简述GPS系统组成

一.GPS系统组成

GPS系统由空间系统、地面监控系统和用户系统三部分组成。

(1)空间系统。

空间系统由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成，均匀地分布在倾角为55°的6个轨道上，各轨道面之间的交角为60°，卫星距地球约20200km，运行周期为11h58min，在全球任何地区任何时间都可以随时接收至少4颗卫星信号。GPS卫星的主体呈圆柱形，直径约为1.5m，重约774kg(包括310kg燃料)，两侧各安装两块双叶太阳能电池板，能自动对日定向，以保证卫星正常工作的用电需要。每颗GPS卫星带有4台高精度原子钟，其中2台为铷钟，2台为铯钟。原子钟为GPS定位提供高精度的时间标准。每颗卫星上还装有微型计算机、电文接收存储和信号发射设备，并由太阳能电池提供电源。每颗卫星上还备有少量燃料，用来调节卫星的轨道和姿态。

(2)地面监控系统。

地面监控系统由1个主控站、5个监测站和3个注入站组成。

1.主控站。

设在美国本土的科罗拉多州斯平士的联合空间执行中心，其作用是收集数据、编算导航电文、诊断卫星工作状态和调度卫星。

2.注入站。

分别位于大西洋的阿森松群岛、印度洋的迭哥伽西亚和太平洋的卡瓦加兰3个美国基地上，其主要功能是将主控站传来的导航电文，用S波段的微波作载波，分别注入相应的GPS卫星中，通过卫星将导航电文传递给地面上的广大用户。

3.监控站。

除了1个主控站和3个注入站以外，还在美国夏威夷岛设立了1个监控站，其主要任务是为主控站编算导航电文提供原始观测数据，每个站上都有GPS接收机对所见卫星进行一次伪距测量和积分多普勒观测，采集环境要素等数据，并将计算和处理后的信息发往主控站。

(3)用户系统。

GPS系统的用户部分主要是GPS接收机，它是一种单程系统，用户只接收而不必发射信号，因此用户的数量是不受限制的。它由天线前置放大器、信号处理、控制与显示、记录和供电等单元组成，具有解码、分离出导航电文、进行相位和伪距测量的功能。测得的GPS卫星观测数据经数据处理软件进行测后处理，解得测站的三维坐标或待测物体的位置、运动的速度、方向和精确时刻。