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GPS及应用新发展

[06-11 18:24:33]   来源:http://www.xxk123.com  无线网络   阅读:8284

导读:总之,GPS技术已发展成多领域(陆地、海洋、航空航天)、多模式(GPS、DGPS、LADGPS、WADGPS等)、多用途(在途导航、精密定位、精确定时、卫星定轨、灾害监测、资源调查、工程建设、市政规划、海洋开发、交通管制等)、多机型(测地型、定时型、手持型、集成型、车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式等)的高新技术国际性产业。GPS的应用领域,上至航空航天器,下至捕鱼、导游和农业生产,已经无所不在了,正如人们所说的“今后GPS的应用,将只受人类想象力的制约”。4 GPS发展趋势与创新思路1991年的海湾战争中,装在大衣口袋中的GPS接收机为无地图沙漠作战发挥了巨大作用。在“盟军行动”中,把惯导/GPS集成系统装入导弹和制导导弹,使命中精度达到9m,而且使机载炸蛋具备了在夜间和恶劣天气条件下的精确打击能力。由此可见,GPS早已成为高技术武器平台不可缺少的关键组成部分。在新世纪以及未来军事战争中GPS将发挥更加巨大的作用。这样的形势下迫使GPS技术必须要有新的突破。经过不懈的努力钻研,如今已经取得些成绩。就导航定位卫星技术主要发展趋势如下。4.1 采用创新轨道设计欧洲

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  总之,GPS技术已发展成多领域(陆地、海洋、航空航天)、多模式(GPS、DGPS、LADGPS、WADGPS等)、多用途(在途导航、精密定位、精确定时、卫星定轨、灾害监测、资源调查、工程建设、市政规划、海洋开发、交通管制等)、多机型(测地型、定时型、手持型、集成型、车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式等)的高新技术国际性产业。GPS的应用领域,上至航空航天器,下至捕鱼、导游和农业生产,已经无所不在了,正如人们所说的“今后GPS的应用,将只受人类想象力的制约”。

4 GPS发展趋势与创新思路

  1991年的海湾战争中,装在大衣口袋中的GPS接收机为无地图沙漠作战发挥了巨大作用。在“盟军行动”中,把惯导/GPS集成系统装入导弹和制导导弹,使命中精度达到9m,而且使机载炸蛋具备了在夜间和恶劣天气条件下的精确打击能力。由此可见,GPS早已成为高技术武器平台不可缺少的关键组成部分。

  在新世纪以及未来军事战争中GPS将发挥更加巨大的作用。这样的形势下迫使GPS技术必须要有新的突破。经过不懈的努力钻研,如今已经取得些成绩。就导航定位卫星技术主要发展趋势如下。

4.1 采用创新轨道设计

  欧洲多年来从未中断对导航定位卫星的研究、论证。在第一代中,有“全球导航卫星系统”(GNSS)以及“欧洲静止轨道导航重叠业务系统”(EGNOS)等,它们都是结合利用GPS和静止轨道通信卫星的方案。在第二代中,目前采用创新轨道设计的“伽利略”方案被认为是能够实现最少投入而达到理想应用目的的最佳方案。它既是独立系统,又有开放性特点,可与GPS兼容。这种系统还将在民航选择最佳航线、飞机安全进场着陆等领域有新的应用突破。

4.2 美国大力开发抗干扰和干扰技术

  GPS集成到高技术武器平台,使GPS应用概念发生全新变化。

  为防止地方干扰,美国在将从2005年发射的第7颗GPS-2F卫星上开始使用新型信号结构。这样,除更加保密外,还可实现6dB的信号/干扰比的改善。为此,正在研制不受干扰和欺骗的GPS接收机应用模块(GRAM)和选择利用抗欺骗模块(SAASM),同时装有这两种模块的接收机被称为“国防部高级GPS接收机”(DARG)。

  美国还在开发抗干扰的军事伪系统(Millitary Pseudolites),它可为地域发射GPS差分信号,以改进信号铺获并提高质量。为保护军用飞机使用GPS,美国还在开发微带自适应天线阵列。

  为使敌方不能使用GPS,美国已开发出GPS干扰机,只有可口可乐瓶大小的干扰机可使敌方无法接收GPS信号。

4.3 提高GPS导航信号性能的技术措施

  目前使用的模拟艳钟,其性能预测困难,而且输出频率会随着卫星运行过程温度和磁场变化而变化,因此正在开发计算机控制的数字化铯钟,通过调整内部参数和补偿环境影响使铯钟性能达到最佳化。

5 GPS新世纪应用前景广阔

  进入21世纪,GPS在各方面的应用都将加强和发展。本文对GPS走向21世纪时的最新发展情况有选择的作一介绍。

5.1 GPS在综合服务系统中的应用

  在全球地基GPS连续运行站(约200个)的基础上所组成的IGS (International GPS),是GPS连续运行站网和综合服务系统的范例。它无偿向全球用户提供GPS各种信息,如GPS精密星历、快速星历、预报星历、IGS站坐标及其运动速率、IGS站所接收的GPS信号的相位和伪距数据、地球自转速率等。这些信息在大地测量和地球动力学方面支持了无数的科学项目,包括电离层、气象、参考框架、精密时间传递、高分辨的推算地球自转速率及其变化、地壳运动等。

5.2 GPS在电离层监测中的应用

  GPS在监测电离层方面的应用,也是GPS空间气象学的开端。太空中充满了等离子体、宇宙射线粒子、各种波段的电磁辐射,由于太阳常在1秒钟内抛出百万吨量级的带电物,电离层由此而受到强烈的干扰,这是空间气象学研究的一个对象。通过测定电离层对GPS信号的延迟来确定在单位体积内总自由电子含量(TEC),以建立全球的电离层数字模型。

5.3 GPS在对流层监测中的应用

  GPS在监测对流层方面的应用,早期主要是由于轨道误差影响定位精度,而且早期的GPS基线相对来说比较短,高差不大,因此对对流层的研究没有给予很大的重视。直到近期由于GPS轨道精度大大提高后,当对流层折射已经成为限制GPS定位精度提高的一个重要障碍时,才开始认真的对对流层的监测研究。我们可以假设在一个高程基本为零的地区,并且如果接收机所接收的GPS信号是从天顶方向传来的话,那么其延迟就可以达到2.2~2.6m这一量级,而2h内这一延迟变化可达10cm不是少见的,所以IGS分析中心所提供的对流层参数是采用2h间隔一次。也正是由于这个实际情况,对流层折射要顾及其随机过程的变化来加以模型化。

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