GPS由三部分组成:空间部分——GPS星座;地面控制部分——地面监控系统;用户设备部分——GPS信号接收机。
(1)空间部分:在太空中有24颗卫星组成一个分布网络,分别分布在6条离地面20000km、倾斜角为55°的地球准同步轨道上,每条轨道上有4颗卫星。此外,还有4颗有源备份卫星在轨运行。GPS卫星每隔12小时绕地球一周,使地球上任一地点能够观测到4颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图像。GPS卫星产生两组电码,一组称为C/A码,一组称为P码。P码因频率较高,不易受干扰,定位精度高,因此受美国军方管制,并设有密码,一般民间无法解读,主要为美国军方服务。C/A码被人为采取措施而刻意降低精度,主要开放给民间使用。
(2)地面控制部分:地面控制部分由一个主控站、5个全球监测站和3个地面控制站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接收机。监测站将取得的卫星观测数据,包括电离层和气象数据,经过初步处理后传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时,把这些导航数据及主控站指令注入卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次,并在卫星离开注入作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障,那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间,但导航精度会逐渐降低。(www.xing528.com)
(3)用户设备部分:用户设备部分即GPS信号接收机,其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星,并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后,即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据,接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算,计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。GPS信号接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后,机内电池为RAM存储器供电,以防止数据丢失。
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