矿山测量新技术讲座(01)空间定位技术简介.ppt

中国煤炭工业协会653工程专题研讨矿山测量新技术中国矿业大学张书毕教授博导13505219021,zhangsbi,通过GoogleEarth来看测绘科学技术的发展下载GoogleEarth软件,,,,,,北,方位角α,距离S,A,B,已知A点坐标XA,YA求XB,YB则有,XBXASABCOSαABYBYASABSINαAB,GPS卫星定位基本原理测距交会法是常用的定点方法平面二维距离交会空间三维距离交会,,,,,,,,,,,,,,Ax1,y1,Bx2,y2,Px,y,,,,A,B,C,P,,,,,,在观测站P对4颗以上的卫星进行测距，卫星坐标（xi,yi,zi）已知，P点坐标（x,y,z）待定，可建立4个以上的方程di*di（xi-x）*（xi-x）（yi-y）*（yi-y）（zi-z）*（zi-z）式中，i1，2，3，4，解方程求得P点坐标。,,,,,,P,,,,,,,,,d1,d2,d3,d4,GPS单点定位原理,GPS相对定位,单点定位如上、所述。相对定位也叫差分定位.是至少用两台接收机同步观测相同的卫星以确定两点之间的坐标差.相对定位原理如右图所示.,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第一讲空间定位技术简介,1。空间定位技术的发展2。GPS定位系统3。GLONASS定位系统4。GALILEO定位系统5。双星定位系统6。GPS定位技术的应用,,,,,,1。空间定位技术的发展,20世纪上半叶，大地测量处于低潮，它的复苏始于20世纪五十年代。使大地测量走出低谷的最初冲击，来自第二次世界大战期间及其以后电子学的发展。◆50年代末，人造卫星的出现，为大地测量带来了崭新的面貌。卫星大地测量方法刚一出现，就显示出了非凡能力。首先是由短期的观测数据求定了精确的地球扁率，接着推证了南北半球的不对称性。◆70年代1）卫星多普勒技术得到了广泛的应用，使得大地测量定位发生了巨大的变革；2）海洋卫星测高（SA）技术，为大地测量应用于海洋学研究开辟了道路；3）激光对卫星测距（SLR）技术，不仅可用于高精度定位，还可以测定地球自转参数和板块运动，推动了地球动力学的发展。,,,,◆80年代，全球定位系统（GPS）得到了全面发展，由于它具有用途广泛、定位精度高、观测简便及经济效益显著等特点，使大地测量发生了一场深刻的技术革命。以上这些卫星测量技术，形成了大地测量学的一个新的分支学科卫星大地测量学。,◆60年代出现的甚长基线干涉测量（VLBI）技术，同SLR技术一样，它可以测定地球自转参数和板块运动，但更为重要的是，它能以高精确度提供地球监测网与协议天球参考框架的联系。,卫星大地测量和VLBI是应用于大地测量的空间定位技术，因此人们又提出了空间大地测量学（SpaceGeodesy）这一术语，其内容是卫星大地测量学与VLBI的结合，其主体是卫星大地测量学。,大地测量领域中出现的空间大地测量技术，使经典大地测量学进入了空间大地测量学的新时代。1）测量精度、作用范围2）丰富了大地测量学的内容，并展示了新的发展方向3）密切了与地球物理学、地质学和天文学的联系,,,,作为空间定位技术主体的卫星定位和跟踪技术，可分为两大类利用激光无线电波双向地面与卫星单向地基系统（发射机在地面上）空基系统（发射机在卫星上）,空基系统美国的海军导航卫星系统美国的全球定位系统（GPS）前苏联的全球导航卫星系统（GLONASS）在建的欧盟Galileo卫星导航定位系统等,全球定位系统从其开始研制到整个系统的建成，历时20年，目前已在军事和民用部门得到了极为广泛得应用。,,,,,,2。GPS定位系统,1973年12月，美国国防部批准陆海空三军联合研制一种新的军用卫星导航系统NAVSTARGPS，其英文全称为NAVigationbySatelliteTimingAndRangingNAVSTARGlobalPositioningSystem（GPS），我们称为GPS卫星全球定位系统，简称GPS系统。,GPS系统由GPS卫星星座（空间部分）、地面监控系统（地面控制部分）和GPS信号接收机（用户设备部分）等三部分组成。,1978年2月22日，第一颗GPS实验卫星的发射成功标志着工程研制阶段的开始；1989年2月14日，第一颗GPS工作卫星的发射成功，宣告GPS系统进入了生产作业阶段；1993年12月8日，GPS整个系统已正式建成并开通使用。,,,,GPS卫星星座（空间部分）,GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，这24颗卫星均匀分布在6个轨道平面上。卫星轨道平面相对地球赤道平面的倾角约为55，各轨道平面升交点的赤经相差60，在相邻轨道上，卫星的升交距角相差30。轨道平均高度约为20200km，卫星运行周期为11小时58分。这一分布方式，保证了地面上任何时间、任何地点至少可同时观测到4颗卫星。GPS卫星的作用是接收和播发由地面监控系统提供的卫星星历。,,,,GPS卫星的基本功能,1、接收和储存由地面监控站发来的导航信息，接收并执行监控站的控制指令；,2、通过星载的高精度铯钟和铷钟提供精密的时间标准；,3、即时向用户发送定位信息；,4、在地面监控站的指令下，通过推进器调整卫星姿态和启用备用卫星；,5、卫星上设有微处理机，进行部分必要的数据处理工作。,,,,地面监控系统（地面控制部分）,GPS的地面监控部分，目前主要由分布在全球的5个地面站组成，其中包括卫星监测站、主控站和信息注入站。,监测站是在主控站直接控制下的数据自动采集中心，站内设有双频GPS接收机、高精度原子钟、计算机各一台和若干台环境数据传感器。接收机对GPS卫星进行连续观测，以采集数据和监测卫星的工作状况。所有观测资料由计算机进行初步处理，并存储和传送,到主控站，用以确定卫星的轨道。,,,,主控站除协调和管理所有地面监控系统的工作外，其主要任务是◆根据本站和其它监测站的所有观测资料，推算编制各卫星的星历、卫星钟差和大气层的修正参数等，并把这些数据传送到注入站；◆提供全球定位系统的时间基准；◆调整偏离轨道的卫星，合之沿预定的轨道运行；◆启用备用卫星以代替失效的工作卫星,注入站的主要任务是◆在主控站的控制下，将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等，注入到相应卫星的存储系统◆监测注入信息的正确性。,,,,Trimble5800GPS接收机,Trimble4600LS4700GPS接收机,,小博士手持机,,博宇GPS接收机,,PointSmart6200双频GPS接收机,用户设备部分,,,,用户设备部分用户设备的主要任务是，接收GPS卫星发射的无线电信号，以获得必要的定位信息及观测量，并经数据处理而完成定位工作。其主要由GPS接收机硬件和数据处理软件，以及终端设备组成，而GPS接收机的硬件，一般包括主机、天线和电源。,,,,GPS系统是一种以空间卫星为基础的无线电导航与定位系统，能为世界上任何地方，包括空中、陆地、海洋甚至于外层空间的用户，全天候、全时间、连续地提供精确的三维位置、三维速度及时间信息，具有实时性的导航、定位和授时功能,,,,,GPS现代化1998年美国副总统戈尔提出了GPS现代化这一概念，其实质是要加强GPS对美军现代化战争的支撑和保持全球民用导航领域中的领导地位。GPS现代化包括军事和民用两部分。GPS现代化的军事部分包括4项措施增加GPS卫星发射的信号强度，以增强抗电子干扰能力；增加具有更好的保密性和安全性的新的军用码（M码），并与民用码分开；军用接收设备比民用的有更好的保护装置，特别是抗干扰能力和快速初始化能力；创造新的技术，以阻止或阻扰敌方使用GPS。GPS现代化的民用部分包括3项措施在一年一度的评估基础上，决定是否将SA信号强度降为零（已于2000年5月1日零点取消了SA）；在L2频道上增加第二民用码（即C/A码），这样有利于提高定位精度和进行电离层改正；增加L5民用频率，这有利于提高民用实时定位的精度和导航的安全性。,,,,3。GLONASS定位系统,1960年晚些时候，当时已有的卫星导航系统不能达到导航定位的目的。前苏联军方确认需要一个卫星无线电导航系统SRNS用于规划中的新一代弹道导弹的精确导引。1968-1969年，国防部、科学院和海军的一些研究所联合起来要为海、陆、空、天武装力量建立一个单一的解决方案。1970年这个系统的需求文件编制完成。进一步研究之后，在1976年，前苏联颁布法令建立GLONASS。,GLONASS是GLObalNAvigationSatelliteSystem全球导航卫星系统,,,,GLONASS的起步晚于GPS九年。从前苏联于1982年10月12日发射第一颗GLONASS卫星开始，到1996年，十三年时间内经历周折，虽然遭遇了苏联的解体，由俄罗斯接替布署，但始终没有终止或中断GLONASS卫星的发射。1995年初只有16颗GLONASS卫星在轨工作，1995年进行了三次成功发射，将9颗卫星送入轨道，完成了24颗工作工作卫星加1颗备用卫星的布局。经过数据加载，调整和检验，已于1996年1月18日，整个系统正常运行。GLONASS卫星星座的轨道为三个等间隔椭圆轨道，轨道面间的夹角为120度，轨道倾角64.8度，轨道的偏心率为0.01，每个轨道上等间隔地分布8颗卫星。卫星离地面高度19100km。,,,,,,,4。GALILEO定位系统,1）GALILEO导航建设背景,◆单独的民用系统◆提高卫星定位的完好性、可用性和精度◆促进欧洲经济发展◆提高欧洲在航空工业的国际地位◆对GPS依赖程度分析,,,,◆1996年7月23日，欧洲议会和欧盟交通部长会议制定了有关建设欧洲联运交通网的共同纲领，首次提出了建立欧洲自主定位和导航系统的问题。◆1998年1月29日，欧洲委员会向欧洲议会和欧盟交通部长会议提交了名为建立一个欧洲联运定位和导航网欧洲全球卫星导航系统（GNSS）发展战略的报告。3月17日，欧盟交通部长会议通过此报告，并委托欧洲委员会研究、拟定欧洲全球卫星导航系统发展计划。◆1999年12月22日，欧洲议会和欧盟部长级会议批准了欧盟在科研、技术发展和演示领域的第五个框架计划（1998－2002）。“伽利略计划”列入其中，此计划成为“伽利略”资金的一个来源。◆2000年11月22日，欧洲委员会提交了欧洲伽利略卫星导航系统可行性评估报告。该报告汇总了伽利略论证阶段成果。,,,,◆2002年3月26日，欧盟交通运输部长会议以全票通过了立即开始伽利略项目的研制阶段的动议，标志着“伽利略计划”的全面启动。◆JU已成立，计划于2003年9月正式挂牌，GROHE先生被任命为主任。,◆定义阶段（1999－2000）该阶段已在2001年宣告结束。◆开发阶段（2001－2005）开发和在轨验证阶段，目前正在进行，主要工作有汇总任务需求；开发2－4个卫星和地面部分；系统在轨验证。◆部署阶段（2006－2007）进行卫星的发射布网，地面站的架设，系统的整体联调。◆运营阶段（2008－）商业营运阶段，提供增值服务。,2）GALILEO计划进度安排,,,,◆伽利略系统的基本服务导航定位授时◆伽利略系统的特殊服务搜索与救援SAR功能◆伽利略系统扩展应用服务系统在飞机导航和着陆系统中的应用铁路安全运行调度海上运输系统车队运输调度精准农业,3）GALILEO系统应用和服务,,,,4）中欧伽利略计划的合作,◆2000年6月，欧盟副主席德帕拉西率团访问中国，表达了希望邀请中国参加欧洲正在计划建设的卫星导航定位系统伽利略（GALILEO）计划的意愿。国务院总理朱镕基接见并表达了我国对合作建设GALILEO系统的兴趣和原则立场。◆科技部于2001年6月21-22日，在京召开了有关中欧GALILEO计划专家研讨会。2001年10月，欧盟和中国建立了联合工作组，具体商谈在卫星导航领域合作的有关事宜。◆2002年6月朱镕基总理明确表示“我们愿意在权力和义务平衡的前提下全面参加伽利略计划”。,◆由科技部和欧盟委员会、欧洲空间局共同主办的“中国欧洲工业界参加伽利略计划研讨会”于2002年12月17-18日在北京成功举行。,,,,◆中国欧盟科技合作促进办公室（CECO）与欧洲工业联合会（ERTICO）于2003年3月3日至5日在上海成功举办了“中国欧盟智能交通研讨会”。会议的主题为1．“伽利略”项目合作；2．公共交通管理；3．中欧智能交通培训合作。,◆欧洲与中国经过近两年的准备，于2003年5月16日在布鲁塞尔举行中欧伽利略计划合作第一轮正式谈判，科技部秘书长石定环和欧盟委员会能源交通总司总司长拉莫.赫共同主持了谈判。双方高度评价中欧间在伽利略计划中合作的重要意义，各自表述了合作的目标、原则，并对有关合作内容、方式等展开了讨论。,◆双方在2003年9月在北京举行第二轮谈判，18日草签了合作协议。,◆中欧双方已于2003年10月30签订正式合作协议。,,,,5）GALILEO系统的特点,◆全天候、全球无缝覆盖◆独立于美国，受欧洲控制的民用卫星导航定位系统◆定位精度高于其它导航星座◆导航定位服务多样性◆具有地面与卫星通信能力，提供救援和搜索服务◆系统开放性◆系统管理民间性,6）GALILEO系统的技术参数,,,,5。我国独立自主的卫星导航定位系统,“北斗一号”,虽然美国ＧＰＳ系统已经在全世界广泛应用，但该系统绝非完美无缺。例如，其规模太大、造价太高，其他国家很难效仿，俄罗斯就是典型的例子；ＧＰＳ只能导航，无法通信，因而不能满足日益增长的用户需求；作为一个国家来讲，如果完全依赖ＧＰＳ，则容易受美国控制。那么，有没有解决这些问题的新方法呢中国的“北斗”开辟了一条新途径。,双星定位“北斗”导航卫星系统是１种全天候、全天时提供卫星导航信息的区域性导航系统。它是通过双星定位方式来工作的。该系统由２颗经度上相距６０度的地球静止卫星对用户双向测距，由１个配有电子高程图的地面中心站定位，另有几十个分布于全国的参考标校站和大量用户机。它的定位原理是以２颗卫星的已知坐标为圆心，各以测定的本星至用户机距离为半径，形成２个球面，用户机必然位于这２个球面交线的圆弧上。电子高程地图提供的是一个以地心为球心、以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。求解圆弧线与地球表面交点即可获得用户位置。,,,,,历程■1983年，开始筹划卫星导航定位系统■1986年初，正式以双星快速定位通信系统为名开始进行整个计划，并由北京跟踪与通信技术研究所负责研发。■1986年底研发单位就提出了总体技术方案和试验方案，预估只要3年时间，就可利用已在轨道的2枚同步卫星进行整体演练，验证导航定位原理，并检验系统实用性，寻找实现双星导航定位的技术途径。■1989年9月5日凌晨5点，科研人员以库尔勒、南宁等4个用户机进行第一次定位演练，结果证明，利用双星定位可实现定位、定时、简短通信三大功能，而且比当时GPS的民用码精度高好几倍。■1994年1月，双星快速定位通信系统正式命名为“北斗”卫星导航定位系统，并列为“九五计划”要项。双星快速定位系统演练验证试验的成功，为“北斗”系统奠定了技术基础。■接下来的6年多里，北京跟踪与通信技术研究所又完成地面控制中心等应用系统的总体设计方案，建构“北斗”系统的完整架构。,,,,■2000年10月31日和12月21日，“北斗一号”的前两颗卫星发射升空，运行至今导航定位系统工作稳定，状态良好，产生了显著效益。,■2003年5月25日零时34分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功地将第三颗“北斗一号”导航定位卫星送入太空。这次发射的是导航定位系统的备份星。它与前两颗“北斗一号”工作星组成了完整的卫星导航定位系统，确保全天候、全天时提供卫星导航信息。,,,,,,,系统的主要功能“北斗”卫星导航定位系统具有快速定位、简短通信和精密授时的。1）快速定位目的在确定用户地理位置，为用户及主管部门提供导航服务。“北斗”卫星导航定位系统使用的卫星，以快速捕捉信号和传送大量数据见长，从用户发出定位申请，到收到结果，只需1秒钟。而在这1秒钟内，整个系统要完成发送申请信号、上传卫星、经地面控制中心计算出位置，再从卫星将定位信息送返申请用户等流程，而其中快速捕捉信号只用了几毫秒。这项20年前设计的快捕技术，在今天仍属世界最先进的技术。“北斗”卫星导航定位系统水平定位精度为100米，差分定位精度小于20米。定位响应时间一类用户5秒、二类用户2秒、三类用户1秒。最短定位更新时间小于1秒，一次定位成功率95。,,,,,2）简短通信“北斗”卫星导航定位系统具有用户与用户、用户与地面控制中心之间双向数字简讯通信能力。运作流程为地面控制中心接收到用户发送来的响应信号中的通信内容，进行解读后再传送给收件人客户端。一般用户1次可传输36个汉字，经核准的用户可利用连续传送方式最多可传送120个汉字。这种简讯通信服务，GPS无法提供。,3）精密授时“北斗”导航系统具有单向和双向2种授时功能，根据不同的精度要求，定时传送最新授时信息给客户端，供用户完成与“北斗”卫星导航定位系统间时间差的修正。,,,,“北斗”卫星导航定位系统组成由太空的导航通信卫星、地面控制中心和客户端三部分组成1）太空部分有2枚地球同步轨道卫星，执行地面控制中心与客户端的双向无线电信号的中继任务；地面控制中心包括民用网管中心，主要负责无线电信号的发送接收，及整个系统的监控管，其中，民用网管中心负责系统内民用用户的标记、识别和运行管理。,3）地面控制部分包括主控站、测轨站、测高站、校正站和计算中心。主要用来测量和校正导航定位参数，以便调整卫星的运行轨道、姿态，并编制星历，完成用户定位修正资料和对用户进行定位。,2）客户端是直接由用户使用的设备，即用户机，主要用于接收地面控制中心经卫星转发的测距信号。,,,,“北斗”卫星导航定位系统的工作步骤（原理）1、地面控制中心向2枚卫星发送询问信号；2、卫星接收到询问信号，经卫星转发器向服务区用户播送询问信号；,,3、用户响应其中1枚卫星的询问信号，并同时向2枚卫星发送回应信号；4、卫星收到用户响应信号，经卫星转发器发送回地面控制中心；5、地面控制中心收到用户响应信号，解读出用户申请的服务内容；6、地面控制中心并利用数值地图计算出用户的三维坐标位置，再将相关信息或通信内容发送到卫星；7、卫星在收到控制中心发来的坐标资料或通信内容后，经卫星转发器传送给用户或收件人。,,,,“北斗一号”卫星导航系统与GPS系统比较1、覆盖范围北斗导航系统是覆盖我国本土的区域导航系统。覆盖范围东经约70一140，北纬5一55。GPS是覆盖全球的全天候导航系统。能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星实际上最多能观测到11颗。2、卫星数量和轨道特性北斗导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星颗卫星的赤道角距约60。GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星，轨道赤道倾角55，轨道面赤道角距60。航卫星为准同步轨道，绕地球一周11小时58分。3、定位原理北斗导航系统是主动式双向测距二维导航。地面中心控制系统解算，供用户三维定位数据。GPS是被动式伪码单向测距三维导航。由用户设备独立解算自己三维定位数据。“北斗一号”的这种工作原理带来两个方面的问题，一是用户定位的同时失去了无线电隐蔽性，这在军事上相当不利，另一方面由于设备必须包含发射机，因此在体积、重量上、价格和功耗方面处于不利的地位。,,,,4、定位精度北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m，C/A码目前己由25-100m提高到12m，授时精度日前约20ns。5、用户容量北斗导航系统由于是主动双向测距的询问应答系统，用户设备与地球同步卫星之间不仅要接收地面中心控制系统的询问信号，还要求用户设备向同步卫星发射应答信号，这样，系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。因此，北斗导航系统的用户设备容量是有限的。GPS是单向测距系统，用户设备只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位，因此GPS的用户设备容量是无限的。,,,,6、生存能力和所有导航定位卫星系统一样，“北斗一号”基于中心控制系统和卫星的工作，但是“北斗一号”对中心控制系统的依赖性明显要大很多，因为定位解算在那里而不是由用户设备完成的。为了弥补这种系统易损性，GPS正在发展星际横向数据链技术，使万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行。而“北斗一号”系统从原理上排除了这种可能性，一旦中心控制系统受损，系统就不能继续工作了。7、实时性“北斗一号”用户的定位申请要送回中心控制系统，中心控制系统解算出用户的三维位置数据之后再发回用户，其间要经过地球静止卫星走一个来回，再加上卫星转发，中心控制系统的处理，时间延迟就更长了，因此对于高速运动体，就加大了定位的误差。此外，“北斗一号”卫星导航系统也有一些自身的特点，其具备的短信通讯功能就是GPS所不具备的。,,,,“北斗”系统的军事用途“北斗”卫星导航定位系统基本上是以满足商用服务为主，虽然目前军事用途仍有限，不过其仍具有雄厚的军事应用潜力，这也是未来发展重点。理由很简单，虽然我国卫星导航定位应用近年来发展迅速，但是绝大多数的军民应用范畴都是建立在美国GPS之上。一旦发生战争，美国关闭GPS或加大民用码误差，后果不堪设想，所以必须发展自主的卫星导航定位系统。,其实“北斗”卫星导航定位系统的军事功能与GPS类似，如飞机、导弹、水面舰艇和潜艇的定位导航；弹道导弹机动发射车、自行火炮与多管火箭发射车等武器载具发射位置的快速定位，以缩短反应时间；人员搜救、水上排雷定位等。不过，因运作方式不同，“北斗”卫星导航定位系统有一些GPS没有的军事功能，其中最重要的就是部队的指挥管制。,,,,由于“北斗”卫星导航定位系统的简短通信功能可进行“群呼”，如集团用户中心发出的各种指令经“北斗”指挥型用户机上传至“北斗”卫星接着转给地面控制中心，再经出站链路传至“北斗”卫星向目标用户转发，使得集团用户中心可对其下属用户进行指挥调度。另外，当用户提出申请或按预定间隔时间进行定位时，不仅用户知道自己的测定位置，而调度指挥的上层单位或其他有关单位也可得知用户所在位置。,这项功能用在军事上，意味着可主动进行各级部队的定位，也就是说各级部队一旦配备“北斗”卫星导航定位系统，除了可供自身定位导航外，高层指挥部也可随时通过“北斗”系统掌握部队位置，并传递相关命令，对任务的执行有相当大的助益。换言之，可利用“北斗”卫星导航定位系统执行部队指挥与管制及战场管理。,,,,“北斗”系统的限制与弱点由于“北斗”卫星导航定位系统是双星系统，因此，用户接收器只能测得二维平面的定位数据。用户若位于海平面上，因高度为零，可以直接求得三维平面和高度的定位数据；但用户若位于陆地或空中，就需要利用地面控制中心的数值地图资料厍或用户自备的测高仪才能求得用户的高度，并进一步确定用户的三维坐标。若控制中心的数值地图数据库数据不够准确，尤其是要拿到非本国的地理精确数据并不容易，定位出的位置数据就会有问题。“北斗”卫星导航定位系统用户的定位申请要送回地面控制中心，经由中心控制系统解算出用户的三维位置资料之后再发回用户。无线电信号从地面发出，经卫星返回地面的上下行时间约为0.240.28秒，从用户接收器应答测距信号到接收定位结果，信号经过两次上下行链路的传送，时间约需0.56秒，加上中心控制系统的计算时间，整个定位时间约需1秒钟，即用户接收器约可在1秒钟完成定位。这1秒的定位时间对飞机、导弹这种高速运动的用户嫌时间长，会加大定位的误差，因此，若要利用“北斗”卫星导航定位系统进行精确定位，以车辆、船舶等慢速运动的用户较适合。,,,,由于“北斗”卫星导航定位系统的客户端耍请求定位服务时，必须发出应答信号，即“有源应答”，如果使用者是军方单位就会使自身失人隐蔽性，且这个定位服务要求的信号也可被敌方定位，而遭致攻击。另外，客户端除了要和卫星一样接收来自地面控制中心的询问信号，也要发出应答信号，因此，整个系统的同一时间内服务用户的数量便受用户可使用的通信频率数量、询问信号速率和用户的响应速率等条件的限制，所以“北斗”卫星导航定位系统的用户设备容量是有限的，每秒钟只能容纳150个用户。虽然每个客户端都有专用识别码，不过一旦被破解，很容易使整个系统被敌人或有心人士以伪冒信号加以饱和，使系统瘫痪或者是传送假信息，迷惑友军。由于“北斗”卫星导航定位系统中地面控制中心扮演着系统关键角色，如承转卫星信息、解算用户位置等，因此，一旦地而控制中心被毁，整个系统就不能运作了，这也是“北斗”系统的致命伤。“北斗”卫星导航定位系统使用的卫星是同步轨道卫星，这意味着落地信号功率很小，因此，用户机需要有较大天线直径达20厘米才能接收信号，而且因“有源应答”运作方式，所以，用户机还要包含发射机，因此在体积普通型用户机长20厘米、宽17.5厘米、高5.2厘米、重量、耗电量，甚至价格都远比GPS接收机来得大、重、耗电与贵，而且这么大且重的用户机，不要说是装在导弹上，就是单兵使用都是一大负担。,,,,综上所述，北斗导航系统具有卫星数量少、投资小、用户设备简单价廉、能实现一定区域的导航定位、通讯等多用途，可满足当前我国陆、海、空运输导航定位的需求。缺点是不能覆盖两极地区，赤道附近定位精度差，只能二维主动式定位，且需提供用户高程数据，不能满足高动态和保密的军事用户要求，用户数量受一定限制。但最重要的是，“北斗一号”导航系统是我国独立自主建立的卫星导航系统，它的研制成功标志着我国打破了美、俄在此领域的垄断地位，解决了中国自主卫星导航系统的有无问题。,,,,6。GPS技术的应用,◆在测绘领域的应用●在大地测量中的应用,“只受到人们想象力的限制”,国家A级和B级GPS大地控制网分别于1996年和1997年建成并先后交付使用。,,,,,,,国家A级和B级GPS大地控制网分别于1996年和1997年建成并先后交付使用。A级网由30个点组成，平均边长为650km，水平方向重复精度优于210-8，垂直方向不低于710-8，绝对精度（相对地心）不低于0.1m。B级网由800个点组成，平均边长为150km，水平方向重复精度优于410-8，垂直方向不低于810-8，绝对精度（相对地心）不低于1m。国家A级和B级GPS大地控制网的建成，标志着我国具有分米级绝对精度的3维大地坐标系统已基本建成，它将为我国空间技术和空间基础数据、实时动态定位等技术提供一个精确可靠的参照系。,,,,◆在测绘领域的应用●在极地考察中的应用●在工程测量中的应用●在变形监测中的应用,,,,用GPS代替常规的方法可广泛用于各种形变监测网的三维变形监测，可用于水库大坝、库区滑坡体、大桥、高层建筑变形监测,,,,◆在测绘领域中的应用●RS和航测,在RS中的应用,,,,在矿山、地籍、土地规划等方面的应用,,,,◆在陆、海、空导航中的应用,,,,,,,,,,,,,◆其它应用地球动力学,,,,◆其它应用战争,,,,美海军F-14将携带GPS制导穿透炸弹,美国海军正在测试新型的GBU-24硬目标穿透制导炸弹，以提高F-14“雄猫”战斗机的对地攻击能力。,开始时，E/B炸弹通过GPS飞向目标点，然后激光指示器将对目标点进行修正或引导炸弹指向另一个目标。该型炸弹是在原GBU-24B/B型激光制导的基础上又加上了GPS制导。,,,,SLAM-ER扩展反应型离岸攻击导弹,当导弹飞行的时候，装置处理接收到的GPS全球卫星定位系统的数据用以校正惯性导航系统。SLAM-ER具有图像和红外线身份识别系统，并具有其它几种导弹同样的穿透性和高爆性弹药。这些使它能对目标进行外科手术性的攻击。,,,,CALCMAGM-86C常规空投寻航导弹GPS精确制导导弹,,,,CALCM常规空投寻航导弹是将ALCM寻航导弹原来的按景物、等高线寻找方式，改为在惯性制导基础上加装上优化的GPS全球卫星定位高精度制导装置CALCM导弹。CALCM能飞行4.5小时，在接近目标2.5米处进行急剧变化的终点俯冲，加上穿透性的弹头有效地打击坚固的深埋在地下的目标-实施手术型的攻击。B-52H飞机投放此物。,,,,2003年3月20日，伊拉克战争爆发。大批轰炸机、战斗机猛扑向伊拉克首都巴格达，用炸弹准确地将一座建筑彻底摧毁，行动代号“斩首行动”；4月，一架B-1B“枪骑兵”轰炸机临时接到任务，用炸弹摧毁了另一座建筑。他们的目标都是一个人萨达姆▪侯赛因，他们所使用的炸弹都是一种联合攻击炸弹JDAM，这些炸弹之所以都能够精确的打击目标，是因为他们都是通过卫星定位来实现定位，提供这种定位服务的正是由24颗美国卫星组成的全球定位系统GPS。,,投放GPS制导炸弹的轰炸机已经成为斩首利器,,,,伊拉克战争中GPS卫星增强,1月29日发射新型导航卫星GPSBlockIIR-8实验星XSS－10用于实验对空间目标监视能力。并用于显示先进轨道机动和位置保持能力3月31日发射新型导航卫星GPSBlockIIR-9加强抗干扰能力，增强卫星信号强度、改善信号处理功能、开发新的军用密码,,,,伊拉克战争中GPS制导武器,精确制导炸弹19000枚巡航导弹955枚,精确制导武器使用量与总投弹比,其中GPS制导武器占整个精确制导武器也由海湾战争10％急增至98％,,,,,,,,,,