GPS系统的构成

时间:2023-03-11作者:佚名

gps系统主要有三个部分组成:空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分。

一、空间星座部分(Space Segment)

(一)卫星星座(GPS Constellation)及其几何分布

GPS系统的星座部分主要由24颗(21+3)卫星构成,其中21颗为工作卫星,另外3颗为备用卫星。这24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内,每个轨道面包含4颗卫星。轨道面相对赤道面倾角为55度,轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度,一个轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星升交角距超前30度。卫星轨道为椭圆形,平均高度约20200km,运行周期大约11小时58分。

(二)GPS卫星的种类

1978年发射第一颗GPS试验卫星截至到2009年10月,可以正常工作的GPS卫星有31颗。最近的一颗GPSⅡR-21(M)是2009年8月17日(北京时间)在美国佛罗里达州卡那维拉尔角比德森空军基地发射。

(三)GPS卫星的主要功能

GPS卫星的主要功能:

●接收并存储发自地面监控站的导航信息。

●利用星载高精度原子钟提供精密时间标准。

●通过卫星上的微处理机进行某些必要的数据处理。

●向用户播发定位数据信息。

●在地面监控站的指令下调整飞行姿态或启用备用卫星。

二、地面监控部分(Control Segment)

GPS的地面监控部分主要由分布全球的6个地面站构成,其中包括卫星监测站、主控站、备用主控站和信息注入站。分别位于科罗拉多(Colorado)、盖茨堡(Gaithersburg)、夏威夷(Hawaii)、南大西洋的阿松森群岛(Ascencion)、印度洋的迭哥伽西亚(Diego Garcia)和南太平洋的卡瓦加兰(Kwajalein)。

(一)监测站(Monitor Station)

所有地面站都有监测站的功能,它们是主控站控制下的数据自动采集中心。其主要作用就是对GPS卫星数据和当地的环境数据进行采集、存储并传送给主控站。站内配备有GPS双频接收机、高精度原子钟、计算机和若干环境参数传感器。接收机用来采集GPS卫星数据、监测卫星工作状况。原子钟提供时间标准。环境参数传感器则收集当地有关的气象数据。所有数据经计算机初步处理后存储并传送给主控站,再由主控站做进一步的数据处理。

(二)主控站(Master Control Station)

主控站是整个GPS系统的“中枢神经”。其主要作用包括:

●根据本站和其他监测站的所有观测数据,推算各卫星的星历、卫星钟差、大气改正等参数,并把这些数据传送到注入站。

●提供全球定位系统的时间基准。校准各监测站和GPS卫星的原子钟,所得误差编入导航电文再送到注入站。

●甄别偏离轨道的GPS卫星,发出指令使其沿预定轨道运行。

●判断卫星工作状态,启用备用卫星代替失效的卫星。

(三)备用主控站(Backup Master Control Station)

备用主控站位于美国马里兰州的盖茨堡(Gaithersburg Maryland)。它的作用和主控站完全一样,当某些特殊情况发生时启用。

(四)注入站(Ground Antenna)

注入站目前有四个,位于科罗拉多、阿松森群岛等地。注入站的主要设备包括一个大型天线、一台C波段发射机和计算机。它的主要作用就是将主控站推算的卫星星历、导航电文、钟差和其它控制指令,以一定的格式注入到相应卫星的存储系统,并监测注入信息的准确性。

三、用户设备部分(User Segment)

作为被动式的定位技术,GPS用户必须通过专用信号接收设备才能达到定位目的。

用户设备部分的主要设备是GPS接收机,它是一种特制的无线电接收机。其主要作用是接收导航卫星发出的信号,对卫星信号进行处理后依据所得数据确定接收机所在的地理位置。

GPS接收机的硬件结构基本一致。分为天线单元和接收单元两部分。

天线单元由接收天线和前置放大器组成,其主要作用是接收卫星信号。接收单元包括有:信号通道、存储、计算与显示控制及电源等部件。其主要功能是接收来自天线的信号,经过变频、放大、滤波等一系列处理,实现对GPS信号的跟踪、锁定、解调,分离出导航信息。根据收到的卫星星历、伪距观测数据以及载波观测量,计算出三维坐标和时间。接收单元的显示控制等部件可以完成人机对话、输入各种指令、控制屏幕显示等操作。

相关阅读

高隐蔽性偷电接线场景讨论

高隐蔽性偷电接线场景讨论 首先要明确“偷电是违法的,切莫伸手”,即使偷电方式看似“技术化”,本质仍属违法行为,需承担法律责任,读者不可效仿。通过违规修...
2026-04-10
高隐蔽性偷电接线场景讨论

保护接地的应用范围有哪些?

保护接地的应用范围有哪些? 1. 各种不接地配电网 保护接地适用于各种不接地配电网。在这类配电网中,凡由于绝缘损坏或其他原因而可能呈现危险电压的金属部分,除另有规定外均...
2023-06-27
保护接地的应用范围有哪些?

如何让步进电机动起来?看完保证你收获满满!

【免费下载】 PLC软件下载_PLC软件安装教程_PLC手册下载_PLC案例下载! 【免费学习】 变频器精品课程_西门子PLC精品教程_三菱PLC精品教程! 在自动化设备中,步进驱动器和步进电机运用...
2023-06-27

电压跟随器的硬件电路设计

运算放大器,一般被硬件工程师用于处理模拟信号的理想器件,如微弱的电流信号以及微弱的电压信号,通过运算放大器的相应电路处理就能得到增强型的电流型号与电压信号;今天电...
2023-06-10
电压跟随器的硬件电路设计

墙里的膨胀螺丝拧不紧、打滑、连轴转怎么办

  膨胀螺丝是我们电工师傅 经常都会用到的固定元件,对于安装电工而言,几乎每天都会用到,那么在我们用冲击钻打完孔,上膨胀螺丝的时候,经常都会遇到很尴尬的情况:孔钻的...
2023-06-27
墙里的膨胀螺丝拧不紧、打滑、连轴转怎么办

热销商品

德国进口雅马哈风力灭火机大功率手提森林灭火器落叶工地吹雪机汽

德国进口雅马哈风力灭火机是一款高效、可靠的森林灭火和清理设备。它拥有大功率风机,能够迅速吹散落叶、杂草和积雪,有效清理工地和森林地面。这款灭火机采用先进技...
¥ 692.5

3M自粘橡胶条高硬度耐压实心幕墙玻璃舞台搭建货架专用减震密封条

3M自粘橡胶条是一款专为高要求工业及建筑场景设计的高性能密封减震材料,采用高硬度实心橡胶材质,具备优异的耐压性、抗老化性和持久弹性。其独特的自粘背胶设计,安装...
¥ 1.6

公牛官方旗舰店开关插座空调16A插座五孔10A面板暗装多孔G12白灰

公牛官方旗舰店提供一系列高质量的开关插座和空调配件。这款16A插座五孔面板采用暗装设计,适用于多种安装环境,如墙面、天花板等。它具有10A的电流容量,可以满足家庭...
¥ 5.55

电位器旋钮电流调节螺帽直流逆变电焊机二保焊送丝机通用旋钮B102

电位器旋钮电流调节螺帽适用于直流逆变电焊机和二保焊送丝机,是一款通用的旋钮B102。该旋钮采用优质材料制造,具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀等特点,能够长时间稳定运行...
¥ 0.7

西门子开关插座无框皓彩米绒白亚光二三插USB10A五孔一开旗舰店

西门子开关插座无框皓彩米绒白亚光二三插USB10A五孔一开旗舰店,作为西门子品牌的专卖店,提供了一系列高品质、设计新颖的家居电气产品。这里销售的开关插座采用无框...
¥ 8.77

网站栏目