GPS操作流程及基線解算

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1、實用標準文案第八章GPS操作流程和基線解算第一節(jié)GPS系統(tǒng)組成一、設備GPS系統(tǒng)由空間衛(wèi)星部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收部分三部分組成，如圖6.1所示。1、空間衛(wèi)星部分（1）GPS衛(wèi)星星座。設計星座：21—3，即21顆正式的工作衛(wèi)星加3顆活動的備用衛(wèi)星。6個軌道面，平均軌道高度20200km，軌道傾角55°，周期11h58min（顧及地球自轉，地球與衛(wèi)星的幾何關系每天提前4min重復一次）。保證在24h，在高度角15°以上，能夠同時觀測到4～8顆衛(wèi)星。（2）GPS衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星的作用是發(fā)送用于導航定位的信號等。主要設備是原子鐘（2臺銫鐘、2臺銣鐘）、信號生成與發(fā)射裝置。類型有試驗衛(wèi)星B1oC

2、kI和工作衛(wèi)星BloCkⅡ。（3）GPS衛(wèi)星由洛克韋爾國際公司空間部研制。衛(wèi)星重774kg（包括310kg燃料），采用鋁蜂巢結構，主體呈柱形，直徑為l。5m。星體兩側裝有兩塊雙葉對日定向太陽能電池帆板，全長5.33m，接受日光面積7.2㎡。對日定向系統(tǒng)控制兩翼帆板旋轉，使板面始終對準太陽，為衛(wèi)星不斷提供電力，并給三組15AH鎘鎳蓄電池充電，以保證衛(wèi)星在地影區(qū)能正常工作。在星體底部裝有多波束定向天線，這是一種由12個單元構成的成形波束螺旋天線陣，能發(fā)射L，和L。波段的信號，其波束方向圖能覆蓋約半個地球。在星體兩端面上裝有全向遙測遙控天線，用于與地面監(jiān)控網(wǎng)通信。此外，衛(wèi)星上還裝有姿態(tài)控制系統(tǒng)和軌

3、道控制系統(tǒng)。工作衛(wèi)星的設計壽命為7年。從試驗衛(wèi)星的工作情況看，一般都能超過或遠遠超過設計壽命。第一代衛(wèi)星現(xiàn)已停止工作。第二代衛(wèi)星用于組成GPS工作衛(wèi)星星座，通常稱為GPS工作衛(wèi)星。BloCkⅡA的功能比BloCkⅡ大大增強，表現(xiàn)在軍事功能和數(shù)據(jù)存儲容量。BloCkⅡ只能存儲供45天用的導航電文，而BloCkⅡA則能夠存儲供180天用的導航電文，以確保在特殊情況下使用GPS衛(wèi)星。第三代衛(wèi)星尚在設計中，以取代第二代衛(wèi)星，改善全球定位系統(tǒng)。其特點是：可對自己進行自主導航；每顆衛(wèi)星將使用星載處理器，計算導航參數(shù)的修正值，改善導航精度，增強自主能力和生存能力。據(jù)報道，該衛(wèi)星在沒有與地面聯(lián)系的情況下可以

4、工作6個月，而其精度可與有地面控制時的精度相當。2、地面監(jiān)控部分（1）地面監(jiān)控部分的分布。精彩文檔實用標準文案1）主控站1個，地點在美國科羅拉多州法爾孔空軍基地。2）監(jiān)測站5個，分別在夏威夷、美國科羅拉多州法爾孔空軍基地、阿松森群島（大西洋）、迪戈加西亞（印度洋）和卡瓦加蘭（太平洋）。3）注入站3個，分別在阿松森群島（大西洋）、迪戈加西亞（印度洋）和卡瓦加蘭（太平洋）。（2）監(jiān)控部分的作用。1）主控站的作用是收集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、監(jiān)測與協(xié)調(diào)和控制衛(wèi)星。2）監(jiān)測站的作用是根據(jù)其接收到的衛(wèi)星擴頻信號求出相對于其原子鐘的偽距和偽距差，檢測出所測衛(wèi)星的導航定位數(shù)據(jù)。利用環(huán)境傳感器測出當?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)。然

5、后將算得的偽距、導航數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)及衛(wèi)星狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送給主控站，供主控站使用。3）注入站的作用作用是將主控站需傳輸給衛(wèi)星的資料以既定的方式注入到衛(wèi)星存儲器中，供衛(wèi)星向用戶發(fā)送。3、用戶接收部分用戶接收部分的基本設備就是GPS信號接收機、機內(nèi)軟件以及GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件包。其作用是接收、跟蹤、變換和測量GPS衛(wèi)星所發(fā)射的GPS信號，以達到導航和定位的目的。GPS信號接收機的任務是：跟蹤可見衛(wèi)星的運行，捕獲一定衛(wèi)星高度截至角的待測衛(wèi)星信號，并對GPS信號進行變換、放大和處理，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導航電文，測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機天線的傳播時間，實時地計算出測站的三維位置、三維速度和時間

6、。靜態(tài)定位中，GPS接收機在捕獲和跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中固定不變，接收機高精度地測量GPS信號的傳播時間，利用GPS衛(wèi)星在軌的已知位置，解算出接收機天線所在位置的三維坐標。而動態(tài)定位則是用GPS接收機測定一個運動物體的運動軌跡。載體上的GPS接收機天線在跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中相對地球而運動，接收機用GPS信號實時地測得運動載體的瞬間三維位置和三維速度。近年來，國內(nèi)引進了許多類型的GPS測地型接收機。各種類型的GPS測地型接收機用于精度相對定位時，其雙頻接收機精度可達5mm+1ppm·D（D為距離，單位為km，下同），單頻接收機在一定距離內(nèi)精度可達10mm+1ppm·D，用于差分定位時精度可達

7、亞米級至厘米級。目前，各種類型的GPS信號接收機體積越來越小，質(zhì)量越來越輕，便于野外觀測。二、技術特點GPS可為各類用戶連續(xù)提供動態(tài)目標的三維位置、三維速度及時間信息。GPS測量主要特點如下。精彩文檔實用標準文案1、功能多、用途廣GPS系統(tǒng)不僅可以用于測量、導航，還可以用于測速、測時。測速的精度可達0.1m/s，測時的速度可達幾十毫微妙。其應用領域不斷擴大。2、定位精度高大量的實驗和工程應用表明，用載波相位觀