理论教育 全球定位系统(GPS)- 高精度定位技术的应用

全球定位系统(GPS)- 高精度定位技术的应用

时间:2023-05-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:1973年,美国国防部吸取TIMATION和621B的优点,决定联合开发NAVSTAR/GPS系统,定义为一种全天候、全球性和高精度卫星导航系统。1993年12月8日,美国正式宣布GPS具有初始运行能力,同时免费向全球各国开放民用信号。传统GPS为不同等级用户提供两种不同的定位服务方式:标准定位服务和精密定位服务。此外,GPS还人为地恶化民用服务性能。

全球定位系统(GPS)- 高精度定位技术的应用

由于子午仪系统在覆盖范围、连续性、定位精度上均不尽人意,美国国防部在1967年至1969年着手建立陆海空三军使用的新型全球导航卫星系统。美国海军启动了定时/导航卫星系统(TIMATION)计划,提出用伪码测距代替多普勒测速的构想,并用铯原子钟成功替代石英钟。与此同时,美国空军开始了代号621B的卫星导航系统试验。1973年,美国国防部吸取TIMATION和621B的优点,决定联合开发NAVSTAR/GPS系统(授时与测距导航系统/全球定位系统),定义为一种全天候、全球性和高精度卫星导航系统。1978年2月22日,在范登堡空军基地发射第一颗GPS实验卫星。原计划于1987年建成整个系统(由24颗卫星组成),但由于经费问题,推迟了6年。1993年12月8日,美国正式宣布GPS具有初始运行能力,同时免费向全球各国开放民用信号。1995年,美国宣告GPS正式进入全面运行能力状态。

关于GPS,起初美国军方和国会有对立的两派意见,一派支持,一派反对。由于该系统太过庞大,巨大的投资和漫长的建设期使之不断地在国会中成为备受瞩目的议题,并且一度被降格,组成星座的卫星从24颗被减为18颗。直到1991年海湾战争时期,GPS首次被美国空军使用,某些装备Trimble的小型轻便接收机(SLGR)显示出良好的定位功能,在战争中展示了卓越的性能和非凡的价值。许多士兵写信回家索要民用GPS手持机,证明其在无垠的沙漠中的确表现非凡。海湾战争的总结报告更将战争的胜利归结为“GPS的胜利”,称之为“军事力量的倍增器”。各方新闻媒体对GPS进行不断的报道,使其名噪一时,进而极大地激发了人们对民用GPS的兴趣。从此以后,GPS在国会中几乎是一路绿灯,被核准建设24颗卫星的星座。(www.daowen.com)

传统GPS为不同等级用户提供两种不同的定位服务方式:标准定位服务(SPS)和精密定位服务(PPS)。面向民用的标准定位服务只提供在一个载波频率(L1)上,且该载波是由精度较低的C/A码调制。精密定位服务则提供在由高精度P(Y)码调制的两个载波频率(L1和L2)上,主要服务对象是美国军方和经美国政府批准的特许用户。此外,GPS还人为地恶化民用服务性能。1990年,GPS的选择可用性(SA)政策被激活,它通过对卫星基准时钟引入一个高频抖动干扰或者篡改卫星星历数据,以降低标准定位服务的精度。2000年5月2日这一政策被暂时关闭。2007年美国总统布什宣布将永久性取消该政策。但美国政府通过开发新技术的方式继续推行军用优先的理念。其中一种新技术就是选择失效(SD)技术,即当美国及其盟友的国家安全受到威胁时,可以通过陆上干扰源干扰或屏蔽民用GPS信号,以此中断某一特定地域的标准定位服务。

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