2.1.2  GPS组成部分文献综述

空间部分

GPS的空间部分是由24颗卫星组成（21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，运行周期为12h。卫星均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗），轨道倾角为55°。卫星的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，并能在卫星中预存导航信息，GPS的卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。

地面控制部分

星座系统的控制是GPS整个系统的主要工作，而要完成星座系统的控制主要任务的是地面控制部分，因此地面部分成了GPS系统的中枢。地面部分主要任务是：对所有卫星进行跟踪以及轨道和时钟测定、完成卫星时间同步、为卫星加载导航电文和预测修正模型参数。

地面部分的结构为：1个主控站、3个注入站和5个监测站。地面部分由以下各部分组成。

首先介绍的是主控站，接收各监测站对GPS卫星的监测数据、卫星在工作状态下的数据、各监测站和注入站工作状态数据是主控站的主要任务，并且主控站还需要根据接收到的各类数据，完成以下几项工作任务：

（1） 及时对每颗卫星的导航电文进行编算并传送给注入站。

（2） 控制和协调监测站间、注入站间的工作，查看卫星是否将导航电文发给了

GPS用户系统以及对发送的卫星导航电文是否正确进行检测。

（3） 诊断卫星的工作状态，改变那些偏离轨道卫星的位置及姿态，调整备用的

卫星替代失效卫星。

其次介绍的是注入站，注入站有3个，3个注入站分别设在南大西洋，南太平洋，和印度洋上，它们的主要任务是：接收主控站发送来的导航电文，并用S频段射频链上行将导航电文注入到相应的卫星上，导航电文上行每天工作一次或两次，每次注入14天的星历，如果由于某个地面站发生故障，那么导航定位的精确度在一段时间内会慢慢降低，这段时间内，预存在各卫星中的导航信息还是可以用。此外，注入站每分钟会报告一次自己的工作状态，并且自动向主控站发射信号。

最后介绍的是监控站，监控站有5个，5个监控站分别设在科罗拉多、夏威夷、大西洋、印度洋、北太平洋马绍尔群岛。监测站配有伪距测量接收机和精密的铯钟，配置这两个仪器是为了完成为主控站提供卫星测量数据的主要任务。每隔1.5min在主控站的遥控下，监控站会进行一次伪距测量，利用电离层和气象数据，每15min进行一次数据平滑，然后发给主控站。

用户设备部分源:自~优尔·论`文'网·www.youerw.com/

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，就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[4]。关机后机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。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。其次则为使用者接收器，现有单频与双频两种，但由于价格因素，一般使用者所购买的多为单频接收器。