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衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)定位原理
衛(wèi)星導(dǎo)航是采用導(dǎo)航衛(wèi)星對地面、海洋、空中和空間用戶進(jìn)行導(dǎo)航定位的技術(shù)。利用太陽、月球和其他自然天體導(dǎo)航已有數(shù)千年歷史，由人造天體導(dǎo)航的設(shè)想雖然早在19世紀(jì)后半期就有人提出，但直到20世紀(jì)60年代才開始實現(xiàn)。
1964年美國建成“子午儀”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，并交付海軍使用，1967年開始民用。1973年又開始研制“導(dǎo)航星”全球定位系統(tǒng)。蘇聯(lián)也建立了類似的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。法國、日本、中國也開展了衛(wèi)星導(dǎo)航的研究和試驗工作。
衛(wèi)星導(dǎo)航綜合了傳統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，真正實現(xiàn)了各種天氣條件下全球高精度被動式導(dǎo)航定位。特別是時間測距衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，不但能提供全球和近地空間連續(xù)立體覆蓋、高精度三維定位和測速，而且抗干擾能力強(qiáng)。
衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由導(dǎo)航衛(wèi)星、地面臺站和用戶定位設(shè)備三個部分組成，如圖1.14所示。
（1）導(dǎo)航衛(wèi)星：衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的空間部分，由多顆導(dǎo)航衛(wèi)星構(gòu)成空間導(dǎo)航網(wǎng)。
（2）地面臺站：跟蹤、測量和預(yù)報衛(wèi)星軌道并對衛(wèi)星上設(shè)備工作進(jìn)行控制管理，通常包括跟蹤站、遙測站、計算中心、注入站及時間統(tǒng)一系統(tǒng)等部分。跟蹤站用于跟蹤和測量衛(wèi)星的位置坐標(biāo)。遙測站接收衛(wèi)星發(fā)來的遙測數(shù)據(jù)，以供地面監(jiān)視和分析衛(wèi)星上設(shè)備的工作情況。計算中心根據(jù)這些信息計算衛(wèi)星的軌道，預(yù)報下一段時間內(nèi)的軌道參數(shù)，確定需要傳輸給衛(wèi)星的導(dǎo)航信息，并由注入站向衛(wèi)星發(fā)送。
（3）用戶定位設(shè)備：通常由接收機(jī)、定時器、數(shù)據(jù)預(yù)處理器、計算機(jī)和顯示器等組成。它接收衛(wèi)星發(fā)來的微弱信號，從中解調(diào)并譯出衛(wèi)星軌道參數(shù)和定時信息等，同時測出導(dǎo)航參數(shù)（距離、距離差和距離變化率等），再由計算機(jī)算出用戶的位置坐標(biāo)（二維坐標(biāo)或三維坐標(biāo)）和速度矢量分量。用戶定位設(shè)備分為船載、機(jī)載、車載和單人背負(fù)等多種型式。
衛(wèi)星導(dǎo)航按測量導(dǎo)航參數(shù)的幾何定位原理分為測角、時間測距、多普勒測速和組合法等系統(tǒng)，其中測角法和組合法因精度較低等原因沒有實際應(yīng)用。
“子午儀”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用多普勒測速定位體制，如圖1.15所示。用戶定位設(shè)備根據(jù)從導(dǎo)航衛(wèi)星上接收到的信號頻率與衛(wèi)星上發(fā)送的信號頻率之間的多普勒頻移測得多普勒頻移曲線，根據(jù)這個曲線和衛(wèi)星軌道參數(shù)即可算出用戶的位置。
