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全球定位系统的组成

2012-4-19 10:26| 发布者: Saiu| 查看: 492| 评论: 0

摘要: GPS的系统组成 GPS系统由三部分组成 空间部分 地面控制部分 用户设备部分 GPS的空间部分① GPS的空间部分的组成 GPS卫星星座 6个轨道面 平均轨道高度20200km 轨道倾角55  周期11h 58min( ...

GPS的系统组成

GPS系统由三部分组成

  • 空间部分
  • 地面控制部分
  • 用户设备部分

GPS的空间部分①

GPS的空间部分的组成

  • GPS卫星星座

  • 6个轨道面
  • 平均轨道高度20200km
  • 轨道倾角55 
  • 周期11h 58min(顾及地球自转,地球-卫星的几何关系每天提前4min重复一次)

GPS的空间部分②

  • GPS卫星星座
    • 设计星座:21+3
    • 21颗正式的工作卫星+3颗活动的备用卫星
    • 保证在每天24小时的任何时刻,在高度角15以上,能够同时观测到4颗以上卫星
    • 当前星座:28颗

GPS的空间部分③

GPS的空间部分④

  • GPS卫星的地面轨迹

GPS的空间部分⑤

  • GPS卫星
    • 作用:
      • 接收、存储导航电文
      • 生成用于导航定位的信号(测距码、载波)
      • 发送用于导航定位的信号(采用双相调制法调制在载波上的测距码和导航电文)
      • 接受地面指令,进行相应操作
      • 其他特殊用途,如通讯、监测核暴等。
    • 主要设备
      • 太阳能电池板
      • 原子钟(2台铯钟、2台铷钟)
      • 信号生成与发射装置

GPS的空间部分⑥

  • GPS卫星(续)
    • 类型
      • 试验卫星:Block Ⅰ
      • 工作卫星:Block Ⅱ
        • Block Ⅱ:存储星历能力为14天,具有SA和AS地能力
        • Block ⅡA (Advanced):卫星间可相互通讯,存储星历能力为180天,SV35和SV36带有激光反射棱镜
        • Block ⅡR (Replacement/Replenishment):卫星间可相互跟踪相互通讯
        • Block ⅡF(Follow On):新一代的GPS卫星,增设第三民用频率

GPS的空间部分⑧

GPS的地面监控部分 ①

  • 地面监控部分 (Ground Segment)
    • 组成
      • 主控站:1个
      • 监测站:5个
      • 注入站:3个
      • 通讯与辅助系统

GPS的地面监控部分②

  • 地面监控部分 (Ground Segment)(续)
    • 分布

GPS的地面监控部分③

  • 监测站(5个)
    • 作用:
      接收卫星数据,采集气象信息,并将所收集到的数据传送给主控站。
    • 地点:
      夏威夷、主控站及三个注入站。

GPS的地面监控部分④

  • 主控站(1个)
    • 作用:
      • 管理、协调地面监控系统各部分的工作,
      • 收集各监测站的数据,编制导航电文,送往注入站将卫星星历注入卫星,
      • 监控卫星状态,向卫星发送控制指令;
      • 卫星维护与异常情况的处理。
    • 地点:美国科罗拉多州法尔孔空军基地。

 

GPS的地面监控部分⑤

  • 注入站(3个)
    • 作用:
      将导航电文注入GPS卫星。
    • 地点:
      阿松森群岛(大西洋)、迪戈加西亚(印度洋)和卡瓦加兰(太平洋)

 GPS的用户部分①

  • 组成
    • 用户
    • 接收设备
  • 接收设备
    • GPS信号接收机
    • 其它仪器设备

GPS的用户部分②

  • GPS信号接收机
    • 组成
      • 天线单元
        • 带前置放大器
        • 接收天线
      • 接收单元
        • 信号通道
        • 存储器
        • 微处理器
        • 输入输出设备
        • 电源

GPS的用户部分 ③

  • 天线单元
    • 类型
      • 单极天线
      • 微带天线
      • 锥形(螺旋)天线
      • 四丝螺旋天线
      • 空间螺旋天线
      • 背腔平面盘旋天线

GPS的用户部分④

  • 天线单元(续)
    • 特点
      • 单极天线
        • 单频或双频(双极结构)、需要较大的底板、相位中心稳定、结构简单
      • 微带天线
        • 结构简单、单频或双频、侧视角低(适合于机载应用)、低增益、应用最为广泛
      • 锥形(螺旋)天线
        • 四丝螺旋天线 – 单频、难以调整相位和极化方式、非方位对称、增益特性好、不需要底板
      • 空间螺旋天线 – 双频、增益特性好、侧视角高、非方位对称
        • 背腔平面盘旋天线

GPS的用户部分⑤

  • 天线单元
    • 天线特性
      • 相位中心、增益方式、带宽、极化
    • 相位中心
      • 平均相位中心与几何中心
      • 相位中心的偏移
      • 相位中心偏移的消除:归心改正、消去法
      • 天线高 – 标志至平均相位中心所在平面的垂直距离

GPS的用户部分⑥

  • 接收单元
    • 接收(信号)通道
      • 定义:接收机中用来跟踪、处理、量测卫星信号的部件,由无线电元器件、数字电路等硬件和专用软件所组成。
      • 类型:根据信号跟踪方式:序惯通道、多路复用通道和多通道;根据工作原理:码相关通道、平方通道等
    • 存储器
    • 微处理器
      • 作用:数据处理、控制
    • 输入输出设备
    • 电源

GPS的用户部分⑦

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