw , dM dt dt描述卫星运动的参数： 卫星的轨道参数：参考时刻的位置和随着时间的变化率toe ：星历的参考历元， a ：半长轴的平方根， e ：偏心率， i0 ：参考时刻的倾角 ? 0 ：升交点赤经， ? ：近地点角距， M 0 ：平近点角 M 0 ? n? ， I? ：轨道倾角变化率IODE ：星历表数据龄期时间二参数； 开普勒六参数；轨道摄动九参数? ? ：升交点赤经变化率， ?n ：平均角速度的校正， Cuc ：纬度幅角余弦的校正Cus ：纬度幅角正弦的校正， Crc ：轨道半径余弦的校正， Crs ：轨道半径正弦的校正Cic ：倾角余弦的校正， Cis ：倾角正弦的校正数据龄期：一般的星历是外推的第二节 GPS 卫星星历卫星星历――描述卫星运动轨道的信息。 星历的分类： （1）预报星历――广播星历（2）后处理星历――精密星历 1、广播星历/预报星历 ? 包含在卫星向地面发射的导航电文中； ? 根据某一参考历元的观测资料向外推算的星历。 卫星位置的计算（4.3）a ? ( a )2 n ? M / a 3 ? ?n t k ? t ? toe M K ? M 0 ? n(t k ) M k ? E K ? e sin E K 1 ? e 2 sin Ek sin VK ? 1 ? e cos Ek cosVk ? cos E K ? e 1 ? e cos Ek?iK ? Cis ? sin(2? k ) ? Cic ? cos(2? k ) u K ? ? k ? ?? K rk ? a (1 ? e ? cos EK ) ? ?rk? ik ? i0 ? I ? t k ? ?rk ? ? ? ? k ? ? 0 ? (? ? ? e ) ? t k ? ? e ? toe xP ? rk ? cosuk y P ? rk ? sin uk X S ? x p ? cos? k ? y p ? cosik ? sin ? k YS ? x p ? sin ? k ? y p ? cosik ? cos? k? k ? VK ? ??? K ? Cus ? sin(2? k ) ? Cuc ? cos(2? k ) Z S ? y p ? sin ik ?rK ? Crs ? sin(2? k ) ? Crc ? cos(2? k )2、后处理星历 后处理星历――用跟踪站的观测数据计算更准确的星历 格式 SP3; 精度：优于 5cm IGS International GNSS Service 全球跟踪站： 全球地心参考框架维护的机构，同时也是一个服务中心，IGS 的全球跟踪站已达 300 个；其 中包括我国的上海、武汉、拉萨、乌鲁木齐、北京、昆明和西安； IGS 组织的服务： （1）高精度的 GPS 卫星星历； （2）地球自转参数； （3）IGS 跟踪站的坐标和速率； （4） IGS跟踪站的时钟信息； （5）电离层数据； （6）对流层数据； （7） IGS 跟踪站的 GPS 观测值。 框架维护与全球板块运动分析第四章 GPS 卫星信号引言 GPS 信号概述： GPS 信号――卫星向广大用户发送的用于导航定位的调制波 调制：将频率较低的信号加载到频率较高的信号上 信号的成分： 考虑三个方面： 1、为了提供卫星的瞬时位置――导航电文 数据码：D 码 2、为了保密通信，提高信号的抗干扰能力；以及不同的卫星的区分选择和精密测距――伪 随机码 测距码：C/A 码，P 码 3、为了信号的传播――将扩频后的编码脉冲对 L 波段的两个载波进行调制后发射 载波：L1(1575.42MHZ)，L2(1227.6MHZ)第一节 导航电文一、导航电文 导航电文――卫星通过无线电信号向地面发播的电文，是用户用来定位和导航的数据基础， 即一组数据码。 为了数字通信，导航电文以编码脉冲的形式播发。 码，码元： 码/编码：将某些信息（数字、字母、符号等）用若干位二进制代码表示,这些表达不同信息 的二进制数及其组合叫做编码。 码元：在二进制中，一位二进制数叫一个码元或一比特。 二、导航电文的播发内容 卫星的星历，卫星的工作状态，卫星的时钟改正，电离层时延改正，C/A 码捕获 P 码，其它 卫星的星历 导航电文的播发格式：桢 播发内容 1、遥测码 TLM--Telemetry word 遥测码――每个子帧的第一个字码都是遥测码，作为捕获导航电文的前导 第 1~8bit 为同步码（） ；第 9~22bit 为遥测电文，包括地面监控系统注入数据 时的状态信息、 诊断信息和其它信息， 以此指示用户是否选用该卫星； 23、 第 24bit 无意义； 第 25~30bit 为奇偶检验码。 2、转换码 HOW--Hand over word ? 转换码――向用户提供用于捕获 P 码的 Z 计数 ? Z 计数――它表示从每星期六/星期日午夜零时开始播发的导航电文的子桢数。知道 Z 计数，就知道观测时刻 P 码在周期中的准确位置，以此较快地捕获 P 码 3、第一数据块 第一子帧的第 3--10 个字码为第一数据块。它的主要内容是：(1)信号内部的时延改正 值 Tgd；(2)星期序号 WN，GPS 星期数;(3)卫星时钟改正系数(4)数据龄期 AODC，时钟改正数 的外推时间间隔； 4、第二数据块 第二和第三子帧共同构成第二数据块，它表示 GPS 卫星的星历。 (1)开普勒 6 参数(2)轨道摄动 9 参数(3)时间 2 参数：星历参考时刻、星历数据龄期5、第三数据块 第三数据块是由第 4 和第 5 两个子帧构成的， 它提供 GPS 卫星的历书数据。 当接收机捕 获得某颗卫星后，利用第三数据块提供其它卫星的概略星历、时钟改正、码分地址和卫星工 作状态等数据。用户不仅能选择工作正常和位置适当的卫星，而且还可根据所在的位置，选 择最佳星座，依据已知的卫星 PRN 号进行设置，以快速捕获和定位。 三、用户接收到的导航文件 ? GPS 接收机对导航电文进行解码，输出； ? 可以通过随机软件将输出的接收机文件转换成 ASCII 格式的通用格式的 RINEX 文件 ? Receiver Independent Exchange format (RINEX) ftp://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/data/format/rinex2.txt ? 文件名称格式： [4-char][Day of year][Session].[yy]n e.g. brdc0120.02n RINEX 标准第二节 GPS 的信号（4.2）一、GPS 的测距码 1、伪随机噪声码 伪随机噪声码――PRN 码 Pseudo Random Noice Code 什么是伪随机噪声码： 以预先确定并可重复产生和复制， 具有白噪声统计特性的二进制 码，有一定周期的，取值 0 或 1 的二进制序列。 码：表达不同信息的二进制数及其组合。在二进制中，一位二进制数叫一个码元或一比 特。 数码率：每秒钟传输的比特数，bit/s 或记为 BPS 随机码：码元幅度的取值是完全无规律的码序列称为随机码序列，或随机噪声码序列。 它是一种非周期序列，无法复制。 伪随机噪声码（Pseudo Random Noice， PRN，伪随机码或伪码） ：GPS 采用伪随机噪声 码。特点：具有随机码的良好自相关性，具有某种确定的编码规则，可以容易地复制。 为什么利用伪随机噪声码测距： 仙农“噪声通信理论” ：可实现低信噪比的接收，可实现码分多址通信，具有良好的保密特 性。 信号的保密（调制和解调） ： 模二和算法: 0 + 0 = 0; 0 + 1 = 1; 1 + 0 = 1; 1 + 1 = 0 码分多址与频分多址 PRN 码的产生与码分多址 M 序列发生器:寄存器，反馈，时钟脉冲 工作流程:1、置一脉冲 2、时钟脉冲 3、移位 4、输出 5、反馈 2、伪随机噪声码的特点：统计特性 ? ? “1”出现的次数比“0”出现的次数多一，“0”―― 2 移位相加特性， mp ? mr ? msn ?1? 1 ，“1”―― 2 n ?11 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 伪随机噪声码的特点：相关特性?相关函数：描述两个序列的相似性程度??1 T?T0x1 (t ) x2 (t ) ? dt连续???1 LP? (a )m?1LP1 m(a2 ) m离散通用计算方法A? D A? D R? ? A? D LP? A : 相同码元个数 ? ? D : 不同码元个数 ? L : 周期，总码元个数 ? P自相关系数的大小： ? 移位相加――M 序列 ? “1”出现的次数比“0”出现的次数多一 ? 两个序列中不同的码的个数，比相同的码的个数多一 ? 相关系数的大小？ 例，自相关系数： 00 00 R（t）=(3-4)/7=-1/7 00 00 R(t)=(3-4)/7=-1/7 相关特性的应用： 自相关性――错开了多少个码元――时间延迟 3、伪随机噪声码测距：测量在传播时间内变化了多少个码元 原理――利用接收机产生的复制码与卫星发播的伪随机码进行相关运算， 通过测量相关 函数最大值的位置来测定卫星信号的传播延迟，从而求得卫星至接收机的距离观测值。 GPS 测距： ? ? c ? ?t ，单程测距 测距仪测距：双程测距，上式除以 2 4、GPS 的测距码 粗测码――C/A 码，精测码――P 码 (1)、粗测码 ? C/A 码：由两个十级反馈移位寄存器产生 ? C/A 码的特性bit 长度周期： LP ? 1023频率： f ? 1.023Mbit / s 时间周期： T ? 1ms码元长度： ? 0 ? 1/ f ? 0.98?s, 相当于293.255m ?C/A 码的特点：易于搜索和捕获；码长约为 300km； 一个码长 293m，测量（比对）精 度 1%~10%。 (2)、精测码 ? P 码的特性长度周期： LP ? 2.35?1014 bit码元长度： ? 0 ? 1/ f ? 0.098?s, 相当于29.325mT 天 时间周期： ? 266 9时45分55.5秒，实际截取七天周期 频率：f ? 10.23Mbit / s? P 码的特点 周期长， 码率高， 不易于捕获； 易于保密， 难于破译； 政策: P+W=Y； AS 一个码长 29.3m， 测量（比对）精度 1%~10%。 能否理解： ? 用测距码测距，就像用一个与对应码长长度相等的尺子丈量卫地距离？ ? 测量的精度与单个码元长度相关，就像尺子的最小刻度影响估读精度？ 二 GPS 的载波信号 定义：可运载调制信号的高频振荡波。 1、电磁波传播的基本概念 电磁波是一种随时间 t 变化的正弦或余弦波。 设电磁波初相角为 ?0，角频率 ?，振幅为 Ae，则电磁波的数学表达式为 y=Aesin(?t + ?0) 2、GPS 的载波信号 L1 载波，频率：1575.42MHZ，波长：19cm L2 载波，频率：1227.6MHZ，波长：24cm 现代化后增加 L5 C 频率：1176.45MHz；波长：25.48cm 关于载波： ? GPS 的载波是 L 波段的微波，具有良好的穿透大气的能力，从卫星的发射天线发出后沿 直线传播到达地球表面，发射信号强度为 26.8dBw，接收最低信号强度为-160dBw。 ? 常规 GPS 接收机可以进行正常接收的最弱信号为-160dBw，而经过稠密介质时信号强度 大为衰减，例如在室内，GPS 信号强度会衰减为-188dBw（比-158dBw 弱 1000 倍） ，因而 常规 GPS 接收机在室内因信号太弱而不能进行定位，在这种弱信号环境下，特殊的 GPS 接收机仍然可以工作，例如 Indoor GPS。 ? 载波的作用是作为传输工具，把搭载于其上的测距码和导航电文从卫星传播到地面； ? 对于测量型接收机， 载波又同时用作为测量信号， 接收机对接收到的载波进行相位测量， 获得高精度的相位观测值，从而实现厘米乃至毫米级的高精度基线测量。 三 GPS 信号的构成 1、信号的生成 由卫星上的原子钟直接产生频率为 10.23MHz，卫星信号的所有成分均是该基准频率的 倍频或分频。 2、GPS 信号的调制 调制是对信号进行处理，使其变为适合传输的形式的过程 第一级的调制：第一级是导航电文调制到测距码；采用二进制编码序列“模二和”算法；调 制结果是把数据码(导航电文)从 50Hz 扩展到 1.023MHz(对于 C/A 码)。 第二级的调制：第二级是测距码调制到载波，采用二进制信号“波形相乘”的算法，将导航 电文与测距码合成后的二进制码调制到载波上。 调相、调幅与调频 L2 信号：L2 载波 1227.6MHz; 测距码：P 码 10.23 MH 导航电文 50 Hz L1 信号: L1 载波 1575.42MHz; 测距码：C/A 码 1.023 MH 导航电文 50H 测 距码：P 码 10.23 MHz GPS 信号结构:?S1 (t ) ? AP P(t ) D(t ) cos(? L1 ? ?1 ) ? AC G (t ) D(t ) sin(? L1 ? ?1 ) ? ?S 2 (t ) ? BP P(t ) D(t ) cos(? L 2 ? ? 2 ) 其中： P(t )：P码 G (t )：C / A码 D(t )：D码 A cos(? L1 ? ?1 )：L1载波 B cos(? L 2 ? ? 2 )：L2载波L1 信号――导航电文，C/A 码，P 码 L2 信号――导航电文， P 码 3、 GPS 信号的发展第三节 GPS 接收机GPS 接收机――接收 GPS 卫星发射的信号，并进行处理和量测，以获取导航电文和必要 的观测量。 一、接收机的组成 天线――接收信号； 信号处理器――用于信号识别和处理； 微处理器――用于接收机的控制， 数据采集和导航计算；用户信息传输――包括操作板，显示板和数据存储器；精密振荡器― ―用以产生便准频率 二、接收机的基本工作原理三、接收机的分类 1、根据接收机的工作原理 ? 码相关型接收机――能够产生于所测卫星的测距码， 结构完全相同的复制码， 工作中通 过逐步相移，是接收码与复制码达到最大相关； ? 平方型接收机――利用载波信号的平方技术去掉调制码， 从而获得载波相位测量所必需 的载波信号； ? 混合型接收机――综合利用上述方法，同时获得码相位和精密的载波相位观测值； 2、根据接收机信号通道的类型 接收机的信号通道――GPS 卫星发射的信号，经由天线进入接收机的路径。 多通道接收机、序贯通道接收机、多路复用接收机 3、根据接收卫星信号频率 单频接收机、双频接收机（具体接收信号见笔记） 4、根据接收机的用途 导航型、测量型、授时型（具体接收信号见笔记） 导航型接收机 民用高精度接收机的发展基础 ? 美国的喷气动力实验室(JPL)P.MacDoran 于 1979 年：-& Macrometer InterferometricSurveyor(精密 GPS 接收机 ) ? 美国国防制图局(DMA)、 美国国家大地测量局(NGS)、 美国地质调查局(USGS)的合作研究 -&TI-4100 接收机 ? NGS 的大地测量学者 C.Goad 和 B.Remondi 研制了软件对这两种接收机的载波相位进行 基线解算 ； ? 1985 年 Trimble 公司批量生产出了具有载波相位输出的 GPS 接收机 Trimble 4000S，其 相应的基线处理软件则是由 C.Goad 进一步研制的。 ? 1990 以后，GPS 软硬件迅猛发展起来，向着小型化、低功耗、高采样率快速发展，相继 出现了手持导航型、手表型、小型单、双频测量型、差分型、双星测量型、GIS 数据采 集型 GPS 接收机 ? 2000 年以后 GPS 软件接收机技术、室内 GPS 接收机技术成为发展热点，将 GPS 接收机 与手机集成在一起更是得到空前的关注， 并形成了基于 GPS 定位服务的行业(LBS)， GPS 将同手机通信一样，进入我们每一个人的生活。 早期的 GPS 接收机： ? JPL 于 1982 年的 GPS 接收机： 接收机 73 kg，天线 18 kg ? 1982 年，TI4100GPS 接收机，25kg, 110W第五章 GPS 观测值信号――〉观测值： 信号：导航电文、测距码、载波 观测值：卫星坐标、伪距观测值、载波相位观测值 GPS 定位的观测值:距离 ? 利用测距码测距――伪距观测值 ? 利用载波相位测距――载波相位观测值 一、伪距观测值 GPS 测距码：粗测码――C/A 码；精测码――P 码 1、伪随机噪声码测距 距离=速度*传播时间 伪距测量： ? ? 卫星和接收机同时产生 PRN 码 a, a? 卫星向地面发射，经传播时间 ? 达到接收机， t ?? 时刻： a(t ? ? )? ?t 时刻，接收机 ?卫地距离 s ? c ? t?a(t ? ? ) ? a?(t )2、伪距观测方程? ? c ? ?t问题：1、钟差 2、整周 3、折射 （1）钟差问题 标准时间： t 卫星时间： t ? ?tj接收机时间： t ? ?tk 观测值： ? ? ? ? ? ?tk ? ?t j? ? d ? c ? (?tk ? ?t 钟差影响： （2）整周对齐 卫地距离是多少？ C/A 码长是多少?? ? d ? c ? NT（3）大气折射j)? ? c ? ?t? ? d ? ?? ion ? ?? trop伪距观测值：? ? ? ? ? c(?t k ? ?t j ) ? ?? ion ? ?? trop其中： ? ? ― GPS的伪距观测值? ― 卫星到接收机的真实距 离c ― 真空中的光速?t k ― 接收机的钟差 ?t j ― 卫星的钟差 ?? ion ― 电离层延迟 ?? trop ― 对流层延迟伪距观测方程?? ? ? ? c(?tk ? ?t j ) ? ??ion ? ??trop? ? ( X S ? X ) 2 ? (YS ? Y ) 2 ? ( Z S ? Z ) 2( X S ? X ) 2 ? (YS ? Y ) 2 ? ( Z S ? Z ) 2 ? c ? ?t k ? ? ? ? c?t j ? ?? ion ? ?? trop（X,Y,Z 为测站坐标，未知； ?t k 未知；卫星坐标 XS，YS，ZS 已知；等式右边已知） 伪距定位：空间后方交会，至少四颗卫星 GPS 定位原理： 可以确定我们的位置在一个球面上 可以确定我们的位置在两个球面相交的公共部分 可以确定我们的位置在三个球面相交的公共部分 可以确定我们的位置在四个球面相交的公共部分 说明：四个距离 = 一个点，第四个距离是不必要的。但是，由于接收机时钟误差需要确定， 增加了一个未知数，需要第四颗卫星。伪距的特点小结：无模糊测距、可以实现实时定位、精度低 二、载波相位观测值 定义――接收机接收的卫星载波信号和接收机产生的参考载波信号的相位差? ? ? ? ??相位与距离的关系： D ? ?? ? ? 问题一：整周模糊度 载波在卫星到接收机间相位变化的整周数 距离 D = Nλ +Δ λ （Δ λ = 不足整周波长，N = 整周模糊度） 载波相位测量：连续的载波相位测量 类比伪距观测值： ? 伪距观测值/观测方程：? ? ? ? ? c(?tk ? ?t j ) ? ??ion ? ??trop( X S ? X ) 2 ? (YS ? Y ) 2 ? ( Z S ? Z ) 2 ? c ? ?tk ? ? ? ? c?t j ? ??ion ? ??trop? ? 载波相位观测值： ?(t ) ? ?i (ti ) ? ? j (t j ) ， ? ? ? (?(t ) ? N ) ? ? 载波相位观测方程：( X S ? X ) 2 ? (YS ? Y ) 2 ? ( Z S ? Z ) 2 ? c ? ?tk ? ???(t ) ? N ?? ? ? c ? ?t j ? ?? ion ? ?? trop ( X S ? X ) 2 ? (YS ? Y ) 2 ? ( Z S ? Z ) 2 ? c ? ?tk ? N? ? ?(t )? ? c ? ?t j ? ?? ion ? ?? trop（X，Y，Z，?tk ，N 未知）某一时刻，观测四颗卫星，利用载波相位定位有几个观测值？有几个未知数？ 卫星的锁定： 输出的观测值 模糊度t1 : t2 :??1， ??2 ? i n t (， ?)N0 N0锁定卫星后，连续二次测量有几个观测值？有几个未知数？ 问题二：周跳 周跳――由于卫星信号失锁而使载波相位差观测值中的整周计数发生突变。 周跳的影响： ? 如果在观测过程接收机保持对卫星信号的连续跟踪，则整周模糊度 N 0 将保持不变，整? 周计数 int( ?t ?) 也将保持连续；? 但当由于某种原因使接收机无法保持对卫星信号的连续跟踪时， 在卫星信号重新被锁定? 后， N 0 将发生变化，而 int( ?t ?) 也不会与前面的值保持连续，这一现象称为整周跳变。周跳探测与修复： ? 周跳的影响：破坏了对卫星信号的连续观测 ? 解决：探测与修复 高次差法、曲线拟和、卫星间求差、电离层延迟方法 例：曲线拟合法 根据 n 个相位观测值，拟和一个 m 阶的多项式，据此多项式预估下一个观测值，并与实 测值比较，从而发现并修复周跳。 载波相位观测值的特点：模糊测距，不可以实现实时定位，精度高，容易出现周跳问题，容 易受误差影响，解算复杂 多普勒频移计数：fr ? f ? ?tif dr （卫星到测站的径向相对速度） c dtti t0ni ? ? ( f ? f r )dt ? ? (t0f dr ) dt c dt r(r ? r ) f ? (ri ? r0 ) ? i 0 c ?（卫星到测站的距离）第六章 GPS 测量误差源一、为什么讲误差？ GPS 定位基础： 卫星信号提供定位信息：卫星位置、卫地距离，接收机接收信号，获得观测值，进行定位 误差影响定位精度：研究误差的目的：提高定位精度；为使用 GPS 提供一些注意事项；提出 精密定位的方法 二、误差 误差的定义： 在同一量的各观测值之间， 或在各观测值与其理论上的应有值之间存在差 异的现象。 分类：误差的来源 从观测过程进行分析 仪器角度： 测量仪器的精密度； 观测者角度：观测者感觉器官的鉴别能力；外界条件：温度、 湿度、大气折光 分类：误差的性质 ? 系统误差(Systematic errors)：误差在大小、符号上表现出系统性，或者在观测过程 中按照一定的规律变化，或者为一常数。 ? 偶然误差(random errors)：如果误差在大小和符号上都表现出偶然性，即从单个误差 看，该列误差的大小和符号没有规律 ? 粗差(gross error)：错误 不同误差的解决办法 ? 粗差的解决？尽量避免 ? 系统误差的解决？分析它对观测的影响规律， 采取各种方法来消除系统误差， 或者减小 它对观测成果的影响。 ? 偶然误差的解决？进行多余观测，通过测量平差、数据处理理论，确定被认为是最可靠 的结果。三、GPS 定位中的误差 根据误差的来源分析： ? 与信号传播有关的误差：对流层折射、电离层折射、多路径效应 ? 与卫星有关的误差：星历误差、卫星钟差、相对论效应 ? 与接收机有关的误差：接收机钟差、位置误差、天线相位中心的偏差及变化、各通道间 的信号延迟误差 ? 其它误差：地球潮汐 （一）与信号传播有关的误差 大气折射： 也称大气延迟。 指信号在穿过大气时， 速度将发生变化， 传播路径也将发生弯曲。 色散与非色散介质 色散介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应也不同 非色散介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应相同 对 GPS 信号，电离层是色散介质，对流层是非色散介质 1）电离层及其折射影响 电离层：地球表面以上 50km~1000km 具有密度较高的带电粒子 电离层影响：天顶方向 50 米；地平方向 120 米 电子总量和电子密度： 电子密度――单位体积中}