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1、滨江学院结课论文GPS技术及应用题目GPS全球定位系统学生姓名CNTTS学号院系电子工程系专业通信工程指导教室二〇一四年五月十二日GPS全球卫星定位系统摘要全球卫星定位系统(GloblePositioningSystem简称GPS)是一种结合卫星及通讯发展的技术,利用导航卫星进行测时和测距[[]李天文.GPS原理及应用[M].北京：科学出版社，2003。]。经过近十年我国测绘等部门的使用表明,全球卫星定位系统以全天候、高精度、自动化、高效益等特点,成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影、运载工具导航和管制、地壳运
2、动测量、工程变形测量、资源勘察、地球动力学等多种学科,取得了好的经济效益和社会效益.本文主要论述了有关美国、俄罗斯GPS系统的特点,GPS发展史及GPS发展历程工作原理等相关问题。关键词：组成部分；发展历史；工作原理。1引言全球卫星定位系统(GPS)是美国从上世纪70年代开始研制,历时20余年,耗资200亿美元,于1994年全面建成。具有海陆空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统[[]袁建平,罗建军,越小奎,方群.卫星导航原理与应用[M].北京：中国宇航出版社，2003。]。现有的卫星导航定位系统
3、有美国的全球卫星定位系统(GPS)和俄罗斯的全球卫星定位系统(GlobleNaviga2tionSatelliteSystem),简称GLONASS，以及中国北斗星，欧洲伽利略。2正文GPS全球卫星定位系统由三部分组成: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。2.1美国GPS系统2.1.1空间部分 GPS的空间部分是由24颗工作卫星组成,它位于距地表20200km的上空,均匀分布在6个轨道面上(每个轨道面4颗),轨道倾角为55°。此外,还有4颗有源备份卫星在轨运行。卫星的
4、分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图象。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。GPS卫星产生两组电码,一组称为C/A码(Coarse/AcquisitionCode11023MHz);一组称为P码(ProciseCode10123MHz),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码人为采取措施而刻意降低精度后,主要开放给民间使用[[]王惠南.GPS导航原理与应用[M].北京：科学出版社，
5、2003。]。6第6页共6页2.1.2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受机。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到卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天一次,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入[[]刘基余.GPS卫星
6、导航定位原理与方法[M].北京：科学出版社，2003。]。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。2.1.3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。接收机硬件
7、和机内软件以及GPS数据的后处理软件包构成完整的GPS用户设备。GPS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。目前各种类型的接受机体积越来越小,重量越来越轻,便于野外观测使用[[]胡友健.全球定位系统（GPS）原理与应用[M].武汉：中国地质大学出版社.2003。]。2.2俄罗斯GLONASS系统 俄罗斯GLONASS系统系统也由卫星星座、地
8、面支持系统和用户设备三部分组成。2.2.1GLONASS星座 GLONASS星座由24颗工作星和3颗备份星组成，所以GLONASS星座共由24颗卫星组成。24颗星均匀地分布在3个近圆形的轨道平面上，这三个轨道平面两两相隔120度，每个轨道面有8颗卫星，同平面内的卫星之间相隔45度，轨道高度1.91万公里，运行周期11小时15分，轨道倾角64.8度。2.2.
