嵌入式作业带答案.docx

1、嵌入式作业带答案1、 作BDS、GPS、GLONASS、GALILEO系统比较BDS数量：颗卫星组成，颗为工作卫星，颗为备用卫星；用途：军民两用；进展：前两颗分别于年和年发射成功。GPS数量：由颗卫星组成。轨道：高度约公里，分布在条交点互隔度的轨道面上。精度：约为米。用途：军民两用。进展：年全部建成，正在实验第二代卫星系统，计划发射颗。GLONASS数量：颗卫星组成；精度：米左右；用途：军民两用；进展：目前已有颗卫星在轨运行，计划年全部部署到位。GALILEO数量：颗中高度圆轨道卫星组成，颗为工作卫星，颗为候补；轨道：高度为公里，位于个倾角为度的轨道平面内；精度：最高精度小于米；用途：主要为民

2、用；进展：年月日首颗实验卫星已成功发射，预计年前可开通定位服务。系统组成：空间部分BDS：由3颗地球静止轨道卫星组成，两颗工作卫星定位于东经80和140赤道上空，另有一颗位于东经110.5的备份卫星，可在某工作卫星失效时予以接替。GPS：GPS的空间部分是由24颗卫星组成(21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗),轨道倾角为55。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息，GPS的卫星因为大气摩擦等问题；随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。GLONASS：GLONASS系统采用

3、中高轨道的24颗卫星星座，有21颗工作星和3颗备份星，均匀分布在3个圆形轨道平面上，每轨道面有8颗，轨道高度H=19000km，运行周期T=11h15min，倾角i=64.8。 GALILEO：如下图所示，30颗中轨道卫星（MEO）组成Galileo的空间卫星星座。卫星均匀地分布在高度约为23616km的3个轨道面上，每个轨道上有10颗，其中包括一颗备用卫星，轨道倾角为56，卫星绕地球一周约14h22min，这样的布设可以满足全球无缝隙导航定位。卫星的设计寿命为20年，每颗卫星都将搭载导航载荷和一台搜救转发器。卫星发射采用一箭多星的发射方式，每次发射可以把5颗或6颗卫星同时送入轨道。可以满足发

4、射任务的运载火箭有Ariane-5、Soyue等。地面部分BDS：由中心控制系统和标校系统组成。中心控制系统主要用于卫星轨道的确定、电离层校正、用户位置确定、用户短报文信息交换等。标校系统可提供距离观测量和校正参数。GPS：地面控制部分由一个主控站,5个全球监测站和3个地面控制站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接收机。监测站将取得的卫星观测数据,包括电离层和气象数据,经过初步处理后,传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3 个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时,把这些导航数据及主控站指令注入到卫星。这种注入采

5、取每颗GPS 卫星每天一次的方式,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障,那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间,但导航精度会逐渐降低。 GLONASS：GLONASS星座的运行通过地面基站控制体系（GCS）完成，该体系包括：一个系统控制中心（Golitsyno-2, 莫斯科地区）和几个分布于俄罗斯大部地区的指挥跟踪台站（CTS）。这些台站主要用来跟踪GLONASS卫星，接收卫星信号和遥测数据。然后由SCC处理这些信息以确定卫星时钟和轨道姿态，并及时更新每个卫星的导航信息，这些更新信息再通过跟踪台站CTS传到各个卫星。GALILEO：地面控制部分的两大功能包括导航

6、控制与星座维护以及完好性监控。地面控制部分的构成如下：（1）两个控制中心（GCC）。两个控制中心是地面控制部分的核心，分别位于法国和意大利。GCC的功能是：控制星座，保证卫星原子钟的同步，完好性信号的处理，监控卫星及由它们提供的服务，还有内部及外部数据的处理。GCC由轨道同步与处理设施（OSPF），精确授时设施（PTF），完好性处理设施（IPF），任务控制设施 （MCF），卫星控制设施（SCF），服务产品设施（SPF）设施组成。（2）GALILEO上行链路站（GUS）。往返于卫星的数据将通过GALILEO上行链路站的全球网络来传输，其中每个GUS都综合了一个TT&C站和一个任务上行站（MUS）

7、。TT&C站上行链路通过S波段发射，MUS通过C波段发射。（3）GALILEO监测站（GSS）网络。分布在全球范围的GSS网络接收卫星导航信息（SIS），并且检测卫星导航信号的质量，以及气象和其他所要求的环境信息。这些站收到的信息将通过GALILEO通信网（GCN）中继传输至两个GCC。完好性信息是GALILEO与其他GNSS系统的主要区别。（4）GALILEO全球通信网络。利用地面和VSAT卫星链路，把所有地面站和地面设施连接起来。用户部分BDS：用户段端也就是用户的终端，北斗可以同时兼容其他卫星导航系统的接收机。GPS：用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止

8、角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。目前各种类型的接收机体积越来

9、越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。GLONASS：到1995年为止，俄罗斯已研制了两代用户设备（UE）。第一代接收机只能用GLONASS来工作，与西方的同类GPS接收机相比，它偏大和偏重，有三种基本设计，即1通道、2通道和4通道接收机。第二代接收机是5通道、6通道和12通道设计，采用了大规模集成电路和数字处理技术，而且民用接受机可用GPS和GLONASS两种系统来工作。GALILEO： 用户接收机及终端，其基本功能使在用户段实现Galileo系统所提供的各种卫星无线导航服务，它应具备下列功能：（1）直接接收Galileo的SIS信号；（2）拥有与区域和局域设施部分所提供服务的接口；（3）能

10、与其他定位导航系统（例如GPS）及通信系统（例如UMTS）互操作。另外，Galileo接收机还具有通过集成标准化微芯片来实现其他功能的技术潜力。例如，实现下列功能：（1）将Galileo微型终端集成进入移动电话，使之具备定位导航功能；（2）集成航空导航功能，使之应用于飞行器试验；（3）集成进入车载导航平台，向驾驶员提供定位与交通监测服务。Galileo卫星导航计划目前正处于来发和确认阶段，在2008年Galileo系统正式建成并进入商业运行之前，其体系界都还可能有所更新。Galileo作为世界上第一个全球民用卫星导航定位系统，将对未来世界科技、经济发展产生重大影响，因而跟踪了解Galileo系

11、统对于我国将来更好地应用该系统，发展我国的科技与国民经济有着重要的意义。2、 应用现状和发展情况GPS起始于1958年美国军方研制的一种子午仪卫星定位系统(Transit)，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。1995年4月27日GPS宣布投入完全工作状态以后，翌年便启动GPS现代化计划，对系统进行全面的升级和更新。计划分为

12、三步：第一步自2003年开始发射12颗BLOCK-R型卫星进行星座更新。第二部发射BLOCK-F型卫星替换GPS星座中老旧卫星，提升系统性能，首颗卫星于2010年5月28日发射，2012年10月4日发射第三颗。第三部发射BLOCK-型卫星，计划2014年发射首颗星，20年内完成满星座部署。GPS现代化实现后，将在很大的程度上提高GPS系统的安全性、连续性、可靠性和测量精度。1999年初欧盟提出伽利略(GALILEO）计划。2002年3月，正式启动了GALILEO计划。欧洲航天局在2005年12月27日发射了第一颗GALILEO演示卫星，这标志着欧洲的全球卫星导航系统的开发工作迈出了第一步。根据

13、2008年4月通过的欧洲GALILEO全球卫星导航系统的最终部署方案，GALILEO计划将分两个阶段实施，即2008年至2013年的建设阶段和2013年以后的运行阶段。总共发射30颗卫星，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补卫星。建成后将与GPS在L1和L5频点上实现兼容和互用。在2010年欧盟委员会的一份报告中，又重新调整了伽利略计划正式运行的时间节点，根据最新的时间节点，该计划启动到实现运营分4个发展阶段实施：2002-2005年为定义阶段，论证计划的必要性、可行性及具体实施措施;2005-2011年为在轨验证阶段，其任务是成功研制、实施和验证伽利略空间段及地面段设施，进行系统验证。201

14、1-2014年为全面部署阶段，包括制造和发射正式运行卫星，建成整个地面基础设施;2014年之后为开发利用阶段，提供运营服务，按计划更新卫星并进行系统维护等。但是根据欧盟委员会最新的报告称伽利略系统将于2014年投入使用的说法已经被推翻，该计划在2017-2018年之前难以投入运行。GLONASS(格洛纳斯）项目是苏联在1976年启动的项目，1982年10月12日发射第一颗GLONASS卫星，遭遇了前苏联解体，俄罗斯经济不景气，但始终没有中断过系统的研制和卫星的发射。终于1996年1月18日实现了空间满星座24颗工作卫星正常地播发导航信号。早期的GLONASS卫星寿命只有3年，而俄罗斯在20世纪

15、90年代后期由于经济窘迫，长时间没有补充卫星，导致卫星数目不断减少，系统性能急剧衰退。1998年2月仅剩下12颗卫星，到2000年情况最严重时只剩下6颗卫星。从1999年开始，俄罗斯陆续向GLONASS星座注入了两代寿命更长的GLONASS-M卫星，GLONASS正在逐步进入恢复阶段，截止到2009年12月，在轨运行GLONASS卫星已达19颗，已满足覆盖俄罗斯全境的需求，到2010年10月俄罗斯政府已经补齐了该系统需要的24颗卫星。莫斯科时间2011年11月4日俄罗斯航天部门使用一枚“质子-M”重型运载火箭，将3颗GLONASS-M卫星成功送入太空，使该系统在轨卫星群有28颗卫星，达到了设计

16、水平。此外，GLONASS也在开展现代化计划，在2011年2月26日发射其利用CDMA编码的GLONASSK，实现与GPS/GALILEO在L1频点上的兼容与互用。其现代化计划预计在2017年完成，星座卫星数量达到30颗。“北斗卫星导航系统”一词一般用来特指北斗卫星导航第二代系统，也被称为北斗二号，是中国的第二代卫星导航系统，英文简称BDS，曾用名COMPASS。1983年中国开始筹划建设自主卫星导航定位系统。1994年中国正式开始北斗卫星导航试验系统(北斗一号）的研制，并在2000年发射了两颗静止轨道卫星，区域性的导航功能得以实现。2003年又发射了一颗备份卫星，完成了北斗卫星导航试验系统的

17、组建。2004年，中国启动了具有全球导航能力的北斗卫星导航系统的建设(北斗二号），计划空间段由35颗卫星组成，包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星，并在2007年发射一颗中地球轨道卫星，进行了大量试验。2009年起，后续卫星持续发射，并在2011年开始对中国和周边地区提供测试服务，2012年12月27日完成了对亚太大部分地区的覆盖并正式提供卫星导航服务，并预计将于2020年形成全球覆盖的能力，并提供导航定位和短报文通信服务。日本现有两个相关系统，一个是2007年开始投入使用的MSAS卫星系统。MSAS系统由两颗静止卫星组成的，其中一颗作为备用。因为它发射的定位信号与

18、GPS相同，可以作为一个GPS卫星被使用。MSAS卫星发射的导航电文能够对GPS定位进行补偿以提高精度和可靠性，是覆盖亚洲的地区性广域差分增强系统。日本计划不依赖美国GPS卫星，在2020年建立一个由7颗卫星组成的区域性定位系统-准天顶卫星系统。准天顶卫星系统则由3颗倾斜轨道卫星组成。通过轨道设计，使得从日本本土来看，在任何时间总能够有其中的一颗在接近天顶的位置，保证了在大楼林立的都市和山谷等地该卫星不会被遮挡。日本媒体号称其将GPS精度提高了300倍。印度政府2007年9月11日批准了由美国雷神公司的帮助下实现了基于GPS的星基导航系统静地轨道增强导航(GAGAN）系统。该系统将满足日益增长的空中交通导航的需要，加强航空导航能力，定位准确性良好。2006年7月4日印度空间研究组织(ISRO）宣布，在未来56年，印度将筹划研发本国卫星导航系统“印度区域导航卫星系统”(IRNSS）。这将为印度提供独立于现有系统(如GPS）的卫星导航能力。该系统由7颗卫星(很可能进入静地轨道和/或椭圆轨道）和地面站组成。该项目的投资将列入印度的“十一五”计划。