GPS定位系統(tǒng)到底是由哪幾部分組成?歐源通科技小編接下來詳細(xì)為大家介紹下GPS定位系統(tǒng)的組成部分,以解答大家心中的疑惑。
GPS定位系統(tǒng)包括空間星座部分(GPS衛(wèi)星星座)、地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備部分(GPS信號(hào)接收機(jī)),三大部分之間應(yīng)用數(shù)字通信技術(shù)聯(lián)絡(luò)傳達(dá)各種信號(hào)信息,靠各種計(jì)算軟件處理繁復(fù)的數(shù)據(jù),最后由用戶接收信號(hào)解決導(dǎo)航定位問題。
GPS定位系統(tǒng)由哪幾部分組成?(一)——空間星座部分
GPS空間星座部分由若干在軌運(yùn)行衛(wèi)星構(gòu)成,提供系統(tǒng)自主導(dǎo)航定位所需的無線電導(dǎo)航定位信號(hào).GPS衛(wèi)星是空間部分的核心,其主體呈圓柱形,兩側(cè)設(shè)有兩塊雙葉太陽能板,能自動(dòng)對(duì)日定向,以保證衛(wèi)星的正常工作用電。每顆衛(wèi)星裝有微處理器和大容量存儲(chǔ)器,采用高精度原子鐘(物鐘、絕鐘甚至氫鐘)為系統(tǒng)提供高穩(wěn)定度的信號(hào)頻率基準(zhǔn)和高精度的時(shí)間基準(zhǔn)。
GPS衛(wèi)星的基本功能是:接收和儲(chǔ)存由地面監(jiān)控站發(fā)來的導(dǎo)航信息,接收并執(zhí)行監(jiān)控站的控制指令;通過微處理機(jī)進(jìn)行部分必要的數(shù)據(jù)處理;通過高精度的原子鐘提供精密的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)和頻率基準(zhǔn);向用戶發(fā)送導(dǎo)航電文和定位信息;通過推進(jìn)器調(diào)整衛(wèi)星的姿態(tài)和啟用備用衛(wèi)星。
GPS設(shè)計(jì)星座由24顆衛(wèi)星組成,其中包括3顆備用衛(wèi)星。軌道平均高度約為20200km的衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道面內(nèi),每個(gè)軌道面上分布有4顆衛(wèi)星。衛(wèi)星軌道面相對(duì)地球赤道面的傾角約為55°,各軌道面升交點(diǎn)赤經(jīng)相差60°,在相鄰軌道上,衛(wèi)星的升交距角相差30°。
20000km高空的GPS衛(wèi)星屬于高軌衛(wèi)星,由于其對(duì)地球重力異常的反應(yīng)靈敏度較低,故常作為具有精確位置信息的高空觀測(cè)目標(biāo),通過測(cè)定至少4顆衛(wèi)星與用戶接收機(jī)之間的距離或距離差來完成定位任務(wù).GPS衛(wèi)星的運(yùn)行周期11h58min,這樣,對(duì)于同一測(cè)站而言,每天將提前4min見到同一顆衛(wèi)星。位于地平線以上的衛(wèi)星數(shù)隨時(shí)間和地點(diǎn)的不同而異,最少4顆,最多12顆,這保證了在地球上任何地點(diǎn)、任何時(shí)刻均至少可以同時(shí)觀測(cè)到4顆GPS衛(wèi)星,且衛(wèi)星信號(hào)的傳播和接收不受天氣的影響,因此,GPS是一種全球性、全天候、連續(xù)實(shí)時(shí)的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。
GPS定位系統(tǒng)由哪幾部分組成?(二)——地面監(jiān)控部分
GPS的地面監(jiān)控部分主要由分布在全球的1個(gè)主控站、3個(gè)注入站和5個(gè)監(jiān)測(cè)站組成。主控站位于美國科羅拉多斯普林斯(Colorado Springs)的聯(lián)合空間執(zhí)行中心(CSOC),是地面監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)度指揮中心,主要設(shè)備為大型電子計(jì)算機(jī)。主控站的主要任務(wù)是根據(jù)本站和各監(jiān)測(cè)站的全部觀測(cè)資料,推算衛(wèi)星星歷、狀態(tài)數(shù)據(jù)和大氣層改正參數(shù)等,編制成導(dǎo)航電文,傳送到注入站;推算各監(jiān)測(cè)站、GPS衛(wèi)星的原子鐘與主控站的原子鐘的鐘差,并把這些鐘差信息編入導(dǎo)航電文,為系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn);調(diào)度衛(wèi)星(調(diào)整失軌衛(wèi)星、啟用備用衛(wèi)星)。
3個(gè)注入站分別設(shè)在南大西洋的阿松森群島(Ascension)、印度洋的迭戈伽西亞(DiegoGarcia)和南太平洋的卡瓦加蘭(Kwajalein)3個(gè)美國軍事基地上。注入站的主要任務(wù)是在主控站的控制下,將主控站推算和編制的導(dǎo)航電文和其他控制指令注入相應(yīng)GPS衛(wèi)星,并且監(jiān)測(cè)注入信息的正確性。
5個(gè)監(jiān)測(cè)站除位于主控站和3個(gè)注入站外,還包括設(shè)在夏威夷島的監(jiān)測(cè)站。監(jiān)測(cè)站利目雙頻GPS接收機(jī)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè),監(jiān)控衛(wèi)星工作狀態(tài);利用高精度原子鐘,提供時(shí)間標(biāo)準(zhǔn);利用氣象數(shù)據(jù)傳感器收集當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料。監(jiān)測(cè)站自動(dòng)完成數(shù)據(jù)采集,并將所有數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和初步處理,傳送到主控站,用于編制衛(wèi)星導(dǎo)航電文。
GPS定位系統(tǒng)由哪幾部分組成?(三)——用戶設(shè)備部分
GPS天線接收機(jī)硬件、軟件、微處理機(jī)及其終端設(shè)備構(gòu)成用戶設(shè)備部分.GPS接收機(jī)硬件主要包括天線、主機(jī)和電源,軟件分為隨機(jī)軟件和專業(yè)GPS數(shù)據(jù)處理軟件,而微處理機(jī)則主要用于各種數(shù)據(jù)處理。
利用GPS天線接收機(jī)接收衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號(hào),解譯GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文,即可獲得必要的導(dǎo)航定位信息和觀測(cè)信息,并經(jīng)數(shù)據(jù)處理軟件的處理未完成各種導(dǎo)航、定位、授時(shí)任務(wù)。
GPS接收機(jī)根據(jù)接收的衛(wèi)星信號(hào)頻率數(shù),可分為單頻接收機(jī)和雙頻接收機(jī);根據(jù)用途的不同,可分為導(dǎo)航型接收機(jī)、測(cè)量型接收機(jī)和授時(shí)型接收機(jī);根據(jù)信號(hào)通道類型的不同,可分為多通道接收機(jī)、序貫通道接收機(jī)和多路復(fù)用通道接收機(jī).GPS用戶可根據(jù)不同要求,選擇不同接收設(shè)備。目前,各種類型的GPS接收機(jī)日趨小型化,更加便于野外作業(yè)。
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