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Understanding GPS Principles and Applications.pdf
卫星定位导航
第一章 绪论
1.1 导航概念和方法
1.2常用导航子系统简介
1.2.1INS/IRS惯性导航系统
1.2.2Radar雷达
1.2.3TACAN塔康Tactical/Air Navigation
1.2.4Loran罗兰LongRangeNavigation
1.2.5 Omega
1.2.6VOR夫尔veryHigh-FrequencyOmnidirectionalRanging
1.2.7DEM测距仪DistanceMeasurementEquipment
1.2.8 VORTAC
1.2.9-JTIDS联合战术信息分布系统
1.2.10-VF目视飞越VisualFlyover
1.2.11FLIR/IDS前向红外ForwardLookingInfrared
1.2.12 TERCOM地形匹配
1.2.13SS/ST星追踪
1.3GPS发展和系统组成
1.3.1空间部分
1.3.2地面部分
1.3.3用户接收机
1.4GPS应用综述
1.4.1在民用航空中的应用
1.4.2在航天中的应用
1.4.3在航海和海洋工程中的应用
1.4.4在大地测量中的应用
1.4.5在陆地导航中的应用
1.4.6在军事上的应用
第二章 参考系和卫星轨道
2.1 协议天球坐标系
2.1.1 天球基本概念
2.1.2天球坐标系
2.1.3岁差与章动的影响
2.1.4协议天球坐标系
2.2协议地球坐标系
2.2.1地球固连坐标系
2.2.2极移与协议地球坐标系
2.2.3协议地球坐标系与协议天球坐标系间转换
2.3全球大地系统
2.3.1WGS84
2.3.2局部大地系统
2.3.3WGS84与其他大地系统关系
2.3.4高斯一克吕格坐标系
2.3.5高度关系
2.4时间体系
2.4.1世界时
2.4.2历书时
2.4.3原子时
2.4.4协调时
2.4.5GPS时
2.5卫星轨道基础
第三章GPS信号结构与接收原理
3.1 信号结构与调制技术
3.1.1信号成分
3.4.4GPS接收机工作原理
第四章 GPS观测方法及数字模型
GNSS Book.pdf
Contents
Preface xv
Acknowledgments xvii
1 Introduction 1
1.1 Introduction 1
1.2 Condensed GPS Program History 2
1.3 GPS Overview 3
1.3.1 PPS 4
1.3.2 SPS 4
1.4 GPS Modernization Program 5
1.5 GALILEO Satellite System 6
1.6 Russian GLONASS System 7
1.7 Chinese BeiDou System 8
1.8 Augmentations 10
1.9 Markets and Applications 10
1.9.1 Land 11
1.9.2 Aviation 12
1.9.3 Space Guidance 13
1.9.4 Maritime 14
1.10 Organization of the Book 14
References 19
2 Fundamentals of Satellite Navigation 21
2.1 Concept of Ranging Using TOA Measurements 21
2.1.1 Two-Dimensional Position Determination 21
2.1.2 Principle of Position Determination Via Satellite-Generated Ranging Signals 24
2.2 Reference Coordinate Systems 26
2.2.1 Earth-Centered Inertial Coordinate System 27
2.2.2 Earth-Centered Earth-Fixed Coordinate System 28
2.2.3 World Geodetic System 29
2.2.4 Height Coordinates and the Geoid 32
2.3 Fundamentals of Satellite Orbits 34
2.3.1 Orbital Mechanics 34
2.3.2 Constellation Design 43
2.4 Position Determination Using PRN Codes 50
2.4.1 Determining Satellite-to-User Range 51
2.4.2 Calculation of User Position 54
2.5 Obtaining User Velocity 58
2.6 Time and GPS 61
2.6.1 UTC Generation 61
2.6.2 GPS System Time 62
2.6.3 Receiver Computation of UTC (USNO) 62
References 63
3 GPS System Segments 67
3.1 Overview of the GPS System 67
3.1.1 Space Segment Overview 67
3.1.2 Control Segment (CS) Overview 68
3.1.3 User Segment Overview 68
3.2 Space Segment Description 68
3.2.1 GPS Satellite Constellation Description 69
3.2.2 Constellation Design Guidelines 71
3.2.3 Space Segment Phased Development 71
3.3 Control Segment 87
3.3.1 Current Configuration 88
3.3.2 CS Planned Upgrades 100
3.4 User Segment 103
3.4.1 GPS Set Characteristics 103
3.4.2 GPS Receiver Selection 109
References 110
4 GPS Satellite Signal Characteristics 113
4.1 Overview 113
4.2 Modulations for Satellite Navigation 113
4.2.1 Modulation Types 113
4.2.2 Multiplexing Techniques 115
4.2.3 Signal Models and Characteristics 116
4.3 Legacy GPS Signals 123
4.3.1 Frequencies and Modulation Format 123
4.3.2 Power Levels 133
4.3.3 Autocorrelation Functions and Power Spectral Densities 135
4.3.4 Cross-Correlation Functions and CDMA Performance 140
4.4 Navigation Message Format 142
4.5 Modernized GPS Signals 145
4.5.1 L2 Civil Signal 145
4.5.2 L5 147
4.5.3 M Code 148
4.5.4 L1 Civil Signal 150
4.6 Summary 150
References 150
5 Satellite Signal Acquisition, Tracking, and Data Demodulation 153
5.1 Overview 153
5.2 GPS Receiver Code and Carrier Tracking 155
5.2.1 Predetection Integration 158
5.2.2 Baseband Signal Processing 159
5.2.3 Digital Frequency Synthesis 161
5.2.4 Carrier Aiding of Code Loop 162
5.2.5 External Aiding 164
5.3 Carrier Tracking Loops 164
5.3.1 Phase Lock Loops 165
5.3.2 Costas Loops 166
5.3.3 Frequency Lock Loops 170
5.4 Code Tracking Loops 173
5.5 Loop Filters 179
5.6 Measurement Errors and Tracking Thresholds 183
5.6.1 PLL Tracking Loop Measurement Errors 184
5.6.2 FLL Tracking Loop Measurement Errors 192
5.6.3 C/A and P(Y) Code Tracking Loop Measurement Errors 194
5.6.4 Modernized GPS M Code Tracking Loop Measurement Errors 199
5.7 Formation of Pseudorange, Delta Pseudorange, and Integrated Doppler 200
5.7.1 Pseudorange 201
5.7.2 Delta Pseudorange 216
5.7.3 Integrated Doppler 218
5.8 Signal Acquisition 219
5.8.1 Tong Search Detector 223
5.8.2 M of N Search Detector 227
5.8.3 Direct Acquisition of GPS Military Signals 229
5.9 Sequence of Initial Receiver Operations 231
5.10 Data Demodulation 232
5.11 Special Baseband Functions 233
5.11.1 Signal-to-Noise Power Ratio Meter 233
5.11.2 Phase Lock Detector with Optimistic and Pessimistic Decisions 233
5.11.3 False Frequency Lock and False Phase Lock Detector 235
5.12 Use of Digital Processing 235
5.13 Considerations for Indoor Applications 237
5.14 Codeless and Semicodeless Processing 239
References 240
6 Interference, Multipath, and Scintillation 243
6.1 Overview 243
6.2 Radio Frequency Interference 243
6.2.1 Types and Sources of RF Interference 244
6.2.2 Effects of RF Interference on Receiver Performance 247
6.2.3 Interference Mitigation 278
6.3 Multipath 279
6.3.1 Multipath Characteristics and Models 281
6.3.2 Effects of Multipath on Receiver Performance 285
6.3.3 Multipath Mitigation 292
6.4 Ionospheric Scintillation 295
References 297
7 Performance of Stand-Alone GPS 301
7.1 Introduction 301
7.2 Measurement Errors 302
7.2.1 Satellite Clock Error 304
7.2.2 Ephemeris Error 305
7.2.3 Relativistic Effects 306
7.2.4 Atmospheric Effects 308
7.2.5 Receiver Noise and Resolution 319
7.2.6 Multipath and Shadowing Effects 319
7.2.7 Hardware Bias Errors 320
7.2.8 Pseudorange Error Budgets 321
7.3 PVT Estimation Concepts 322
7.3.1 Satellite Geometry and Dilution of Precision in GPS 322
7.3.2 Accuracy Metrics 328
7.3.3 Weighted Least Squares (WLS) 332
7.3.4 Additional State Variables 333
7.3.5 Kalman Filtering 334
7.4 GPS Availability 334
7.4.1 Predicted GPS Availability Using the Nominal 24-Satellite GPS Constellation 335
7.4.2 Effects of Satellite Outages on GPS Availability 337
7.5 GPS Integrity 343
7.5.1 Discussion of Criticality 345
7.5.2 Sources of Integrity Anomalies 345
7.5.3 Integrity Enhancement Techniques 346
7.6 Continuity 360
7.7 Measured Performance 361
References 375
8 Differential GPS 379
8.2 Spatial and Time Correlation Characteristics of GPS Errors 381
8.2.1 Satellite Clock Errors 381
8.2.2 Ephemeris Errors 382
8.2.3 Tropospheric Errors 384
8.2.4 Ionospheric Errors 387
8.2.5 Receiver Noise and Multipath 390
8.3 Code-Based Techniques 391
8.3.1 Local-Area DGPS 391
8.3.2 Regional-Area DGPS 394
8.3.3 Wide-Area DGPS 395
8.4 Carrier-Based Techniques 397
8.4.1 Precise Baseline Determination in Real Time 398
8.4.2 Static Application 418
8.4.3 Airborne Application 420
8.4.4 Attitude Determination 423
8.5 Message Formats 425
8.5.1 Version 2.3 425
8.5.2 Version 3.0 428
8.6 Examples 429
8.6.2 Carrier Based 450
References 454
9 Integration of GPS with Other Sensors and Network Assistance 459
9.1 Overview 459
9.2 GPS/Inertial Integration 460
9.2.1 GPS Receiver Performance Issues 460
9.2.2 Inertial Sensor Performance Issues 464
9.2.3 The Kalman Filter 466
9.2.4 GPSI Integration Methods 470
9.2.5 Reliability and Integrity 488
9.2.6 Integration with CRPA 489
9.3 Sensor Integration in Land Vehicle Systems 491
9.3.1 Introduction 491
9.3.2 Review of Available Sensor Technology 496
9.3.3 Sensor Integration Principles 515
9.4 Network Assistance 522
9.4.1 Historical Perspective of Assisted GPS 526
9.4.2 Requirements of the FCC Mandate 528
9.4.3 Total Uncertainty Search Space 535
9.4.4 GPS Receiver Integration in Cellular Phones—Assistance Data from Handsets 540
9.4.5 Types of Network Assistance 543
References 554
10 GALILEO 559
10.1 GALILEO Program Objectives 559
10.2 GALILEO Services and Performance 559
10.2.1 Open Service (OS) 560
10.2.2 Commercial Service (CS) 562
10.2.3 Safety of Life (SOL) Service 562
10.2.4 Public Regulated Service (PRS) 562
10.2.5 Support to Search and Rescue (SAR) Service 563
10.3 GALILEO Frequency Plan and Signal Design 563
10.3.1 Frequencies and Signals 563
10.3.2 Modulation Schemes 565
10.3.3 SAR Signal Plan 576
10.4 Interoperability Between GPS and GALILEO 577
10.4.1 Signal in Space 577
10.4.2 Geodetic Coordinate Reference Frame 578
10.4.3 Time Reference Frame 578
10.5 System Architecture 579
10.5.1 Space Segment 581
10.5.2 Ground Segment 585
10.6 GALILEO SAR Architecture 591
10.7 GALILEO Development Plan 592
References 594
11 Other Satellite Navigation Systems 595
11.1 The Russian GLONASS System 595
11.1.1 Introduction 595
11.1.2 Program Overview 595
11.1.3 Organizational Structure 597
11.1.4 Constellation and Orbit 597
11.1.5 Spacecraft Description 599
11.1.6 Ground Support 602
11.1.7 User Equipment 604
11.1.8 Reference Systems 605
11.1.9 GLONASS Signal Characteristics 606
11.1.10 System Accuracy 611
11.1.11 Future GLONASS Development 612
11.1.12 Other GLONASS Information Sources 614
11.2 The Chinese BeiDou Satellite Navigation System 615
11.2.1 Introduction 615
11.2.3 Program History 616
11.2.4 Organization Structure 617
11.2.5 Constellation and Orbit 617
11.2.6 Spacecraft 617
11.2.7 RDSS Service Infrastructure 618
11.2.8 RDSS Navigation Services 621
11.2.9 RDSS Navigation Signals 622
11.2.10 System Coverage and Accuracy 623
11.2.11 Future Developments 623
11.3 The Japanese QZSS Program 625
11.3.1 Introduction 625
11.3.2 Program Overview 625
11.3.3 Organizational Structure 626
11.3.4 Constellation and Orbit 626
11.3.5 Spacecraft Development 627
11.3.6 Ground Support 628
11.3.7 User Equipment 628
11.3.8 Reference Systems 628
11.3.9 Navigation Services and Signals 628
11.3.10 System Coverage and Accuracy 629
11.3.11 Future Development 629
Acknowledgments 630
References 630
12 GNSS Markets and Applications 635
12.1 GNSS: A Complex Market Based on Enabling Technologies 635
12.1.1 Market Scope, Segmentation, and Value 638
12.1.2 Unique Aspects of GNSS Market 639
12.1.3 Market Limitations, Competitive Systems, and Policy 640
12.2 Civil Navigation Applications of GNSS 641
12.2.1 Marine Navigation 642
12.2.2 Air Navigation 645
12.2.3 Land Navigation 646
12.3 GNSS in Surveying, Mapping, and Geographical Information Systems 647
12.3.1 Surveying 648
12.3.2 Mapping 648
12.3.3 GIS 649
12.4 Recreational Markets for GNSS-Based Products 650
12.5 GNSS Time Transfer 650
12.6 Differential Applications and Services 650
12.6.1 Precision Approach Aircraft Landing Systems 651
12.6.2 Other Differential Systems 651
12.6.3 Attitude Determination Systems 652
12.7 GNSS and Telematics and LBS 652
12.8 Creative Uses for GNSS 654
12.9 Government and Military Applications 654
12.9.1 Military User Equipment—Aviation, Shipboard, and Land 655
12.9.2 Autonomous Receivers—Smart Weapons 656
12.9.3 Space Applications 657
12.9.4 Other Government Applications 657
12.10 User Equipment Needs for Specific Markets 657
12.11 Financial Projections for the GNSS Industry 660
References 661
Appendix A:Least Squares and Weighted Least Squares Estimates 663
Reference 664
Appendix B:Stability Measures for Frequency Sources 665
B.1 Introduction 665
B.2 Frequency Standard Stability 665
B.3 Measures of Stability 667
B.3.1 Allan Variance 667
B.3.2 Hadamard Variance 667
References 668
Appendix C:Free-Space Propagation Loss 669
C.1 Introduction 669
C.2 Free-Space Propagation Loss 669
C.3 Conversion Between PSDs and PFDs 673
References 673
About the Authors 675
Index 683
Mobile Communications Library
fundermential of GPS receivers.pdf
Fundamentals of GPS Receivers
sat-position
Preface
Contents
Part I:
ch1
ch2
ch3
Chapter 4Solving for SV Position
Part II:
Part III:
Appendix A Sliding Correlators, Delay-Based Discriminators, and Processing Gain with GPS Applications
Appendix B Pseudo-Random Binary Codes and the C/A Code Generator
Appendix C BPSK Modulators and Demodulators
Appendix D Subframe Format
Appendix E
Glossary
Index
卫星定位导航基础
方群 袁建平 郑谬 编著
西 北 工 业 大 学 出 版 社
(陕)新登字 009号
【内容简介] 本书共六章‘主要 内容有 :常用的导航系统 及 (.PS系统介绍.常用坐
标系和卫星轨道 .(;Ps信 号结 构与接收 机原理 .GPS观测 方法 .主要的 GPs 系统误 差
以及差分 GPs 原理和方法 。本 书是针对飞行器总体、控制、导航 和制导方面的高年级 大
学生 、研究生及有关科技人员应用 GPs 的需要 .介绍有关的基础 知识 。也可供 从事测
绘 、授时 、交通运输 、城市规划 、野外考察 . r,能公 路系统、精细农业 和部 队等领域进 行
定位 、测 速和 时 间 传 递 的 科 技 人 员 参 考 。
卫星定位导航基础
方群 袁建平 郑愕 编著
责 任 编辑 胡 梦仙 刘 彦 信
责任 校对 樊 力
西北工业大学出版社 出版 发行
(邮编 ;710072 西安市友谊西路 127号 电话 :8493844)
全国各地斯华事店经销
西北工业大学 出版社印刷厂印装
ISBN 7一5612一1128一?/TN ·64
开本 :850毫米X 1 168毫米 1/32
印张 :6.0625 字数 :147千字
1999年 5月第 1版
2003年 1月第 3次印刷
印数 :2 001 4 000册
定价 :12.00元
购买本社 出版 的图书 ，如有缺页、错页的 ，本社发行部负责调换 。
月iJ
舌
卫星系统用于定位导航几乎 与人造卫星本身的发展同步进
行。这一事实充分说明了全球卫星导航系统 GNSS社会、军事、经
济等方面需求的迫切性和必要性。世界上第一颗人造卫星是前苏
联 于1957年 10月发射的。一年以后 ，美国启动 了第一代 GNSS系
统一一Transit(子午仪)的研究发展工作，1964年交付使用。Tran-
sit首次为航空、航海等领域提供了全球、全天候、高精度的导航和
定位手段。GPS即是在 Transit的基础上于 1972年开始发展的。
GPS从研制到投人运行花费了 20年时间，120多亿美元。然
而，在 70年代后期，当 GPS卫星刚发射 了三四颗时，世界各 国的
科学家们就开始探索其各种用途，并且在海湾战争中得到了卓有
成效的应用。目前 ，GPS应用的范 围越来越广，它被称为是“第 四
代导航 系统”，是美国继阿波罗登月、航天飞机之后的“第三大航天
工程”，是“美国国防部 内影响最深远的计划之一”。不仅如此，G PS
还从高技术应用领域走向日常生活 ，美国《未来学家》杂志 1997年
2月号预计 未来 30年中‘“人人将接触 〔;PS，大大改变人类的生活
方式”。
我们将此书献给从事这方面研究工作和学习的大学 生、研究
生 及 科 技 人 员 ，使 之 能 从 中 了解 到 有 关 卫 星 导 航 定 位 的 基 础 知 识 。
编 者
1998年 6月
目
录
第一章 绪论·.............................................................. 1
1.1 导航的概念和方法 ····································…… 1
1. 2 常用导航子系统简介 ·································…… 3
1. 3 GPS的发展和系统组成 ···························…… 14
1. 4 GPS应用综述 ·······································…… 19
第二章 参考系和卫星轨道 ·......................................... 26
2.1 协议天球坐标系·········································，… 26
2.2 协议地球坐标系·······································…… 34
2. 3 全球大地系统··········································…… 39
2. 4 时间体系················································…… 48
2. 5 卫星轨道基础··········································…… 51
第三章 CPS信号结构与接收机原理 ························…… 58
3. 1 信号结构 与调制技术·································…… 58
3. 2 导航电文格式·········································，…… 72
3. 3 由导航电文计算卫星位置·······················，···…… 79
3. 4 GPS接收机的工作原理和类型 ··················…… 81
第四章 CPS观测方法及数学模型 ··········，················…… 93
4. 1 GPs 定位的基本概念 ······························…… 93
4. 2 观 测 方 程 ················································… … 99
卫星 定 位 导航 基 础
4. 3
4. 4
观测方程的线性化 ······……
GPS测定速度 ·····……‘’‘”’‘
4. 5
观测数据的组合处理 ··，……
4. 6
卫星几何精度衰减因子 DUP
107
110
112
119
第五章 GPS系统偏差和误差分析 ···‘····················…… 122
5. 1
偏差和误差分类 ····································…… 122
5. 2
用户等效距离误差(UERE ) ·····················…… 124
5. 3
卫星的主要误差 ····································…… 126
5. 4
信号传播 中的主要误差 ···························…… 129
5. 5
5. 6
5.7
与接收设备有关的误差 ···························…… 144
其他误差来源 ·····································，·…… 147
美国政府对 GPS用户的限制性政策与用户
的 措 施 ··················································一 150
第六章 差分 GPS
6.1
差分 GPS的主要类型
6. 2
码伪距多重差分方法
SCAT- I差分格式
6. 3
6-4
差分 UPS的误差分析
参 考 文 献
159
175
177
183
187
第一章 绪 论
1.1 导航的概念和方法
人类早期的导航经历随着岁月 的流失已消逝，但历史却记录
下了许多导航事例，如古代的航海家通过观测星球来导引船舶。今
天，这种古老的方法随着空间技术、微电子技术和计算机技术的出
现又得以发展。现代的卫星导航系统正是以这些综合技术为基础，
在人类导航史上兴起的一场革命 。
“导航”的传统定义为:引导交通工具或其他运动物体从一个
位置移动到另一个位置的过程。我们面临的世界交通运输和其他
运载体迅猛增加，而能源 日趋短缺 ，交通伤亡和能源浪费难以数
计。因此 ，现代导航不仅要解决运动物体移动的 目的性 ，更要解决
其运动过程的安全性和有效性 。目前广泛使用的导航方法有 以下
几 种 。
(1)航标方法 :过去人们习惯称之为 目视方法，这是 一种借助
于信标或参照物把运动物体从一个地点引导到另外的地点。在飞
机进场着陆时，这种方法仍在使用 ，经验性很强。
<2)航位推算法:它是通过推算一系列测量的速度增量来确
定位置的。目前 ，航位推算法仍广泛使用在航海、航空和车辆 自动
定位系统中。航位推算导航技术克服 了前一种方法的缺点 ，不受天
气、地理条件的限制，保密性强，是一种 自主式导航。但随着时间的
推移，其位置累积误差会越来越大。惯性导航系统在原理上就是采
用这种方法，但人们常说的航位推算大都采用方位仪(如磁罗盘)
卫 星 定位 导 航 基 础
和 速 度 表 。
(3)天文导航 :通过对天体精确地定时观测来定位的一种方
法 ，目前仍广泛用在航海和航天，特别是星际航行中。它的缺点是
误差累积及受时间和气象条件的限制，定位时间长，操作计算比较
复 杂 。
(4)惯性导航:它是通过积分安装在稳定平台(物理的或数学
的)上的加速度输出来确定载体的位 置和速度 。它的应用领域非常
广泛 ，可用于空间、航空、陆地、海上和水下。但是惯性导航系统的
漂移误差会随时间累积，因此，目前惯导系统常常和其他导航系统
相结合。
(5)无线电导航:它是通过测量无线 电波从发射台到接收机
的传输时间来定位的一种方法，也可以通过测量无线 电信号的相
位或相角来定位。按照发射机或转发器所在的位置，无线电导航可
分 为 地 面基 导航 系统 和 空 间基 导航 系统，如 Loran, Omega,
Tacan, Vor, DME，以及 GPS, GLONASS等，目前大约有 100
多种。
属于卫星导航系统的有第一代卫星导航系统子午仪 ，1978年
由法国国家空间研究中心、NAS八及美国国家海洋和大气监督局
发展起来的多普勒卫星系统 ARGOS;1983年 因商业需要而提 出
的世界上第一个能提供无线 电测量、无线电导航 、无线 电定位 、双
向数字通信和救援服务 的商用 网络 GEOSTAR 系统 ;1985年由
欧洲空间局 ESA开发的多用途卫星定位系统 NAVSAT;前苏联
开发的卫星导航系统 GLONASS以及美国的 GPs o
GLONASS导航卫星于 1982年 10月开始发射 ，现已投入使
用。它 由 24颗卫星组成卫星星座((21颗工作卫星和 3颗在轨备用
卫星)，均匀分布在 3个轨道平面内，卫星高度为 19 100 km，轨道
倾角为 64. 80，卫星运行周期为 11小时 15分钟。GLONASS系统
与 GPs 系统极为相似。主要 区别在于，前者采用码分制 ，后者采用
第 一 章 绪 论
频分制 ，即每颗卫星采用不同的射电频率。此外 ，GLONASS采用
的 C/A 码长度比 GPS的 C/A 码短一半 ，而码率是 GPS C/A 码
的 1/2. GPS的星历数据是用轨道的开普勒根数给出，根据星历计
算 卫 星 在 WGS84坐 标 系 中 的直 角 坐标 和 速度 分 量，而
GLONASS的星历是直接用直角坐标和速度分量表示。
GEOSTAR 系统 由美国科学家于 70年代末提 出，利用地球
同步定点卫星进行导航定位和通信 。GEOSTAR由沿赤道均匀分
布的 6颗地球同步卫星、地面中心站和用户设备组成 。地面中心站
用6 500 MH:的频率向一颗1星发射询问信号，卫星接到询问信
号后将它转换为 2 492 MHz的信号向各用户转发。用户收到卫星
信 号 后 随 即 作 出 响 应，发 出 1 618 MHz的 应 答 信 号 ，经
GEOSTAR两颗卫星转发 ，将其送回到地 面中心站。中心站根据
发出访问信号的时刻和应答信号返回的时刻可计算出各卫星至用
户的距离，进而确定出用户的两维位置。GEOSTAR 的特点是卫
星数量少 、结构简单;主要工作集 中在地面中心站，用户设备简单 、
价格低廉 ;同时具有定位和通信服务能力。
1. 2 常用导航子系统简介
1.2.1 惯性导航 系统
惯性导航系统(INS-Inertial Navigation System)也称作惯
性参考系统(IRS一 Inertial Reference System)。惯性 测量装置
(IMU 一 Inertial Measurement Unit)是在 40年代到 50年代初
在早期的航海陀螺仪、航位推算法及天文导航方法的基础上发展
起来的。最早 使用 的是二 次世界大战末期德 国的 Y-2型导弹。
1953年美国德雷拍实验室利用平 台式惯导系统首次在一架 B-
29轰 炸 机 上 成 功 地 进 行 了 长 达 10 h的 横 贯 美 国 大 陆 的 飞 行 ，INS
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