全球卫星定位测量

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1、第8章全球卫星定位测量8.1  全球卫星定位系统的组成8.2GPS卫星定位的基本原理与方法8.3GPS小区域控制测量8.1全球卫星定位系统的组成全球卫星定位系统（GPS）是NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem的字母缩写词NAVSTAR/GPS的简称，其含义为“授时、测距导航系统/全球定位系统”。全球卫星定位系统共由三部分组成，即空间部分（由GPS卫星组成）、地面监控部分（由若干地面站组成）和用户部分（以接收机为主体）。三部分有着各自独立的

2、功能和作用，但又缺一不可，全球定位系统是一个有机配合的整体系统。GPS卫星系统的组成空间星座部分（空间部分）地面支撑系统（地面监控部分）GPS接收机（用户部分）空间部分由24颗GPS卫星组成地面监控系统由监测站、主控站、注入站组成用户部分由GPS接收机组成监测站注入站主控站（1）GPS卫星星座地球上任何地方至少同时可看到四颗卫星。其发射信号能覆盖地面面积38%。在全球任何地方、任何恶劣的气候条件下，为用户提供二十四小时不间断的免费服务。卫星高度：20200公里运行周期：11小时58分卫星分布在六条升交点相隔60º的轨道

3、面上，轨道倾角为55º每条轨道上分布四颗卫星，相临两轨道上的卫星相隔40º空间星座部分（2）GPS卫星GPS卫星是由洛克韦尔国际公司空间部研制的。1.卫星重843.68kg（包括310kg燃料）2.卫星主体采用铝蜂巢结构，直径为1.5m。3.两块双叶对日定向太阳能电池帆板，长5.33m，接受日光面积7.2m2。在为卫星提供电力的同时给三组15AH的镉镍蓄电池充电。4.星体底部装有由12个单元构成多波束定向天线，波束方向图能覆盖约半个地球。5.星体两端面上装有全向遥测遥控天线，用与地面监控网通信。6.卫星上装有姿态控制系

4、统和轨道控制系统。卫星的设计寿命为7.5年。（3）在GPS系统中卫星的作用1.在L波段的两个无线载波(19cm和24cm波)向广大用户连续不断地发送导航定位信号。2.在卫星飞越注入站上空时，接收由地面注入站用S波段（10cm波段）不断发送到卫星的导航电文和其他有关信息。3.接收地面注入站发送到卫星的调度命令（其命令由主控站传来的），适时地改正运行偏差或启用备用时钟等。GPS地面监控部分1个主控站3个注入站5个监测站斯平士阿松森岛狄哥·伽西亚卡瓦迦兰夏威夷岛地点：位于科罗拉多的斯平士(ColoradoSprings)的联

5、合空间执行中心(CSOC)（一）主控站设备：主控站拥有大型电子计算机，用作数据采集、计算、传输、诊断、编辑等。作用：（一）采集数据（二）编辑电文（三）诊断功能（四）调整卫星（二）注入站地点：三个站分别设大西洋的阿松森(Ascension)岛、印度洋的狄哥·伽西亚(DiegoGarcia)和太平洋的卡瓦迦兰(Kwajalein)的三个美国军事基地上。设备：一台直径3.6m的天线，一台S波段发射机和一台计算机。作用：将主控站传送的卫星导航电文注入各个卫星，并监测注入信息正确性，每天注入3次，每次注入14天的导航电文。（三）

6、监测站作用：对每颗卫星进行观测，精确测定卫星在空间的位置，并向主控站提供观测数据。设备：监测站有双频GPS接收机，对每颗卫星长年连续不断地进行观测，每6秒进行一次伪距测量和积分多普勒观测，采集气象要素等数据监测站是一种无人值守的数据采集中心，受主控站的控制，定时将观测数据送往主控站。5个监测站分布在美国本土和三大洋的美军基地上，保证了全球GPS定轨的精度要求。由这5个监测站提供的观测数据形成了GPS卫星实时发布的广播星历。地点：5个监测站：除一个主控站、三个注入站兼作外，还有一个在夏威夷岛=用户部分观测和记录由若干卫星

7、发送的数据,并运用数学方法求得三维空间位置以及时间和速度GPS用户部分用户部分包括用户组织系统和根据要求安装相应的设备，但其中心设备是GPS接收机。它是一种特制的无线电接收机，用来接收导航卫星发射的信号，并以此计算出定位数据。GPS用户设备GPS接收机硬件机内软件GPS数据的后期处理软件天线单元接收单元前置放大器接收天线TOPCON产品南方仪器厂8.2GPS卫星定位的基本原理8.2.1GPS卫星信号的组成卫星信号载波信号(L1，L2)测距码(P码,C/A码)数据码(导航电文或D码)1.载波信号L1载波，波长λ=19.0

8、3cm，频率f1=1575.42MHZL2载波，波长λ=24.42cm，频率f2=1227.6OMHZ。2.测距码C/A码（粗码/捕获码）：调制在L1载波上。结构公开，不同的卫星有不同的C/A码。P码（精码）：调制在L1和L2载波上。3.数据码（D码）（导航电文）提供有关卫星位置，卫星钟的性能、发射机的状态等数据和信息。用户利用观