文档介绍：第一章 GPS系统的组成
GPS的定位系统包括三个部分
1:地面监控部分
2:空间卫星部分
3:用户接受部分
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。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准――GPS时间系统。
地面监控部分由一个主控站,三个注入站和五个监测
组成;
监控站的作用:
监控站是无人值守的数据采集中心,其位置经精密测定;主要设备包括1台双频接收机,1台高精度原子钟,1台电子计算机和若干台环境数据传感器。
作用如下:
利用接受机获得卫星的位置和工作状况
利用原子钟获得时间标准
利用环境传感器得到当地的气象数据
然后将算得的伪距、导航数据、气象数据及卫星状态传给主控站;
主控站的作用
主控站拥有以大型电子计算机为主体的数据收集、计算和传播设备,作用如下:
1:收集数据:收集各监测站获得的伪距和伪距差观测值,卫星时钟、气象参数和工作状态等;
2:数据处理:根据收集到的数据计算各卫星的星历,时钟改正,卫星状态和大气传播改正。并将这些数据按照一定格式编成导航电文,并及时将导航电文传给注入站。导航电文的作用即在于获得卫星的坐标;
3:时间协调: 各测站和GPS卫星的原子钟均应与主控站的原子钟同步,或测出其间的钟差;
4:控制卫星:修正卫星的运行轨道,调用备用卫星更换失效卫星;
注入站的作用
注入站是无人值守的工作站,,1台C波段发射机和一台电子计算机;
其作用是将主控站编制的导航电文等资料以既定的方式注入到卫星存储器钟,供卫星向用户发射。
地面监控系统的工作程序为:
由监测站连续接收GPS卫星信号,不断积累测距数据,并将这些测距数据以及气象数据、卫星状态数据等发送到主控站;
主控站对测距数据进行包括电离层、对流层、相对论效应、天线相位中心的偏移以及地球自转和时钟改正等的传播时间延迟改正,并用卡尔曼滤波器进行连续数据平滑及最小二乘与多项式拟合,以提供卫星的位置和速度的六个轨道根数的摄动,每个卫星的三个太阳压力常数等;
最后注入站将主控站的导航电文注入到卫星的存储器中。
二 GPS卫星
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卫星所发出的导航电文,实时的计算出测站的三维坐标位置,甚至三维速度和时间。
GPS卫星的主要作用如下:
1:接受地面注入站发送的导航电文和其他信号
2:接受地面主控站的命令,修正其在轨运行偏差及启用备用设备等
3:连续地向用户发送GPS卫星导航定位信号,并用电文的形式提供卫星的现势位置与其他在轨卫星的概略位置;
GPS卫星关键在于卫星的寿命要长,时间精度要高;