构成GPS卫星定位系统

（1）GPS的空间星座部分。GPS卫星定位系统的空间星座部分由24颗卫星组成，卫星均匀分布在6个相对于赤道的倾角为55°的近似圆形轨道上，轨道面之间夹角为60°，每个轨道上4颗卫星运行，它们距地面表面的平均高度约为20200km，运行周期为11h 58min。这种星座布局（图2-154）可保证位于任一地点的用户在任一时刻均可收到4颗以上卫星的信号，实现瞬时定位。

GPS卫星的主体呈圆柱形，两侧有太阳能帆板，能自动对日定向。太阳能电池为卫星提供工作用电。每颗卫星都配有4台原子钟，可为卫星提供高精度的时间标准。

GPS卫星的基本功能是：接收并存储来自地面控制系统的导航电文；在原子钟的控制下自动生成测距码和载波；采用二进制相位调制法将测距码和导航电文调制在载波上播发给用户；按照地面控制系统的命令调整轨道，调整卫星钟，修复故障或启用备用件以维护整个系统的正常工作。

（2）GPS的地面控制部分。GPS的地面控制部分由1个主控站、5个监测站、3个注入站以及通信和辅助系统组成。主控站位于美国科罗拉多州的联合空间工作中心，3个注入站分别位于大西洋、印度洋、太平洋的3个美国军事基地上，5个监测站除了位于1个主控站和3个注入站以外，还在夏威夷设了1个监测站。

图2-154 GPS星座布局

监测站设在科罗拉多、阿松森群岛、迪戈加西亚、卡瓦加兰和夏威夷。站内设有双频GPS接收机、高精度原子钟、气象参数测试仪和计算机等设备。主要任务是完成对GPS卫星信号的连续观测，并将算得的站星距离、卫星状态数据、导航数据、气象数据传送到主控站。(www.xing528.com)

主控站设在美国科罗拉多州联合空间工作中心。它负责协调管理地面监控系统，还负责将监测站的观测资料联合处理推算各个卫星的轨道参数、状态参数、时钟改正、大气修正参数等，并将这些数据按一定格式编制成电文传输给注入站。此外，主控站还可以调整偏离轨道的卫星，使之沿预定轨道运行或起用备用卫星。

注入站设在阿松森群岛、迪戈加西亚、卡瓦加兰。其主要作用是将主控站要传输给卫星的资料以一定的方式注入卫星存储器中，供卫星向用户发送。

（3）GPS的用户设备部分。用户设备包括GPS接收机和相应的数据处理软件。GPS接收机一般包括接收机天线、主机和电源。随着电子技术的发展，现在的GPS接收机已经高度集成化和智能化，实现了将接收天线、主机和电源全部制作在天线内，并能自动捕获卫星和采集数据。

GPS接收机的任务是捕获卫星信号，跟踪并锁定卫星信号，对接收到的信号进行处理，译出卫星广播的导航电文，进行相位测量和伪距测量，实时计算接收机天线的三维坐标、速度和时间。

GPS接收机按用途分为导航型、测地型和授时型接收机；按使用的载波频率分为单频接收机（用L₁载波）和双频接收机（用L₁、L₂载波）。