發(fā)布時(shí)間: 2017-03-29 點(diǎn)擊次數: 2256次
(1)GPS衛星(空間部分);
(2)地面支撐系統(地面監控部分);
(3)GPS接收機(用戶(hù)部分)。
中海達GPS系統利用無(wú)線(xiàn)電傳輸特性來(lái)定位。和過(guò)去地面無(wú)線(xiàn)導航系統所不同的是,它由衛星來(lái)發(fā)射定時(shí)信號、衛星位置和健康狀況信息,故具有發(fā)射信號能覆蓋和定位精度高的優(yōu)點(diǎn)。系統中所有衛星構成GPS系統的空間部分。衛星由地面站(地面監控部分)監測和控制,它監測衛星健康狀況和空中定位精度。定時(shí)向衛星發(fā)送控制指令、軌道參數和時(shí)間改正數據。
中海達GPS空間部分
GPS空間部分包括由二十四顆衛星組成的星座。衛星高度為20200公里,運行周期12小時(shí)。衛星分布在六條升交點(diǎn)相隔60度的軌道面上,軌道傾角為55度;每條軌道上分布四顆衛星,相臨兩軌道上的衛星相隔40度,使得在地球上任何地方至少同時(shí)可看到四顆衛星。具有這樣軌道參數的衛星,其發(fā)射信號能覆蓋地面面積38%。衛星運行到軌道的任何位置上,它對地面的距離和波束覆蓋面積基本不變。同時(shí)在波束覆蓋區域內,用戶(hù)接收到的衛星信號強度近似相等。這對提高定位精度十分有利。使能在任何地方、任何惡劣的氣候條件下,為用戶(hù)提供二十四小時(shí)不間斷的免費服務(wù)。
中海達GPS地面監控部分
地面監控部分包括1個(gè)主控站、3個(gè)注入站和5個(gè)監測站。主控站位于科羅拉多的斯平士的聯(lián)合空間執行中心(CSOC),三個(gè)注入站分別設在大西洋、印度洋和太平洋的三個(gè)軍事基地上。
監測站的主要任務(wù)是對每顆衛星進(jìn)行觀(guān)測,測定衛星在空間的位置,向主控站提供觀(guān)測數據。每個(gè)監測站還配有中海達GPS接收機,對每顆衛星連續不斷地進(jìn)行觀(guān)測,每6秒進(jìn)行次偽距測量和積分多普勒觀(guān)測,并采集與氣象有關(guān)數據。監測站受主控站的控制,定時(shí)將觀(guān)測數據送往主控站。
主控站擁有大型電子計算機,作為數據采集、計算、傳輸、診斷、編輯等功能的主體設備。它實(shí)現下列功能:
(1)采集數據:主控站采集各個(gè)監測站所測
得的偽距和積分多普勒觀(guān)測值、氣象要素、衛星時(shí)鐘和工作狀態(tài)數據,監測站自身的狀態(tài)數據,以及*水面兵器中心發(fā)來(lái)的參考星歷。
(2)編輯導航電文:根據采集到的部數據計算出每顆衛星的星歷、時(shí)鐘改正數、狀態(tài)數據以及大氣改正數,并按定格式編輯為導航電文,傳送到注入站。
(3)診斷功能:對整個(gè)地面支撐系統的協(xié)調工作進(jìn)行診斷;對衛星的健康狀況進(jìn)行診斷,并加以編碼向用戶(hù)指示。
(4)調整衛星:根據所測的衛星軌道參數,及時(shí)將衛星調整到預定軌道,使其發(fā)揮正常作用。而且還可以進(jìn)行衛星調度,用備份衛星取代失效的工作衛星。
主控站將編輯的衛星電文傳送到位于三大洋的三個(gè)注入站,而注入站通過(guò)S波段微波鏈路定時(shí)地將有關(guān)信息注入各個(gè)衛星,然后由GPS衛星發(fā)送給廣大用戶(hù),這就是所用的廣播星歷。
中海達GPS用戶(hù)部分
用戶(hù)部分包括用戶(hù)組織系統和根據要求安裝相應的設備,但其中心設備是中海達GPS接收機。它是種特制的無(wú)線(xiàn)電接收機,用來(lái)接收導航衛星發(fā)射的信號,并以此計算出定位數據。根據不同性質(zhì)的用戶(hù)和要求的功能,要配置不同的中海達GPS接收機。其結構、尺寸、形狀和價(jià)格也大相徑庭。例如:航海和航空用的接收機,要具有與存有導航圖等資料的存儲卡相接口的能力;測地用的接收機就要求具有很高的精度,并能快速采集數據;軍事上用的,要附加密碼模塊,并要求能高精度定位。
中海達GPS接收機種類(lèi)雖然很多,但它的結構基本致。分為天線(xiàn)單元和接收單元兩部分。天線(xiàn)單元由接收天線(xiàn)和前置放大器組成。常用的天線(xiàn)形式有:定向天線(xiàn)、偶極子天線(xiàn)、微帶天線(xiàn)、線(xiàn)螺旋天線(xiàn)、圓螺旋天線(xiàn)等。前置放大器直接影響接收信號的信噪比。要求噪聲系數小、增益高和動(dòng)態(tài)范圍大?,F時(shí)般都采用FET放大器。接收單元包括有:信號通道、存儲、計算與顯示控制及電源等部件。信號通道的主要功能是接收來(lái)自天線(xiàn)的信號,經(jīng)過(guò)變頻、放大、濾波等系列處理,實(shí)現對中海達GPS信號的跟蹤、鎖定、解調、檢出導航有關(guān)信息。根據需要,可設計成1至12個(gè)通道,以能接收多個(gè)衛星信號。其它幾個(gè)部件的作用,主要是:根據收到的衛星星歷、偽距觀(guān)測數據,計算出三維坐標和速度;進(jìn)行人機對話(huà)、輸入各種指令、控制屏幕顯示等。