目录

• 课程前置说明
• 绪论：GPS的产生与发展背景
• 第一代卫星导航系统：子午卫星系统
• GPS早期政策：SA与AS政策
• 美国GPS政策新变化
• AI 总结

课程前置说明 原片 @ 00:00

• 课程体系：
  • 《GPS原理及其应用》为专业基础课，使用指定教材，授课范围为教材第一编至199页；第二编内容属于《测量与数据处理》课程（36学时，可选修）
  • 后续还有《卫星导航定位程序设计》课程，需学习定位程序编写
• 上课内容侧重：
  • 资料性内容（如卫星数量、状态）自行阅读，重点讲解难理解的知识点，建议课前先预习课本
• 成绩构成：平时成绩占30%-40%，考试成绩占60%-70%，具体细则后续统一
• 学习建议：有疑问可课上或课后提出；对该方向感兴趣可联系老师获取参考书推荐

* 课程标题页，显示课程名称、授课教师信息

绪论：GPS的产生与发展背景 原片 @ 04:32

绪论主要介绍GPS的产生背景、美国政府相关政策，同时会介绍其他卫星导航系统（俄罗斯格罗纳斯、欧洲伽利略、中国北斗）

* 教师开始讲解绪论内容，黑板标注课程主题

第一代卫星导航系统：子午卫星系统 原片 @ 05:42

1. 技术起源

• 1957年10月苏联发射第一颗人造地球卫星后，美国约翰·霍普金斯大学APL实验室的两位博士对卫星信号的多普勒效应产生兴趣
• 多普勒效应：卫星发射频率为$F_s$的信号，地面接收时频率会发生变化
• 相关研究结论：
  • 已知地面站位置，通过多普勒测量可确定卫星轨道
  • 已知卫星轨道，用户通过多普勒测量可确定自身位置
  • 两者结合构成卫星导航定位基本框架

* 教师讲解多普勒效应原理

2. 应用需求：美国海军的定位需求

• 冷战背景下，美国海军需解决核潜艇的定位问题：核潜艇长期水下航行，惯导系统误差随时间累积，需定期校准；且发射核武器时，需在短时间内将自身坐标误差控制在10米以内，以保证武器命中精度（要求命中误差100米）
• 子午卫星系统可满足核潜艇在不浮出水面的情况下，通过天线接收卫星信号完成定位，校准惯导系统

3. 系统发展与用户特点

• 1958年12月开始研制，1964年建成并供军方使用，1967年10月开放民用
• 用户规模：最终民用用户9.5万个，军事用户仅650个，说明卫星导航系统的主要用户为非军方用户，政策制定需兼顾民用需求，才能推动产业发展（如美国GPS产业因兼顾民用而快速发展，形成良性循环）

* 教师讲解卫星导航系统用户结构特点

GPS早期政策：SA与AS政策 原片 @ 03:56

1. SA（Selective Availability，选择可用性）政策

• 作用：通过降低民用GPS信号精度，保障军事应用的安全性
• 原理：对卫星钟差和星历误差进行人为加扰，使民用定位精度降低
• 相关公式与图示：
  多普勒计数公式 $N=\int_{t_1}^{t_2} (F_S - F_R) dt$，SA政策会对测量结果引入误差

* 黑板上的SA政策相关公式与图示

2. AS（Anti-Spoofing，反电子欺骗）政策

• 作用：防止敌方通过伪造GPS信号进行欺骗
• 实施方法：在P码上加入严格保密的W码，生成完全保密的Y码，即 $P \oplus W = Y$
• 该政策仅影响P码，不影响民用C/A码

* 黑板上的AS政策公式 $P \oplus W = Y$
* 课件展示AS政策的实施方法

美国GPS政策新变化：SA政策终止 原片 @ 14:24

• 2000年5月2日4时（UTC），美国宣布终止SA政策，民用GPS信号精度大幅提升
• 政策调整原因：随着技术发展，SA政策对民用产业的限制作用凸显，同时美国军方已拥有其他保障定位精度的手段

* 课件展示SA政策终止的时间

AI 总结

本课程为《GPS原理及其应用》绪论部分，首先明确了课程体系、授课安排与成绩构成，给出了资料性内容自学、重点难点精讲的学习指引；随后从GPS的起源背景切入，讲解了第一代卫星导航系统——子午卫星系统的技术原理、发展历程，结合美国海军的军事需求，揭示了卫星导航系统民用用户占主导的行业特点；最后介绍了GPS早期的SA精度限制政策、AS反欺骗政策，以及2000年SA政策终止的重要调整，展现了GPS政策从优先保障军事需求，到兼顾民用产业发展的演变过程。