GPS系統(tǒng)包括三大部分:
- 空間部分—GPS衛(wèi)星星座;
- 地面控制部分—地面監(jiān)控系統(tǒng);
- 用戶設(shè)備部分—GPS信號(hào)接收機(jī)。
1.2.1 GPS工作衛(wèi)星及其星座
GPS衛(wèi)星星座的基本參數(shù):
- 衛(wèi)星數(shù)21+3顆;
- 6個(gè)衛(wèi)星軌道面,軌道傾角55度;
- 衛(wèi)星高度為20200km,衛(wèi)星運(yùn)行周期為11小時(shí)58分;
- 載波L1頻率為1575.42MHz,L2為1227.60MHz。
GPS工作衛(wèi)星情況:
- 在軌重量843.68kg,設(shè)計(jì)壽命七年半;
- 在軌時(shí)依靠太陽(yáng)能電池及鎘鎳蓄電池供電;
- 有12根螺旋形天線組成的陣列天線,向地面發(fā)射張角為30度的電磁波束;
- 由一個(gè)推力系統(tǒng)保持衛(wèi)星在軌位置及姿態(tài)調(diào)整,衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整采用三軸穩(wěn)定方式,使衛(wèi)星天線始終對(duì)準(zhǔn)地心。
1.2.2 地面監(jiān)控系統(tǒng)
GPS的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個(gè)主控站、五個(gè)監(jiān)控站和三個(gè)注入站。
主控站位于美國(guó)克羅拉多(Colorado)的法爾孔(Falcon)空軍基地,它的作用是根據(jù)各監(jiān)控站對(duì)GPS的觀測(cè)數(shù)據(jù),計(jì)算出衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等,并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)注入站注入到衛(wèi)星中去;同時(shí),它還對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行控制,向衛(wèi)星發(fā)布指令,當(dāng)工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時(shí),調(diào)度備用衛(wèi)星,替代失效的工作衛(wèi)星工作;另外,主控站也具有監(jiān)控站的功能。
監(jiān)控站有五個(gè),除了主控站外,其它四個(gè)分別位于夏威夷(Hawaii)、阿松森群島(Ascencion)、迭哥伽西亞(Diego Garcia)、卡瓦加蘭(Kwajalein),監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號(hào),監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的工作狀態(tài)。
注入站分別位于阿松森群島(Ascencion)、迭哥伽西亞(Diego Garcia)、卡瓦加蘭(Kwajalein),注入站的作用是將主控站計(jì)算出的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘的改正數(shù)等注入到衛(wèi)星中去。
1.2.3 GPS信號(hào)接收機(jī)
GPS的用戶部分由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備如計(jì)算機(jī)氣象儀器等所組成。
GPS接收機(jī)采用碼分多址(CDMA)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了接收機(jī)多通道接收衛(wèi)星信號(hào),提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
它的作用是接收GPS衛(wèi)星所發(fā)出的信號(hào),利用這些信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位等工作。以上這三個(gè)部分共同組成了一個(gè)完整的GPS系統(tǒng)。
