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系统概况

GPS系统是由美国国防部的陆海空三军在70年代联合研制的新型卫星导航系统,它的英文名称是 “ Navigation Satellite Timing And Ranging / Global Positioning System”,其意为“卫星测时测距导航/全球定位系统”,简称GPS系统。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统,具有全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。

GPS卫星星座见右图,其基本参数是:
卫星颗数为21十3,卫星轨道个数为 6,
卫星高度为20200Km,轨道倾角为55度,
卫星运行周期为11小时58分, 载波频
率为1.575GHZ和1.227GHZ。

GPS系统组成:GPS系统由空间部分(GPS卫星)、地面控制部分(地面监控系统)和用户设备部分(GPS接收机)。
GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。每个GPS卫星都对应一组编号,它们有多种编号,一般采用PRN(卫星所采用的伪随机噪声码)编号。GPS定位精度高低关键在于高稳定度的频率标准,为此,每颗GPS卫星都设有两台铷原子钟和两台铯原子钟。
地面监控系统的作用是监测和控制卫星上设备的工作以及确保卫星沿预定轨道运行。同时,通过监测每颗卫星的时间,求出钟差,并由注入站发给卫星,卫星再由导航电文发给用户设备。地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监控站。
GPS接收机可以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。

GPS系统的应用:GPS系统具有定位精度高、全天候、实时性、测站无须通视、使用方便等优点,并且所有成果均通过数据来实现,便于数字化管理,所以GPS已被广泛用于社会生活的各个领域,如工程、交通、气象、国防、水利、环报、安全保卫、定时等。我国从80年代起开始引进GPS接收机极其技术,目前,GPS也在我国得到了全面广泛地应用。但是,目前我国还不能制造和生产GPS接收机,只能靠引进现成的接收机或引进主板进行组装。另外,由于GPS完全受美国操纵。所以,我们还不能在国防工程和许多重要领域中用它完全取代其它定位方法。