全球定位系統(tǒng)課件：第一章 GPS系統(tǒng)組成

第一章GPS系統(tǒng)的組成GPS的定位系統(tǒng)包括三個部分1：地面監(jiān)控部分2：空間衛(wèi)星部分3：用戶接受部分

每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作，以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運行，都要由地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時間標(biāo)準(zhǔn)――GPS時間系統(tǒng)。地面監(jiān)控部分由一個主控站，三個注入站和五個監(jiān)測組成；監(jiān)控站的作用：監(jiān)控站是無人值守的數(shù)據(jù)采集中心，其位置經(jīng)精密測定；主要設(shè)備包括1臺雙頻接收機，1臺高精度原子鐘，1臺電子計算機和若干臺環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器。作用如下：利用接受機獲得衛(wèi)星的位置和工作狀況利用原子鐘獲得時間標(biāo)準(zhǔn)利用環(huán)境傳感器得到當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)然后將算得的偽距、導(dǎo)航數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)及衛(wèi)星狀態(tài)傳給主控站；主控站的作用主控站擁有以大型電子計算機為主體的數(shù)據(jù)收集、計算和傳播設(shè)備，作用如下：1：收集數(shù)據(jù)：收集各監(jiān)測站獲得的偽距和偽距差觀測值，衛(wèi)星時鐘、氣象參數(shù)和工作狀態(tài)等；2：數(shù)據(jù)處理：根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)計算各衛(wèi)星的星歷，時鐘改正，衛(wèi)星狀態(tài)和大氣傳播改正。并將這些數(shù)據(jù)按照一定格式編成導(dǎo)航電文，并及時將導(dǎo)航電文傳給注入站。導(dǎo)航電文的作用即在于獲得衛(wèi)星的坐標(biāo)；3：時間協(xié)調(diào)：各測站和GPS衛(wèi)星的原子鐘均應(yīng)與主控站的原子鐘同步，或測出其間的鐘差；4：控制衛(wèi)星：修正衛(wèi)星的運行軌道，調(diào)用備用衛(wèi)星更換失效衛(wèi)星；注入站的作用注入站是無人值守的工作站，設(shè)有3.66m的拋物面天線，1臺C波段發(fā)射機和一臺電子計算機；其作用是將主控站編制的導(dǎo)航電文等資料以既定的方式注入到衛(wèi)星存儲器鐘，供衛(wèi)星向用戶發(fā)射。地面監(jiān)控系統(tǒng)的工作程序為：由監(jiān)測站連續(xù)接收GPS衛(wèi)星信號，不斷積累測距數(shù)據(jù)，并將這些測距數(shù)據(jù)以及氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星狀態(tài)數(shù)據(jù)等發(fā)送到主控站；主控站對測距數(shù)據(jù)進(jìn)行包括電離層、對流層、相對論效應(yīng)、天線相位中心的偏移以及地球自轉(zhuǎn)和時鐘改正等的傳播時間延遲改正，并用卡爾曼濾波器進(jìn)行連續(xù)數(shù)據(jù)平滑及最小二乘與多項式擬合，以提供衛(wèi)星的位置和速度的六個軌道根數(shù)的攝動，每個衛(wèi)星的三個太陽壓力常數(shù)等；最后注入站將主控站的導(dǎo)航電文注入到衛(wèi)星的存儲器中。二GPS衛(wèi)星GPS信號接收機的任務(wù)是：能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行，對所接收到的GPS信號進(jìn)行變換、放大和處理，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導(dǎo)航電文，實時的計算出測站的三維坐標(biāo)位置，甚至三維速度和時間。GPS衛(wèi)星的主要作用如下：1：接受地面注入站發(fā)送的導(dǎo)航電文和其他信號2：接受地面主控站的命令，修正其在軌運行偏差及啟用備用設(shè)備等3：連續(xù)地向用戶發(fā)送GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號，并用電文的形式提供衛(wèi)星的現(xiàn)勢位置與其他在軌衛(wèi)星的概略位置；GPS衛(wèi)星關(guān)鍵在于衛(wèi)星的壽命要長，時間精度要高；三、GPS接收機GPS接收機一般硬件和軟件兩大部分其中硬件又包括：主機、電源和天線三個部分；GPS接收機按照用途分有：導(dǎo)