gps系统组成

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