卫星导航定位
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课程评价
spContent=卫星导航定位是提供时空基准和位置信息的现代化技术。它是国家经济建设、国防安全的战略性基础设施,已成为IT产业继移动通信和互联网之后发展得最快第三个经济增长点。 本课程告诉大家:卫星如何导航定位?怎样实现高精度导航定位?要想了解卫星导航定位高技术应用,就请来参加我们的课程吧!
—— 课程团队
课程概述

   本课程是教育部测绘类学科教学指导委员会规定的测绘工程本科专业的8门核心课程之一,地理信息类、海洋信息类专业本科生的主干课程或专业核心课。主要讲授卫星导航定位系统的组成与应用现状及发展、卫星导航定位的时空基准、卫星位置计算、卫星的信号、卫星定位导航原理、卫星定位误差与对策、卫星定位测量技术设计、卫星定位导航的实施、卫星定位数据处理等。

        

           

   

授课目标

 本课程使学生掌握现代化大地定位测量的理论和方法,适应现代地理信息数据采集的需要。通过本课程的学习,培养学生应用GNSS卫星定位与导航技术,完成各种GNSS控制网的设计、布置、施测、数据处理; GNSS采集地理信息数据与GNSS导航的能力,熟悉GNSS测量标准与工程环境。

课程大纲

第一单元 卫星导航定位系统与技术发展

第一讲 卫星导航定位技术发展

知识点1-1-1 卫星导航定位技术

知识点1-1-2 卫星导航定位发展历程

第二讲 卫星定位技术特点及应用

知识点1-2-1 卫星定位技术特点

知识点1-2-2 卫星定位技术应用领域

第三讲 GNSS系统组成

知识点1-3-1 GNSS系统结构

知识点1-3-2 卫星星座系统

知识点1-3-3 地面监控系统

知识点1-3-4 用户设备系统

作业1

作业2

作业3

第一单元测验

第二单元 卫星导航定位坐标系统与时间系统

第一讲 协议天球、地球坐标系

知识点2-1-1 协议天球坐标系

知识点2-1-2 协议地球坐标系

第二讲 GNSS坐标系统

知识点2-2-1 WGS-84坐标系统

知识点2-2-2 CGCS2000坐标系统

第三讲 大地测量基准转换

知识点2-3-1 直角坐标系与大地坐标系转换

知识点2-3-2 大地坐标系统转换

第四讲 GNSS时间系统

知识点2-4-1 时间系统

知识点2-4-2 GNSS时间系统

知识点2-4-3 GNSS时间系统转换

作业6

第二单元测验

作业4

作业5

第三单元 卫星运动及坐标计算

第一讲 卫星受摄运动

知识点3-1-1 卫星无摄运动

知识点3-1-2 卫星受摄运动

第二讲 卫星坐标计算

知识点3-2-1 卫星天球坐标计算

知识点3-2-2 卫星地球坐标计算

第三讲 GPS卫星星历

知识点3-3-1 预报星历

知识点3-3-2 精密星历

作业8

作业7

第三单元测验

第四单元 GNSS卫星信号

第一讲  GNSS 信号与特点

知识点4-1-1卫星信号构成与产生

知识点4-1-2 测距码信号

知识点4-1-3 载波信号

第二讲 GPS卫星导航电文

知识点4-2-1导航电文内容

知识点4-2-2 导航电文格式

第四单元测验

第五单元 卫星定位导航原理

第一讲 伪距测量原理

知识点5-1-1测码伪距测量

知识点5-1-2 测相伪距测量

知识点5-1-3 整周未知数确定方法

知识点5-1-4 周跳修复

第二讲 绝对定位原理

知识点5-2-1静态绝对定位原理

知识点5-2-2 动态绝对定位原理

第三讲 相对静态定位原理

知识点5-3-1 静态相对定位原理

知识点5-3-2 准动态相对定位原理

第四讲 差分动态定位原理

知识点5-4-1 差分定位原理

知识点5-4-2 单基站差分测量原理

知识点5-4-3 多基站差分测量原理

第五讲 卫星导航原理

知识点5-5-1卫星导航模型

知识点5-5-2 制导参数计算

第五单元测验

作业9

第六单元 卫星定位误差及其对策

第一讲 GNSS误差的来源及分类

知识点6-1-1 GNSS误差来源

知识点6-1-2 GNSS误差分类及其影响

第二讲 卫星有关误差

知识点6-2-1 星历误差

知识点6-2-2 卫星钟差

知识点6-2-3  相对论效应影响

第三讲 卫星信号传播有关误差

知识点6-3-1 电离层延迟影响

知识点6-3-2 对流层延迟影响

知识点6-3-3 多路径效应影响

第四讲 接收机有关误差

知识点6-4-1接收机钟差

知识点6-4-2 天线相位中心变化影响

知识点6-4-3 位置误差

第六单元测验

第七单元 卫星测量技术设计

第一讲 GNSS控制网测量技术设计

知识点7-1-1 基准设计

知识点7-1-2 精度设计

知识点7-1-3 控制网参数设计

知识点7-1-4 控制网图形设计

第二讲 GNSS测量技术设计

知识点7-2-1 观测纲要设计

知识点7-2-2 可视卫星预测

知识点7-2-3 最佳观测窗口选择

知识点7-2-4 接收机调度计划

第三讲 技术设计书编写

知识点7-3-1 技术成果资料

知识点7-3-2 设计书编写纲要

第七单元测验

作业10

第八单元 卫星定位导航实施

第一讲 GNSS卫星接收机

知识点8-1-1卫星接收机分类

知识点8-1-2 卫星接收机原理

知识点8-1-3 卫星接收机选择

知识点8-1-4 卫星接收机检验

第二讲 GNSS测量作业模式

知识点8-2-1 静态相对定位模式

知识点8-2-2 准动态相对定位模式

知识点8-2-3 动态相对定位模式

第三讲 GNSS数据采集

知识点8-3-1 技术要求

知识点8-3-2 作业流程

第四讲 GNSS导航方法

知识点8-4-1 导航规划

知识点8-4-2 导航流程

第八单元测试

第九单元 卫星测量数据处理

第一讲 GNSS数据预处理

知识点9-1-1 数据粗加工

知识点9-1-2 数据预处理

第二讲 基线向量解算

知识点9-2-1 基线向量解算原理

知识点9-2-2 基线向量解算模式

知识点9-2-3 基线向量解算精度

知识点9-2-4 基线向量解算流程

知识点9-2-5 基线成果质量评价

第三讲 GNSS控制网平差

知识点9-3-1 控制网平差分类

知识点9-3-2 控制网平差模型

知识点9-3-3 控制网平差流程

第四讲 GNSS高程

知识点9-4-1 GNSS高程基准

知识点9-4-2 GPS高程转换

知识点9-4-3 GPS高程精度

第九单元测试

预备知识

当您已经准备学习《卫星导航定位技术》这门课程时,我们认为您已经基本具备了大地测量或测量学的基本知识,同时也具备了计算机基础和计算机编程语言的基本能力。

由于本课程涉及的基础知识面广,且学时有限,在基础知识讲解时,我们并没有面面俱到,仅仅是对后续课程需要事先了解的相关基本知识进行了讲解。对于相关学科的知识,不是本课程的重点,但有些内容又不得不了解,可能有些专业术语比较晦涩,对于这些基础知识您需要自主学习,根据自己背景知识及时补充。

如果您使用本课程仅仅是为了完成数据的采集,您可以重点地看卫星导航定位的最基本原理,精力集中在卫星导航定位技术的实施上;如果您还关注数据处理,您可能要花更多的时间,补充误差理论知识,如果您学过最好,注重数学模型的建立,软件的使用;如果您是研究性、探索性地学习,您还要花时间深入学习大地测量知识,甚至有必要了解天文测量和地球物理知识;如果您更关心卫星导航的硬件部分知识,建议您看看适合通信、控制和制导等专业的课程资源,因为这不是本课程的重点。


证书要求

    以国家级特色专业创新应用能力本位教育模式ICBE(Innovation Competence Based Education )为特色,强调卫星导航定位创新应用能力综合教育,注重贯穿于整个人才培养过程的创新设计和实践训练。通过在线式4A级实践拓展教学平台和ICBE资源库。培养既有过硬专业知识技能,又有良好职业道德的国际化工程师。

    ICBE模式将实践性教学环节贯穿于整个人才培养过程,教学过程工程化管理。课程评价标准化,评价釆用国家《大地测量员》等特种职业技能鉴定标准;课程评价社会化:对教与学进行全面的理论与实践市场准入评估,要求学生通过《大地测量员》国家特种行业职业技能鉴定。让学生在人才市场上除有证明自己学历和知识结构的专业毕业证书,而且还有证明实践能力的职业技能等级证书。

本课程期末考试设计为国家《大地测量员》特种职业技能鉴定理论科目考试,由国家特种职业技能鉴定中心组织实施。考试采用百分制计分,60分及以上为合格。与技能鉴定操作考试科目成绩同时合格者,可以申请颁发四级国家《大地测量员》特种职业技能鉴定证书。


               

参考资料

       

常见问题

卫星导航定位技术是一门交叉学科,涉及到卫星通信、数字信号处理和大地测量等知识,因此要系统地掌握《卫星导航定位技术》,需要多学科的知识,考虑到学时的有限性,本资料的起点是要求学生具有一定的(大地)测量知识,目标是运用卫星导航定位技术解决本专业问题。因此,重点是如何使用卫星导航定位接收机和如何处理卫星导航定位数据,对于其他的学科知识要求不高,当然如果有其他学科的知识,会使学习过程变得更为轻松。在课程讲授过程中, 虽然对有关的知识和技能已经安排了较多学时,但从了解到熟练掌握尚需需勤学苦练。在课程学习指南中解决如下几个问题

   1学习方法问题

不同的人,有不同的学习方法,这里主要谈谈我们认为比较合适的学习方法。简单说来就是从理论到实践在回到理论,最后达到解决专业问题。

1) 学习要主动。主动学习这是对您的最基本要求,以教材为最基本资料,钻研教材,将不能理解或理解不准的东西标注出来,看主讲教师的视频,看看ppt,主动寻找问题的答案。如果您还存在困难可以寻求我们的帮助。

 2)知识要在平时消化,查缺补漏。学习本课程切记勿搞突击,要每一章节任务扫清,遇到相关不懂的学科知识,要及时补充,我们的学习资源中包含了作业,以帮助大家消化理解所学内容。同时还附有试卷,可以作为您自我检测的需要。

 3)要倍加珍惜实验机会。根据教学计划安排12个学时的实践教学时远远不够的,在实验课上,我们只能给您最基本操作的训练,要达到熟练程度,您要多看视频,多到相关网站下载资料,利用业余时间下实验室勤学苦练。对于软件应用,可以先从随机软件附带的算例开始学起,然后从简单的数据处理入手再到相对复杂的算例,逐步提高。

2实践问题

毫无疑问,本课程要培养您的实际处理问题的能力。尽管我们在电子资源中已经推导了相关公式,给出了一些典型的实例,但是这些远远不够,距离很好的掌握这门课程还有些距离。因此这里强力推荐您自己动手推导重要公式,例如基本导航定位的基本原理,如果您有测量数据处理基础知识,要求您推导全部公式,如果您的背景知识不够,也要适当地推导部分相对简单的公式。另外,强烈推荐您自己动手编写程序,用自己熟悉的计算语言如MATLAB ,或VC,或 C语言等工具来编写程序实现, 重要的程序有星历计算,数据的预处理、基线解算和网平差,不在于程序要求多高质量,从实现基本功能开始,逐步提高,在这个过程中,您大可不必担心自己的能力,只要动手就会有不小的收获。本课程强烈要求您下实验室,必须动手操作仪器、动手写技术设计、动手解算各种类型的数据,做到眼勤、手勤和脑勤。送您一句话,真本领靠的是实践的打磨

5 学习建议

1)建议您在学习的各个阶段积极地与教师沟通,积极地参加到小组讨论中。每一章的知识相对独立性又前后有序相辅相成。每一章学习目标达到后,再学习下一章。如果您的相关知识背景不够的,强烈建议您额外补课,比如对数据处理部分,如果您没有测量数据处理知识,这就需要您补充这方面的知识。

2)建议您充分利用公共图书馆资源,学会利用各种方式进行学习,正如开篇所说,卫星导航定位是交叉学科,相关的学科知识,往往要靠您自学,图书馆在这里将是您最好的老师。

3)建议您一定抓住开放实验室的机会,您学到的知识要用到实践中来,科技进步迅猛,卫星导航定位接收机和数据处理软件不断更新,您只有熟练掌握接收机的基本功能,掌握几种典型接收机的使用,在以后的学习工作中才能很快地学会使用自己从来没有接触过的接收机。解典型数据,使用各种类型的数据处理软件,对于典型工程的数据多解、多分析、找规律,不断提高数据处理能力,您才有可能胜任未来工作。

衷心祝您学习愉快,天天进步!