GPS系统组成及信号.ppt

第4章GPS系统组成及信号,本章内容,4.1GPS的系统组成,4.2GPS的信号结构,4.3美国政府GPS政策,4.1系统组成,GPS的空间部分,GPS的系统组成,用户设备部分,4.1.1GPS的系统组成,GPS系统由空间部分、地面控制部分和用户设备部分等三部分组成,4.1.2GPS的空间部分,GPS卫星星座,6个轨道面，平均轨道高度20200km，轨道倾角55，周期11h58min,设计星座：21+321颗正式的工作卫星+3颗活动的备用卫星,保证在24小时，在高度角15以上，能够同时观测到4至8颗卫星当前星座：28颗,类型试验卫星：Block工作卫星：BlockBlockBlockABlockRBlockF（新一代的GPS卫星）,GPS卫星作用：发送用于导航定位的信号其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。主要设备：原子钟（2台铯钟、2台铷钟）、信号生成与发射装置,第一代卫星现已停止工作。,第二代卫星用于组成GPS工作卫星星座，通常称为GPS工作卫星。BlockA的功能比Block大大增强，表现在军事功能和数据存储容量。Block只能存储供45天用的导航电文，而BlockA则能够存储供180天用的导航电文，以确保在特殊情况下使用GPS卫星。,第三代卫星尚在设计中，以取代第二代卫星，改善全球定位系统。其特点是：可对自己进行自主导航；每颗卫星将使用星载处理器，计算导航参数的修正值，改善导航精度，增强自主能力和生存能力。椐报道，该卫星在没有与地面联系的情况下可以工作6个月，而其精度可与有地面控制时的精度相当。,Block卫星,Block卫星,BlockR卫星,GPS卫星星座（=35，=90）,4.1.3地面监控部分,GPS的地面控制部分（地面监测系统）组成：主控站（1个）、跟踪站（5个）和注入站（3个）作用：监测和控制卫星运行，编算卫星星历（导航电文），保持系统时间。,地面监控系统工作流程,主控站（1个）作用：收集各检测站的数据，编制导航电文，监控卫星状态；通过注入站将卫星星历注入卫星，向卫星发送控制指令；卫星维护与异常情况的处理。地点：美国克罗拉多州法尔孔空军基地。,跟踪站（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。,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）。,4.1.3用户设备部分,用户设备部分-GPS信号接收机及相关设备接收、跟踪、变换和测量GPS信号的设备多数采用石英钟GPS接收机:,能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的卫星信号接收设备,(1)导航型接收机此类型接收机主要用于运动载体的导航，它可以实时给出载体的位置和速度。单点实时定位精度较低，一般为25m,有SA影响时为100m。根据应用领域的不同，此类接收机可以进一步分为：,1.按接收机的用途分类可分为：,车载型用于车辆导航定位；航海型用于船舶导航定位；航空型用于飞机导航定位。由于飞机运行速度快，因此，在航空用的接收机要求能适应高速运动。星载型用于卫星的导航定位。由于卫星的运动速度高达7公里/秒以上，因此对接收机的要求更高。,(2)测地型接收机测地型接收机主要用于精密大地测量和精密工程测量。这类仪器主要采用载波相位观测值进行相对定位，定位精度高。仪器结构复杂，价格较贵。,(3)授时型接收机这类接收机主要利用GPS卫星提供的高精度时间标准进行授时，常用于天文台及无线电通讯中时间同步。,2.按接收机的载波频率分类,(1)单频接收机单频接收机只能接收L1载波信号，测定载波相位观测值进行定位。由于不能有效消除电离层延迟影响，单频接收机只适用于短基线（Y,方法技术：轨道加绕（长周期，慢变化）技术：星钟加绕（高频抖动，短周期，快变化）已于2000年5月1日取消,4.3.3GPS现代化,提高信号质量,在L2上增加C/A码,增加第三民用频率L5,增加2个军用码：M1，M2,局部关闭,思考题,1、GPS由哪几部分组成，各部分的功能是什么？,2、GPS信号包括哪些成分？,3、什么是伪随机噪声码，它有什么特性？,4、采用测距码测距，有哪些优点？,5、什么是伪距？,6、GPS的导航电文中包括哪些内容？,7、什么是GPS接收机，它由哪几部分构成？,8、什么是信号通道？,9、什么是SA，什么是AS？,