二、GPS系统组成


GPS系统包括三大部分:空间部分—GPS卫星星座;地面控制部分—地面监控系统;用户设备部分—GPS信号接收机。  



图3-2 GPS系统三大部分


(一)GPS卫星星座
GPS卫星星座见图3-1,其基本参数是:卫星颗数为21+3,卫星轨道面个数为6,卫星高度为20200 km,轨道倾角为55度,卫星运行周期为11小时58分(恒星时12小时),载波频率为1575.42 MHz和1227.60 MHz。卫星通过天顶时,卫星可见时间为5小时,在地球表面上任何地点任何时刻,在高度角15度以上,平均可同时观测到6颗卫星,最多可达9颗卫星。

 

图3-3 GPS卫星星座


(二)地面监控系统
对于导航定位来说,GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历—描述卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历,是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作,以及卫星是否一直沿着预定轨道运行,都要由地面设备进行监测和控制。
GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。


(三)GPS信号接收机
GPS信号接收机的任务是:能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号,并跟踪这些卫星的运行,对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理,以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间,解译出GPS卫星所发送的导航电文,实时地计算出测站的三维位置,甚至三维速度和时间。