GNSS定位测量 卫星导航定位系统组成 电子教材-地面监控部分.doc

测绘地理信息技术专业教学资源库 10 - 知识点 卫星导航定位系统组成之地面监控部分 GPS定位系统包括三大部分：（1）地面监控部分；（2）空间卫星部分；（3）用户接收部分。以下分别介绍它们的作用、工作原理和工作状况。 图1 GPS卫星地面监控站的分布 一、地面监控站的分布 地面监控站在GPS定位系统试验阶段和工作阶段有所不同。试验卫星的地面监控站由设在加利福尼亚洲范登堡空军基地的一个主控站、一个注入站和一个监控站以及位于其它地方的四个监控站组成。 如图1所示。GPS工作卫星则采用新的地面监控系统，它包括一个主控站，三个注入站和五个监控站组成。其分布情况是：主控站设在美国本土科罗拉多洲斯平士（Colorado Spings）的联合空间执行中心 CSOC （即Consolidated Space Operation Center）；三个注入站分别设在大西洋的阿森松岛（Ascension），印度洋的狄哥·伽西亚（Diego Garcia）和太平洋的卡瓦加兰 (Kwajalein)的三个美国空军基地上；五个监测站，除一个单独在夏威夷（Hawaii）外，其余四个都分设在主控站和注入站上；这5个监测站也称为空军跟踪站（air foce tracking station）。其坐标如表3－1所示。 表1 GPS监控站在WGS-84系中的坐标 站 名 X/km Y/km Z/km ΔE/cm ΔN/cm Δh/cm Colorado -1248.597 221 -4819.433 246 3976.500 193 0.1 1.3 3.3 Ascension 6118.524 214 -1572.350 829 -876.464 089 2.0 4.0 -1.1 Diego* 1917.032 190 6029.782 349 -801.376 113 -3.3 -8.5 5.2 Kwajalein -6160.884 561 1339.851 686 960.842 977 4.7 0.3 4.1 Hawaii -5511.982 282 -2200.248 096 2329.481 654 0.6 2.6 2.7 另外，美国国家图像制图局NIMA的7个跟踪站（NIMA Tracking Station）也参与了监测。其坐标如表3-2所示。 表2 NIMA跟踪站在WGS-84系中的坐标 站 名 X/km Y/km Z/km ΔE/cm ΔN/cm Δh/cm Australia -3939.181 976 3467.075 383 -3613.221 035 -6.2 -2.7 7.5 Argentina 2745.499 094 -4483.636 553 -3599.054 668 -1.0 4.1 6.7 England 3981.776 718 -89.239 153 4965.284 609 8.8 7.1 1.1 Bahrain 3633.910 911 4425.277 706 2799.862 677 -4.3 -4.8 -8.1 Ecuador 1272.867 278 -6252.772 267 -23.801 890 -2.0 2.5 10.7 WashingtonD.C. 1112.168 441 -4842.861 714 3985.487 203 39.1 7.8 -3.7 China -2148.743 914 4426.641 465 4044.656 101 31.0 -8.1 -1.5 注：表3-1和表3-2中的坐标为WGS-84（G873），时元为1997.0，G为GPS星期，873是星期数。G873表示1997年1月29日定义的站坐标，站坐标是天线相位中心的三维位置。G730表示1994年6月29日定义的站坐标。E、N、h分别表示东、北向坐标和大地高。ΔE为EG730和EG873之差。*表示1997年3月2日以前的Diego站坐标，1997年3月2日以后的Diego站坐标为X=1916.197323km，Y=6029.998996km，Z=－801.737517km。 二、地面监控系统的作用 GPS卫星作为一种动态已知点，其“已知数据”为表述卫星运动及其轨道参数的“卫星星历”，不可能也无须在卫星上设置庞杂的机构去测算和编制，而是由地面站测算好后编成电文形式发送给卫星，再由卫星转发至地面用户。另外，卫星上各种设备是否正常工作，要否启用配件、卫星运行情况、要不要纠正运行轨道以及使各卫星处于同一时间标准——GPS时间系统等，都需要由地面监控站来完成，所以地面监控站有下列主要作用： （1）主控站的作用 主控站拥有以大型电子计算机为主体的数据收集、计算、传输、诊断等设备，其主要作用如下： 收集数据