GPS培训GPS原理与能用知识技术二部：黄辉2008-4-28GPS原理与通用知识本次培训目标„熟悉GPS的基础概念,掌握GPS导航与定位的基本原理。„车载GPS系统结构原理。„了解导航平台的工作原理与故障分析。GPS原理与通用知识课程内容„第一章GPS系统构造基本原理„第二章车载GPS结构原理„第三章导航产品工作原理与故障分析第一章GPS系统构造基本原理GPS定位系统GPS又称全球定位系统,是一个无线电空间定位系统,它利用导航卫星和地面站为全球提供全天候﹑高精度﹑连续性﹑实时的三维坐标(纬度,经度,海拔)﹑三维速度和定位信息,在地球表面上任何地点均可以用于定位和导航。GPS系统包括三大部分：空间部分—GPS卫星星座地面控制部分—地面监控系统用户设备部分—GPS信号接收机第一章GPS系统构造基本原理GPS空间部份„GPS空间部分使用24颗卫星,高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座，其中由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座。这24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面之间相距60度，即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度，一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（DOP）。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。第一章GPS系统构造基本原理GPS星座参数卫星：24颗轨道：面6个长半轴：26609km偏心率：0.01轨道面相对赤道面的倾角：55°各轨道面升交点赤经相差：60°相邻轨道卫星升交距角相差：30°卫星高度：2020km卫星运行周期：11小时58分钟第一章GPS系统构造基本原理GPS系统卫星星座卫星星座的分布设置要保证地球上任何地点，任何时刻至少可以同时观测到四颗卫星。GPS系统的空间部分由GPS卫星组成，称为卫星星座或称(天球图坐标)。第一章GPS系统构造基本原理地面监控系统监测卫星是否正常工作，是否沿预定的轨道运行.跟踪计算卫星的轨道参数并发送给卫星，由卫星通过导航电文发送给用户保持各颗卫星的时间同步.必要时对卫星进行调度。第一章GPS系统构造基本原理地面监控系统1接收和存储由地面监控站发来的导航信息，接收并执行监控站的控制指令。2利用卫星上的微处理机，对部分必要的数据进行处理。3通过星载的原子钟提供精密的时间标准。4向用户发送定位信息。5在地面监控站的指令下，通过推进器调整卫星姿态和启用备用卫星。第一章GPS系统构造基本原理地面监控系统„地面监控部分包括五个监控间、一个上行注入站和一个主控站。监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。第一章GPS系统构造基本原理地面监控系统„主控站设在范登堡空军基地。它对地面监控部实行全面控制。主控站主要任务是收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值。上行注入站也设在范登堡空军基地。它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。第一章GPS系统构造基本原理地面监控系统地面控制部分—地面监控系统框图。GPS卫星GPS卫星L1L2S波段数据处理机调制解调器高功率放大器观测星历编算注入数据接收机调制与时钟导航电文处理机解调器指令发生器铯钟气象传感器计算误差数据存储器和外部设备监测站主控站注入站第一章GPS系统构造基本原理地面监控系统GPS的地面监控部分由分布在全球的5个地面站组成，其中包括卫星监测站（5个）、主控站（1个）和注入站（3个）1、监测站：是主控站直接控制下的数据自动采集中心。站内设有双频GPS接收机、高精度原子钟、计算机1台和若干台环境数据传感器。观测资料由计算机进行初步处理，存储并传输到主控站，以确定卫星轨道。卫星。第一章GPS系统构造基本原理地面监控系统科罗拉多狄哥阿松森岛伽西亚夏威夷卡瓦加兰第一章GPS系统构造基本原理卫星结构部份铯原子钟计算机2块7m2的太阳能翼板无线电收发两用机导航荷载（接收数据，发射测距和导航数