GPS原理及其應(yīng)用 第三章 全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu)1

1、第三章 全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu)3.1 全球定位系統(tǒng)的組成3.1 全球定位系統(tǒng)的組成GPS的系統(tǒng)組成GPS系統(tǒng)由三部分組成空間部分地面控制部分用戶設(shè)備部分全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成GPS的空間部分GPS的空間部分的組成GPS衛(wèi)星星座全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的空間部分6個軌道面平均軌道高度20200km軌道傾角55 周期11h 58minGPS的空間部分全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的空間部分GPS衛(wèi)星星座設(shè)計星座：21+321顆正式的工作衛(wèi)星+3顆活動的備用衛(wèi)星保證在每天24小時的任何時刻，在高度角15以上，能夠同時觀測到4顆以

2、上衛(wèi)星GPS的空間部分全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的空間部分GPS的空間部分GPS衛(wèi)星的地面軌跡全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的空間部分GPS的空間部分GPS衛(wèi)星 作用：接收、存儲導(dǎo)航電文生成用于導(dǎo)航定位的信號（測距碼、載波）發(fā)送用于導(dǎo)航定位的信號（采用雙相調(diào)制法調(diào)制在載波上的測距碼和導(dǎo)航電文）接受地面指令，進(jìn)行相應(yīng)操作其他特殊用途，如通訊、監(jiān)測核暴等。 主要設(shè)備太陽能電池板原子鐘（2臺銫鐘、2臺銣鐘）信號生成與發(fā)射裝置 全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的空間部分GPS衛(wèi)星（續(xù)）類型試驗衛(wèi)星：Block 工作衛(wèi)星：Block Bloc

3、k ：存儲星歷能力為14天，具有SA和AS能力Block A （Advanced）：衛(wèi)星間可相互通訊，存儲星歷能力為180天，SV35和SV36帶有激光反射棱鏡Block R （Replacement/Replenishment）：衛(wèi)星間可相互跟蹤相互通訊Block F（Follow On）：新一代的GPS衛(wèi)星,增設(shè)第三民用頻率（2010.8.27， SVN62 or PRN25）GPS的空間部分全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的空間部分GPS的空間部分Block IIRBlock IIABlock IIABlock IIRBlock IIFBlock IIR不同類型的GPS

4、衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的空間部分GPS的空間部分當(dāng)前的衛(wèi)星狀態(tài)全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的空間部分SUBJ: GPS STATUS 26 MAR 20041. SATELLITES, PLANES, AND CLOCKS (CS=CESIUM RB=RUBIDIUM):A. BLOCK I : NONE B. BLOCK II: PRNS 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15 PLANE : SLOT F4, B5, C2, D4, B4, C1, C4, A3, A1, E3, D2

5、, F3, F1, D5 CLOCK : CS, CS, CS, RB, CS, RB, RB, RB, CS, CS, RB, RB, RB, CS BLOCK II: PRNS 16, 17, 18, 20, 21, 22, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 PLANE : SLOT B1, D6, E4, E1, D3, E2, D1, A2, F2, A4, B3, F5, B2, C3 CLOCK : RB, RB, RB, RB, RB, RB, CS, CS, RB, RB, RB, RB, RB, RBGPS的地面監(jiān)控部分 地面監(jiān)控部分 （Groun

6、d Segment）組成主控站：1個監(jiān)測站：5個注入站：3個通訊與輔助系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的地面監(jiān)控部分 GPS的地面監(jiān)控部分地面監(jiān)控部分 （Ground Segment）（續(xù)）分布全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的地面監(jiān)控部分 GPS的地面監(jiān)控部分監(jiān)測站（5個）作用：接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，采集氣象信息，并將所收集到的數(shù)據(jù)傳送給主控站。地點：夏威夷、主控站及三個注入站。全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的地面監(jiān)控部分 GPS的地面監(jiān)控部分主控站（1個）作用：管理、協(xié)調(diào)地面監(jiān)控系統(tǒng)各部分的工作，收集各監(jiān)測站的數(shù)據(jù)，編制導(dǎo)航電文，送往注入

7、站將衛(wèi)星星歷注入衛(wèi)星，監(jiān)控衛(wèi)星狀態(tài)，向衛(wèi)星發(fā)送控制指令；衛(wèi)星維護(hù)與異常情況的處理。地點：美國科羅拉多州法爾孔空軍基地。全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的地面監(jiān)控部分 GPS的地面監(jiān)控部分注入站（3個）作用：將導(dǎo)航電文注入GPS衛(wèi)星。地點：阿松森群島（大西洋）、迪戈加西亞（印度洋）和卡瓦加蘭（太平洋）全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的地面監(jiān)控部分 GPS的用戶部分組成用戶接收設(shè)備接收設(shè)備GPS信號接收機其它儀器設(shè)備全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的用戶部分GPS的用戶部分GPS信號接收機組成天線單元帶前置放大器接收天線接收單元信號通道存儲器微

8、處理器輸入輸出設(shè)備電源天線單元接收單元全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的用戶部分GPS的用戶部分 天線單元類型單極天線微帶天線錐形（螺旋）天線 四絲螺旋天線空間螺旋天線背腔平面盤旋天線GPS天線全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的用戶部分GPS的用戶部分天線單元（續(xù)）特點單極天線單頻或雙頻（雙極結(jié)構(gòu)）、需要較大的底板、相位中心穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單微帶天線結(jié)構(gòu)簡單、單頻或雙頻、側(cè)視角低（適合于機載應(yīng)用）、低增益、應(yīng)用最為廣泛錐形（螺旋）天線 四絲螺旋天線 單頻、難以調(diào)整相位和極化方式、非方位對稱、增益特性好、不需要底板空間螺旋天線 雙頻、增益特性好、側(cè)視角高、非方位對稱背腔平面盤旋天線全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的用戶部分GPS的用戶部分天線單元天線特性相位中心、增益方式、帶寬、極化相位中心平均相位中心與幾何中心相位中心的偏移相位中心偏移的消除：歸心改正、消去法天線高 標(biāo)志至平均相位中心所在平面的垂直距離L2的平均相位中心12L1的平均相位中心r1r2HHHHhR全球定位系統(tǒng)的組成及信號結(jié)構(gòu) GPS的組成 GPS的用戶部分GPS的用戶部分接收單元接收（信號）通道定義：接收機中用來跟蹤、處理、量測衛(wèi)星信號的部件，由無線電元器件、數(shù)字電路等硬件和專用軟件所組成。