第七章全球卫星定位系统GPS GPS的组成 2021/2/22
2021/2/22 1 GPS 的组成 第七章 全球卫星定位系统GPS
o GPS( Global Positioning System) 即全球定位系统,是由美国建立的一个卫 星导航 定位系统,利用该系统,用户可以在全球 范围内实现全天候、连续、实时的三维导 航定位和测速;另外,利用该系统,用户 还能够进行高精度的时间传递和高精度的 精密定位。 GPS计划始于1973年,已于1994年进入 完全运行状态。GPS的整个系由空间部分、 地面控制部分和用户部分所组成: 2021/2/22
2021/2/22 2 GPS（Global Positioning System） 即全球定位系统，是由美国建立的一个卫 星导航 定位系统，利用该系统，用户可以在全球 范围内实现全天候、连续、实时的三维导 航定位和测速；另外，利用该系统，用户 还能够进行高精度的时间传递和高精度的 精密定位。 GPS 计划始于1973 年，已于1994 年进入 完全运行状态。GPS 的整个系由空间部分、 地面控制部分和用户部分所组成：
GPS系统的组成 a 空间部分 提供星历和时间信息 发射伪距和载表信号 提供其它辅助信息 四部分: 地面控制部分 收并测卫星信号 中心控制 处理 202121导航定 跟踪卫星进
2021/2/22 3 GPS 系统的组成 空间部分： 提供星历和时间信息 发射伪距和载表信号 提供其它辅助信息 地面控制部分： 中心控制系统 实现时间同步 跟踪卫星进行定轨 用户部分： 接收并测卫星信号 记录处理数据 提供导航定位信息
空问部分 e24颗卫星(21+3) 6个轨道平面 ⊙55°轨道倾角 e20200km轨道高度(地面高度) 12小时(恒星时)轨道周期 ⊙5个多小时出现在地平线以上(每颗星) 2021/2/22
2021/2/22 4 空间部分 24颗卫星（21+3） 6个轨道平面 55º轨道倾角 20200km轨道高度（地面高度） 12小时（恒星时）轨道周期 5个多小时出现在地平线以上（每颗星）
Colorado springs 地面控制部分 kwajalein Hawaii Ascencion Diego Garcia ⊙一个主控站:科罗拉多·斯必灵司 ⊙三个注入站:阿松森( Ascencion) 迭哥伽西亚( Diego Garcia) 卡瓦加兰( kwajalein) ⊙五个监测站=1个主控站+3个注入站+夏威夷 (Hawai 2021/2/22 5
2021/2/22 5 地面控制部分 一个主控站：科罗拉多•斯必灵司 三个注入站：阿松森（Ascencion) 迭哥•伽西亚(Diego Garcia) 卡瓦加兰(kwajalein) 五个监测站=1个主控站+3个注入站+夏威夷 （Hawaii) 55 Hawaii Ascencion Diego Garcia kwajalein Colorado springs
用户部分 通用接收机(定位型): 前置放大器 信号 供电 射电部分 命令数 据 供电,控制 显示掉制器 微处理 数据存器 信息控制 供电数 据 电源部分 导航型接收机一般情况下无数据输出的记录存储设备 2021/2/22
2021/2/22 6 用户部分 通用接收机（定位型）： 导航型接收机一般情况下无数据输出的记录存储设备 天线 前置放大器 电源部分 射电部分 显示控制器 微处理器 数据存器 信号 供电 信息 命令 数据 供电，控制 供电 数据 控制
GPS信号 2021/2/22
2021/2/22 7 GPS 信号
GPS卫星信号 卫星信号结构 基准频率 10.23MHZ C/A码 P 154 MHZ 1.023MHZ 10.23MHZ 1227.60 ×120 MaIZ 卫星信息电文(D码) 每颗卫星都发射一系列无线电信号(基准频率f0) 两种载波(L1和L2) 两种码信号(C/A码和P码) 组导航电文(信息码,D码) 2021/2/22
2021/2/22 8 GPS 卫星信号 卫星信号结构 每颗卫星都发射一系列无线电信号（基准频率ƒ） 两种载波（L1和L2） 两种码信号（C/A码和P码） 一组导航电文（信息码，D码） 基准频率 10.23MHZ L1 1575 . 42 MHZ C/A码 1.023MHZ P•码 10 . 23MHZ L2 1227.60 MHZ 154 120 50比特/S 卫星信息电文（D码）
定位原理 2021/2/22 9
2021/2/22 9 定位原理
对卫星进行测距 Ri=r+P Pi 有关各观测量及已知数据如下: Ri r为已知的卫地矢量 P为观测量(伪距) 地 R—为未知的测站点位矢量 接收机对跟踪的每一颗卫星进行测距 2021/2/22 10
2021/2/22 10 接收机对跟踪的每一颗卫星进行测距 地心 S i P i j Pj r i Rj Rj = r i +Pi j 有关各观测量及已知数据如下： r— 为已知的卫地矢量 P—为观测量（伪距） R—为未知的测站点位矢量 对卫星进行测距