gps系统组成

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一、GPS的系统组成GPS系统由空间部分、地面控制部分和用户设备部分等三部分组成,如下图所示:二、空间卫星部分1、GPS卫星星座(1)设计星座:21+321颗正式的工作卫星+3颗活动的备用卫星6个轨道面,平均轨道高度20200km,轨道倾角55,周期11h58min(顾及地球自转,地球-卫星的几何关系每天提前4min重复一次)保证在24小时,在高度角15以上,能够同时观测到4至8颗卫星(2)当前星座:28颗2、GPS卫星(1)作用:发送用于导航定位的信号其他特殊用途,如通讯、监测核暴等。主要设备:原子钟(2台铯钟、2台铷钟)、信号生成与发射装置(2)类型试验卫星:BlockⅠ工作卫星:BlockⅡGPS卫星是由洛克韦尔国际公司空间部研制的。卫星重774kg(包括310kg燃料),采用铝蜂巢结构,主体呈柱形,直径为1.5m。星体两侧装有两块双叶对日定向太阳能电池帆板,全长5.33m,接受日光面积7.2m2。对日定向系统控制两翼帆板旋转,使板面始终对准太阳,为卫星不断提供电力,并给三组15AH的镉镍蓄电池充电,以保证卫星在地影区能正常工作。在星体底部装有多波束定向天线,这是一种由12个单元构成的成形波束螺旋天线阵,能发射L1和L2波段的信号,其波束方向图能覆盖约半个地球。在星体两端面上装有全向遥测遥控天线,用于与地面监控网通信。此外,卫星上还装有姿态控制系统和轨道控制系统。工作卫星的设计寿命为7年。从试验卫星的工作情况看,一般都能超过或远远超过设计寿命。(3)第一代卫星现已停止工作。(4)第二代卫星用于组成GPS工作卫星星座,通常称为GPS工作卫星。BlockⅡA的功能比BlockⅡ大大增强,表现在军事功能和数据存储容量。BlockⅡ只能存储供45天用的导航电文,而BlockⅡA则能够存储供180天用的导航电文,以确保在特殊情况下使用GPS卫星。(5)第三代卫星尚在设计中,以取代第二代卫星,改善全球定位系统。其特点是:可对自己进行自主导航;每颗卫星将使用星载处理器,计算导航参数的修正值,改善导航精度,增强自主能力和生存能力。椐报道,该卫星在没有与地面联系的情况下可以工作6个月,而其精度可与有地面控制时的精度相当。三、地面控制部分1、GPS的地面控制部分(地面监测系统)(1)组成:主控站(1个)、跟踪站(5个)和注入站(3个)(2)作用:监测和控制卫星运行,编算卫星星历(导航电文),保持系统时间。2、主控站(1个)(1)作用:收集各检测站的数据,编制导航电文,监控卫星状态;通过注入站将卫星星历注入卫星,向卫星发送控制指令;卫星维护与异常情况的处理。(2)地点:美国克罗拉多州法尔孔空军基地。主控站将编辑的卫星电文传送到位于三大洋的三个注入站,定时将这些信息注入各个卫星,然后由GPS卫星发送给广大用户,这就用所用的广播星历。3、跟踪站(5个)(1)作用:接收卫星数据,采集气象信息,并将所收集到的数据传送给主控站。(2)地点:夏威夷、主控站及三个注入站。跟踪站又称监测站,每个监测站配有GPS接收机,对每颗卫星长年连续不断地进行观测,每6S进行一次伪距测量和积分多普勒观测,采集气象要素等数据。监测站是一种无人值守的数据采集中心,受主控站的控制,定时将观测数据送往主控站。五个监测站分布在美国本土和三大洋的美军基地上,保证了全球GPS定轨的精度要求。由这五个监测站提供的观测数据形成了GPS卫星实时发布的广播星历。4、注入站(3个)(1)作用:将导航电文注入GPS卫星。(2)地点:阿松森群岛(大西洋)、迪戈加西亚(印度洋)和卡瓦加兰(太平洋)。四、用户设备部分1、用户设备部分-GPS信号接收机及相关设备(1)接收、跟踪、变换和测量GPS信号的设备(2)多数采用石英钟2、GPS接收机(1)组成(2)基本结构(3)类型3、天线单元4、接收单元5、接收机的通道

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