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(gè)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(yùn)行，都要由地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(shí)間標(biāo)準(zhǔn)――GPS時(shí)間系統(tǒng)。地面監(jiān)控部分由一個(gè)主控站，三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)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(cè)定；主要設(shè)備包括1臺(tái)雙頻接收機(jī)，1臺(tái)高精度原子鐘，1臺(tái)電子計(jì)算機(jī)和若干臺(tái)環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器。作用如下：利用接受機(jī)獲得衛(wèi)星的位置和工作狀況利用原子鐘獲得時(shí)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(jì)算機(jī)為主體的數(shù)據(jù)收集、計(jì)算和傳播設(shè)備，作用如下：1：收集數(shù)據(jù)：收集各監(jiān)測(cè)站獲得的偽距和偽距差觀測(cè)值，衛(wèi)星時(shí)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(jì)算各衛(wèi)星的星歷，時(shí)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(shí)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(shí)間協(xié)調(diào)：各測(cè)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(cè)出其間的鐘差；4：控制衛(wèi)星：修正衛(wèi)星的運(yùn)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(tái)C波段發(fā)射機(jī)和一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)；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(chǔ)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?yàn)椋河杀O(jiān)測(cè)站連續(xù)接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，不斷積累測(cè)距數(shù)據(jù)，并將這些測(cè)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(duì)測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行包括電離層、對(duì)流層、相對(duì)論效應(yīng)、天線相位中心的偏移以及地球自轉(zhuǎn)和時(shí)鐘改正等的傳播時(shí)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(xiàng)式擬合，以提供衛(wèi)星的位置和速度的六個(gè)軌道根數(shù)的攝動(dòng)，每個(gè)衛(wèi)星的三個(gè)太陽(yáng)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(chǔ)器中。二GPS衛(wèi)星GPS信號(hào)接收機(jī)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(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)所接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理，以便測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時(shí)間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)的計(jì)算出測(cè)站的三維坐標(biāo)位置，甚至三維速度和時(shí)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(hào)2：接受地面主控站的命令，修正其在軌運(yùn)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(hào)，并用電文的形式提供衛(wèi)星的現(xiàn)勢(shì)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(zhǎng)，時(shí)間精度要高；三、GPS接收機(jī)GPS接收機(jī)一般硬件和軟件兩大部分其中硬件又包括：主機(jī)、電源和天線三個(gè)部分；GPS接收機(jī)按照用途分有：導(dǎo)