GPS是英文Global Positioning System供参习.docVIP

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。它是随着现代化科学技术发展而建立的一精密卫星无线电导航定位系统， GPS起始于1958年美国军方的一个项目，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年全面建成，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。可为航空，航天。陆地、海洋、等用户提供三维的导航，与其它定位技术相比，该系统具有全球连续覆盖，定位精度高，快速、全天候观测、无需通视、操作简便、抗干扰能力强等优点。 卫星定位技术概况 卫星定位技术，是指人类利用人造地球卫星确定测站点位置的技术。 人造地球卫星仅仅作为一种空间观测目标，有地面观测站对卫星的瞬间位置进行摄影测量，测定测站点至卫星的方向，建立三星三角网。 GPS整个系统由二个独立的部分组成:空间卫星星座、地面监控与控制站 和用户设备。 1.卫星星座部分GPS的空间卫星星座由24颗卫星组成，其中将21颗 卫星分配为工作卫星，3颗分配为备用卫星。目前，实际工作的卫星大约有30 颗。将这24颗卫星平均分配在6个轨道面内，每四颗卫星不均匀的分配在一 个轨道上。卫星轨道面对十地球赤道面的倾斜角约55度。6个轨道平分后，每 相邻之间的轨道的经度升交角相差60度。在相邻轨道上，临近卫星的交距相 差约30度。GPS卫星属十地球中轨卫星，位十距离地球表面高度约 20200km的上空，其运行周期为11小时58分。在同一观测站上，每天出现的 卫星分布图相同，考虑到地球自转一次是24小时，其卫星的分布状况和运行 每天要提前4分钟重复一次。每颗卫星每天大约5小时是处在地平线以上的， 因此每天观测的位十地平线以上的卫星数目是不定的，一般来说最少为4颗， 多则可达到11颗。一周的时间为12恒星时。这样，对十地面观测者来说，每天将提前4分钟见到 同一颗GPS卫星。位十地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同， 最少可见到4颗，最多可见到11颗。在用GPS信号导航定位时，为了结算测站 的二维坐标，必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座。这4颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。对十某地某时，甚至不能测得精确 的点位坐标，这种时间段叫做“间隙段”。但这种时间间隙段是很短暂的，并不 影响全球绝大多数地方的全天候、高精度、连续实时的定位。 这种框架分布保障了在地球上任何时间、地点都可以观测 到足够多的卫星数量为定位所用，并保持良好的定位解算精度，另一目的是如 果某一轨道的卫星失效，由十相邻轨道其他卫星的存在，地面所接收到的信号 定位性和覆盖性不至十受到破坏Ifn大幅度下降。因此，GPS提供了在时间上连 续、全球性的导航能力。 2.地面监控与控制站地面监控部分主要由二个部分组成:1个主控站、 4个注入站和6个监测站。地面监控系统。对十导航定位来说，GPS卫星是一动态已知点。卫星的位 置是依据卫星发射的星历(用来描述卫星运动及其轨道的参数)算得的。每颗GPS 卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作， 以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。地面监 抓‘系统另一重要作用是保持各颗卫星处十同一时间标准一一GPS时间系统。这就 需要地面站监测每颗卫星的时间，求出钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫星 再由导航电文发给用户设备。GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、二个注入站和五个监测站。坐落十美国科罗拉多州 Falcon空军基地的主控站为地面监控部分，几乎是 整个GPS的核心，它监控和协调地面监控站的工作，通过接收、处理监控站 传来的数据，地面监控站大多位十美国科罗拉多州Falcon空军基地，被称为GPS的核心，它的主要工作是监控和协调地面的工作，主要完成以下功能:观 察计算卫星的各种参数;巡视所检测到的所有卫星的运行轨道情况;统计卫星 时钟差，目_比较主控站的原子钟与各个卫星的原子钟同步，来纠正GPS的基 准时钟;及时更新所监控卫星的导航电文，并将电文传送给注入站;为确保在 预定的轨道，卫星正常运行，则发送控制命令用来调整卫星的轨道;时刻准备 着备用卫星，在卫星失效、出现故障的情况下开启。 注入站是主控站和各个对应卫星之间的桥梁，受主控站监控，其主要作用 是确保主控站发发送来的控制命令和卫星导航电文等信息在转发给各个对应卫 星时的准确性。 监控站是一个数据自动采集中心，受主控站支配，其装置主要包括GPS 双频接收机、计算机各一台、高精度原子钟和若