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中海达GPS系统三大部分及其详细作用介绍

发布时间: 2017-03-29  点击次数: 2074次
中海达GPS系统包括以下三大部分:  
(1)GPS卫星(空间部分);  
(2)地面支撑系统(地面监控部分);  
(3)GPS接收机(用户部分)。  
 
中海达GPS系统利用无线电传输特性来定位。和过去地面无线导航系统所不同的是,它由卫星来发射定时信号、卫星位置和健康状况信息,故具有发射信号能覆盖和定位精度高的优点。系统中所有卫星构成GPS系统的空间部分。卫星由地面站(地面监控部分)监测和控制,它监测卫星健康状况和空中定位精度。定时向卫星发送控制指令、轨道参数和时间改正数据。
 
中海达GPS空间部分  
GPS空间部分包括由二十四颗卫星组成的星座。卫星高度为20200公里,运行周期12小时。卫星分布在六条升交点相隔60度的轨道面上,轨道倾角为55度;每条轨道上分布四颗卫星,相临两轨道上的卫星相隔40度,使得在地球上任何地方至少同时可看到四颗卫星。具有这样轨道参数的卫星,其发射信号能覆盖地面面积38%。卫星运行到轨道的任何位置上,它对地面的距离和波束覆盖面积基本不变。同时在波束覆盖区域内,用户接收到的卫星信号强度近似相等。这对提高定位精度十分有利。使能在任何地方、任何恶劣的气候条件下,为用户提供二十四小时不间断的免费服务。
 
中海达GPS地面监控部分  
地面监控部分包括1个主控站、3个注入站和5个监测站。主控站位于科罗拉多的斯平士的联合空间执行中心(CSOC),三个注入站分别设在大西洋、印度洋和太平洋的三个军事基地上。
监测站的主要任务是对每颗卫星进行观测,测定卫星在空间的位置,向主控站提供观测数据。每个监测站还配有中海达GPS接收机,对每颗卫星连续不断地进行观测,每6秒进行次伪距测量和积分多普勒观测,并采集与气象有关数据。监测站受主控站的控制,定时将观测数据送往主控站。  
主控站拥有大型电子计算机,作为数据采集、计算、传输、诊断、编辑等功能的主体设备。它实现下列功能:
(1)采集数据:主控站采集各个监测站所测  
得的伪距和积分多普勒观测值、气象要素、卫星时钟和工作状态数据,监测站自身的状态数据,以及*水面兵器中心发来的参考星历。
(2)编辑导航电文:根据采集到的部数据计算出每颗卫星的星历、时钟改正数、状态数据以及大气改正数,并按定格式编辑为导航电文,传送到注入站。
(3)诊断功能:对整个地面支撑系统的协调工作进行诊断;对卫星的健康状况进行诊断,并加以编码向用户指示。
(4)调整卫星:根据所测的卫星轨道参数,及时将卫星调整到预定轨道,使其发挥正常作用。而且还可以进行卫星调度,用备份卫星取代失效的工作卫星。  
主控站将编辑的卫星电文传送到位于三大洋的三个注入站,而注入站通过S波段微波链路定时地将有关信息注入各个卫星,然后由GPS卫星发送给广大用户,这就是所用的广播星历。  
 
中海达GPS用户部分
用户部分包括用户组织系统和根据要求安装相应的设备,但其中心设备是中海达GPS接收机。它是种特制的无线电接收机,用来接收导航卫星发射的信号,并以此计算出定位数据。根据不同性质的用户和要求的功能,要配置不同的中海达GPS接收机。其结构、尺寸、形状和价格也大相径庭。例如:航海和航空用的接收机,要具有与存有导航图等资料的存储卡相接口的能力;测地用的接收机就要求具有很高的精度,并能快速采集数据;军事上用的,要附加密码模块,并要求能高精度定位。
中海达GPS接收机种类虽然很多,但它的结构基本致。分为天线单元和接收单元两部分。天线单元由接收天线和前置放大器组成。常用的天线形式有:定向天线、偶极子天线、微带天线、线螺旋天线、圆螺旋天线等。前置放大器直接影响接收信号的信噪比。要求噪声系数小、增益高和动态范围大。现时般都采用FET放大器。接收单元包括有:信号通道、存储、计算与显示控制及电源等部件。信号通道的主要功能是接收来自天线的信号,经过变频、放大、滤波等系列处理,实现对中海达GPS信号的跟踪、锁定、解调、检出导航有关信息。根据需要,可设计成1至12个通道,以能接收多个卫星信号。其它几个部件的作用,主要是:根据收到的卫星星历、伪距观测数据,计算出三维坐标和速度;进行人机对话、输入各种指令、控制屏幕显示等。

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