GPS卫星星座

1.GPS定位系统有哪几部分组成的？各部分的作用是什么？（1）GPS卫星星座1.接受地面站发来的导航电文和其他信号2.接受地面站的指令,修正轨道偏差并启动备用设备3.连续不断地向地面发送GPS导航和定位信号（2）地面监控系统: 一个主控站：收集数据；处理数据；监测协调；控制卫星三个注入站：将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器五个监测站：接收卫星信号，为主控站提供卫星的观测数据（3）GPS信号接收机：捕获卫星信号，计算出测站的三维位置或三维速度和时间，达到导航和定位的目的2.GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS 信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。

3.GPS接收机主要由接收机天线单元、GPS接收机主机单元和电源三部分组成。

完全定义一个空间直角坐标系必须明确：①坐标原点位置②三个坐标轴的指向③长度单位2.参心坐标系和质心坐标系的定义：参心是椭球的几何中心，质心是椭球的质量中心4.WGS—84坐标系的定义原点位于地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（CIP）方向，X轴指向BIH1984.0的零子午面和CIP赤道的交点，Y轴与Z,X轴构成右手坐标系。

5.导航电文（卫星电文、数据码/D码）：GPS卫星的导航电文是用户用来定位和导航的数据基础。

主要包括：卫星星历，时钟改正，电离层时延延正，工作状态信息以及C/A码转换到捕获P码的信息。

6.GPS使用L1,L2两种载波的目的：目的在于测量出或消除掉由于电离层效应而引起的延迟误差。

7.C/A码和P码的含义C/A码是用于粗测距和捕获GPS卫星信号的伪随机码。

P码是卫星的精测码。

8. 二体问题：忽略所有的摄动力，仅考虑地球质心引力研究卫星相对于地球的运动，在天体力学中，称之为二体问题。

GPS卫星分布在 6 个轨道平面内，每个轨道分布有 4 颗卫星，各轨道平面升交点的赤经相差 55 度。

轨道倾角为 55 度，各轨道平面之内相距 60 度，在距地球 20200 公里的高空中运行。

GPS与INS（惯性导航）按综合深度可分为松散综合和紧密综合两类GPS系统属于被动式导航定位系统，北斗双星导航定位系统属于主动式导航定位系统。

（填主动式或被动式）GPS的英文全称是 Global Positioning System ，汉语意思是全球定位系统。

不同空间直角坐标系间的转换，布尔萨七参数模型中，七个参数分别是ZYX∆∆∆、、，mzyx,,,εεε在开普勒七参数中，椭圆长半径s a，偏心率s e，真近点角s f唯一地确定了卫星轨道的形状、大小及卫星轨道上的瞬时位置。

卫星轨道六要素有升交点赤经Ω轨道倾角i 近地点张角w 轨道长半轴a 轨道偏心率e 真近点角Mf 。

GPS的星历数据和用户定位数据都采用 WGS-84坐标系坐标系统。

电磁波的频率越小，电离层折射的影响大。

GPS信号包括载波信号测距码和导航电文等信号分量，其中测距码码又包括 C/A 码和 P 码。

导航电文主要包括卫星星历、卫星钟改正参数时间系统工作状态信息以及由C/A码确定P码的交换码信息。

GPS定位建立在全球大地系统的基础上，它是以为地球质心原点与地球固连得坐标系，属于协议地球坐标系坐标系。

GPS网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。

为了描述卫星之间的几何关系，引入了几何精度因子的概念。

它反映了由于几何关系的影响造成的测量精度与用户位置间的比例系数，与坐标系的无关选择。

（填有关或无关）在GPS定位中，影响测量的偏差可以分为与卫星有关的偏差、与信号传播有关的误差、与接收机有关的偏差三类。

根据GPS/INS组合导航系统中GPS与INS两系统间的信息交换的深度可以把组合系统的功能结构分为非耦合方式、松组合方式、紧组合方式。

GPS系统主要由卫星星座地面控制系统接收机三大部分组成。

GPS测量定位技术
一、GPS卫星及星座
GPS系统主要是为美国海陆空三军服务的，它具有广 泛的军事用途，例如，为地面部队迅速行动指明方位， 为核潜艇导航，为弹道导弹导航，检测全球核爆炸，摄 取全球性的军事情报，反潜艇，反导弹等等。因此， GPS卫星的内部设备复杂而繁多，例如，为了战略部队 的应急通讯，美国在GPS卫星上安装战略通信机，其重 量达16.03㎏，体积为0.0124m3，采用240-272MHZ、 318-400MHZ和7900-8000MHZ的微波信号，辐射功率 为20W。
GPS测量定位技术
二、前苏联GLONASS全球卫星导航系统
1.卫星星座 GLONASS卫星星座的轨道为三个等间隔椭圆轨道，轨 道面间的夹角为120°，轨道倾角64.8°，轨道的偏心率为 0.01，每个轨道上等间隔地分布8颗卫星。卫星离地面高 度 为 19100km ， 运 行 周 期 为 11 小 时 15 分 。 由 于 GLONASS卫星的轨道倾角大于GPS卫星的轨道倾角，所 以在高纬度（50°以上）地区的可视性较好。 每颗GLONASS卫星上装有铯原子钟，以产生高稳定的 时标，并向所有星载设备提供同步信号。星载计算机将从 地面控制站接收到的信息进行处理，生成导航电文向地面 的用户广播。
GPS测量定位技术
第一章 绪论
•学习目标 •第一节 卫星大地测量及其发展 •第二节 导航定位卫星及其星座 •第三节 GPS在国民经济建设中的应用 •本章小结 •思考题与习题
GPS测量定位技术
第一章 绪论
学习目标
•了解GPS系统的构成，卫星的个数及寿命，卫星的 运行周期及发射功率，原子钟的精度，定位信号频 率。GPS的地面控制系统和截止2003年10月，目前GPS在轨工作卫星为28颗，其中 17号星在2003年6月6日至7月23日期间列为不健康状况，7 月9日其星钟从Cs4转为Rb2，卫星移到D6星位上又开始正 常运行。现在工作的卫星编号从1号至31号之间，只有12号、 19号、22号为空缺。28颗卫星中有3颗为BLOCKII卫星，17 颗为BLOCKIIA卫星，8颗为BLOCKIIR卫星，正在用铯钟(Cs) 运行的有11颗卫星，其余均用铷钟(Rb)，在1993年11月22 日启用的卫星达15颗，即工作差不多十年以上的卫星数目 过半数，最早的一颗卫星还是1989年6月发射的。原先21号 星是1990年8月2日发射的，去年9月25日出现异常情况， 于2003年1月27日宜布退出服务，现已为2003年3月31日 发射的卫星所接替，后者在4月12日投入正式服务。

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试说明GPS全球定位系统的组成以及各个部分的作用。

1. 空间星座部分：GPS卫星星座由24颗（3颗备用）卫星组成，分布在6个轨道内，每个轨道4颗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。

2.地面监控部分：地面监控部分由分布在全球的5个地面站组成，包括5个监测站，1个主控站，3个信息注入站。

监测站：对GPS卫星进行连续观测，进行数据自动采集并监测卫星的工作状况。

主控站：协调和管理地面监控系统，主要任务：根据本站和其它监测站的观测资料，推算编制各卫星星历、卫星钟差和大气修正参数，并将数据传送到注入站；提供全球定位系统时间基准；各监测站和GPS卫星原子钟，均应与主控站原子钟同步，测出其间的钟差，将钟差信息编入导航电文，送入注入站；调整偏离轨道的卫星，使之沿预定轨道运行；启用备用卫星代替失效工作卫星。

注入站：在主控站控制下，将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等，注入到相应卫星的存储系统，并监测注入信息的正确性。

3. 用户设备部分：由GPS接收机硬件和数据处理软件以及微处理机和终端设备组成。

GPS接收机硬件主要接收GPS卫星发射的信号，以获得必要的导航和定信息及观测量，并经简单数据处理而实现实时导航和定位。

GPS软件主要对观测数据进行精加工，以便获得精密定位结果。

试说明我国北斗导航卫星系统与GPS的区别1）使用范围不同。

“北斗一号”是区域卫星导航系统，只能用于中国及其周边地区，而GPS 是全球导航定位系统，在全球的任何一点只要卫星信号未被遮蔽或干扰，都能接收到三维坐标数据。

2）卫星的数量和轨道是不同的。

“北斗一号”有3颗，位于高度近3.6万千米的地球同步轨道。

GPS名词解释(定位星座)在用ＧＰＳ卫星进行导航定位时，为了求得测站的三维位置，必须观测４颗ＧＰＳ卫星，称之为定位星座。

（卫星定位常用的坐标系）空间直角坐标系及其相应的大地坐标系（卫星星历）就是一组对应于某一时刻的轨道参数及其变率。

包括广播星历和后处理星历（gps定位的实质）利用三颗以上卫星的一直空间位置和其到用户接收机的位置通过后方交会得到用户接收机位置的三维坐标（岁差）地球的形体接近于一个赤道隆起的椭球体，因此，在日月引力和其它天体引力对地球隆起部分的作用下，地球在绕太阳运行时，自转轴的方向不再保持不变，从而使春分点在赤道上产生缓慢的西移，这种现象在天文学中称为岁差。

（章动）在太阳和其它行星引力的影响下，月球的运行轨道以及月地之间的距离都是不断变化的，那么在日月引力等因素的影响下，瞬时北天极将绕瞬时平北天极产生旋转，大致成椭圆形轨迹，其长半径约为9.2"，周期约为18.6年。

这种现象称为章动。

（协议天球坐标系）为了建立一个与惯性坐标系相接近的坐标系，人们通常选择某一时刻t0作为标准历元(epoch)，并将此时刻地球瞬时自转轴(指向北极)和地心至瞬时春分点的方向，经该时刻的岁差和章动改正后，分别作为Z轴和X轴的指向。

由此所构成的空固坐标系，称为所取标推历元t0的平天球坐标系或协议天球坐标系，也称协议惯性坐标系（整周未知数）因为载波信号是一种周期性的正弦信号，而相位测量只能测得其不足一个波长的不分，因此存在着整周数不确定的问题（周跳）在gps跟踪卫星过程中卫星信号被障碍物遮挡而暂时中断或受无线电干扰造成失锁，计数器无法正常计数，当信号重新被跟踪后，整周计数就不确定可是不到一个整周的相位观测值仍是正确的。

（单点定位）又叫绝对定位，即利用gps卫星和接收机之间的距离观测值直接确定用户接收机在wgs84坐标系的坐标（相对定位）用至少二台gps接收机同步观测相同的卫星，确定接收机天线之间的相对位置（精度因子）权系数阵对角线上的元素定义为精度因子。

gps星座轨道参数1.引言1.1 概述概述部分的内容是对GPS星座轨道参数这个主题进行简要介绍。

在这一部分，我们可以提到GPS星座是由一组卫星组成的系统，其目的是为全球定位系统（GPS）提供准确的定位信息。

每颗卫星都绕地球以特定的轨道运行，这些轨道参数对于GPS系统的正常运行至关重要。

GPS星座轨道参数包括卫星的轨道高度、轨道倾角、升交点经度以及轨道偏心率等。

轨道高度决定了卫星与地球之间的距离，而轨道倾角则影响了卫星在天空中的位置。

升交点经度表示了卫星轨道与地球赤道的交点位置，而轨道偏心率则反映了卫星轨道的离心程度。

通过精确控制GPS星座轨道参数，可以保证卫星系统的稳定性和可靠性。

这些轨道参数的调整需要考虑许多因素，如地球引力、大气阻力和其他卫星的相互干扰等。

同时，精确的轨道参数还能够为GPS用户提供更准确的定位和导航服务。

在本文中，我们将详细介绍GPS星座轨道参数的相关知识，并分析其对于GPS系统性能的影响。

通过深入探讨这些参数的特点和调整方法，我们旨在为读者提供更全面、准确的了解，并为相关领域的研究和应用提供参考依据。

1.2 文章结构文章结构部分内容如下：文章结构部分将介绍本文的组织结构和章节安排，以帮助读者更好地了解全文的内容。

本文共分为三个部分：引言、正文和结论。

在引言部分，我们将概述本文的主题和背景，并说明本文的目的。

首先，我们将简要介绍GPS星座和其在定位导航系统中的重要性。

接下来，我们将阐述全文的目标和意义，以引发读者的兴趣并概括本文的核心内容。

正文部分是本文的主体部分，分为两个小节：GPS星座和轨道参数。

在GPS星座小节中，我们将详细介绍GPS星座的概念、构成和功能。

我们将讨论GPS星座的组成要素，包括卫星和地面控制部分，并解释它们在GPS系统中的作用。

然后，我们将深入探讨轨道参数的重要性和定义，并解释它们对GPS星座的影响。

结论部分将对本文进行总结并展望未来的发展方向。

我们将概括本文的主要观点和结论，并提供一些关于GPS星座轨道参数研究的展望。

北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别北斗卫星导航系统和GPS卫星导航系统是两种常见的全球卫星导航系统，它们在工作原理上存在一些区别。

本文将详细介绍北斗卫星导航系统和GPS卫星导航系统的工作原理，并对它们之间的区别进行对比。

一、北斗卫星导航系统的工作原理北斗卫星导航系统是中国自主研发的卫星导航系统，由一组卫星和地面控制系统组成。

北斗卫星导航系统的工作原理如下：1. 卫星发射和部署：北斗卫星通过火箭发射进入预定轨道，形成卫星星座。

北斗卫星星座由地球同步轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星组成。

2. 卫星定位：北斗卫星通过卫星间测距和卫星与用户接收机之间的测距来实现用户的定位。

北斗卫星通过测距数据和卫星轨道数据计算用户的位置。

3. 数据传输：北斗卫星通过卫星间链路和卫星与用户接收机之间的链路传输导航数据、控制数据和用户数据。

4. 用户接收机：用户接收机接收卫星发射的导航信号，通过解算卫星信号的时间差和卫星位置信息来计算用户的位置。

二、GPS卫星导航系统的工作原理GPS卫星导航系统是美国建立的全球卫星导航系统，由一组卫星和地面控制系统组成。

GPS卫星导航系统的工作原理如下：1. 卫星发射和部署：GPS卫星通过火箭发射进入预定轨道，形成卫星星座。

GPS卫星星座由多颗中轨道卫星组成。

2. 卫星定位：GPS卫星通过卫星间测距和卫星与用户接收机之间的测距来实现用户的定位。

GPS卫星通过测距数据和卫星轨道数据计算用户的位置。

3. 数据传输：GPS卫星通过卫星间链路和卫星与用户接收机之间的链路传输导航数据、控制数据和用户数据。

4. 用户接收机：用户接收机接收卫星发射的导航信号，通过解算卫星信号的时间差和卫星位置信息来计算用户的位置。

三、北斗卫星导航系统与GPS卫星导航系统的区别1. 区域覆盖范围：北斗卫星导航系统主要为亚太地区提供服务，而GPS卫星导航系统覆盖全球。

2. 卫星数量：北斗卫星导航系统目前拥有约30颗卫星，而GPS卫星导航系统拥有约30颗卫星。

GNSS技术介绍第一部分、GNSS导航系统1.1 GPS系统（美国的全球卫星定位系统）1、GPS系统的组成①空间部分——GPS卫星星座GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，运行周期11小时58分钟（对于地面观测者来说，每天将提前4分钟见到同一颗GPS卫星），轨道面数6个，位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到4颗，最多可以见到11颗（接收机看到超过11颗的有可能是接受到日本的SBAS卫星）②地面控制部分——地面监控系统GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注人站和五个监测站。

主控站设在美国本上科罗拉多，三个注人站分别设在大西洋的阿森松岛、印度洋的迪戈加西亚岛和太平洋的卡瓦加兰，五个监测站除了位于主控站和三个注人站之处的四个站以外，还在夏威夷设立了一个监测站。

（都由美国政府和军方控制，主要是为了控制卫星和给卫星提供播发星历等）。

③用户设备部分——GPS信号接收机接收GPS卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。

GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。

2、GPS信号的组成（码分多址技术）GPS卫星发送的导航定位信号一般包括载波、测距码和数据码（或称D码）三类信号。

GPS卫星广播L1和L2两种频率的信号，其中L1信号载波频率为1575.42MHz，并调制了P/Y 码、C/A码和数据码（或称D码）；L2信号载波频率为1227.60 MHz，测距码仅调制了P/Y 码，其中P/Y码为军用码，C/A码为民用码。

GPS导航电文（D码）是包含有关卫星星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由C/A码捕获P码等导航数据码。

导航电文是利用GPS进行定位的基础。

GPS信号现代化：系统计划新增4个信号，L2和L5新增2个民用信号（就是某些接收机上标注的L2C和L5），在L1和L2上新增2个军用信号。

3、坐标系统与时间系统时间体统采用的是UTC时间，整个地球分为二十四时区，每个时区都有自己的本地时间。

构筑在国际互联网这一最大的网上公共平台上，具有开 放度高、资源共享程度高等优点。
物流信息采集与传输设备
GPS系统
２.GPS系统的用途
• GPS最初是为军方提供精确定位而建立的，至今它仍然由美国 军方控制。军用GPS产品主要用来确定并跟踪在野外行进中的 士兵和装备的坐标和给海中的军舰导航，为军用飞机提供位置 和导航信息等。 1）GPS车辆监控系统 2）车辆导航系统
• （5）通过GPS定位系统和电子地图的结合，货车司机可方便的知 道自己目前所在地理位置，即使在陌生的城市也不会迷路，迅速 到达目标地点，减少运输时间，提高工作效率。
物流信息采集与传输设备
GPS系统
条形码识别具有快速、准确、易于操作的特点，被广 泛应用于物流领域的出库、入库、上架、分拣、运输和仓 储管理等过程中。IC卡技术为现代信息处理、传递提供了 一种全新的手段，因具有存储容量大、体积小、重量轻、 抗干扰能力强、便于携带等优点而得到了广泛应用。射频 卡是一种以无线方式传送数据的集成电路卡片，它具有数 据处理及安全认证功能等特有的优点。POS指前台销售的 终端，作为数据采集系统，为后台信息管理提供完整的数 据。GPS在物流领域中，为物流运输的实时监控、车辆定 位等起到了至关重要的作用。
物流信息采集与传输设备
GPS系统
3.GPS系统在物流方面的应用
• （3）物流公司可利用本系统对车辆和货物装载情况进行实时调 查，掌握第一手资料。并可根据实际情况，对发车时间和数量进 行调整，从而有利于车辆的调度和管理，降低运营成本。
• （4）在安全保障方面，通过车载单元的报警和通话装置，可及 时处理意外事故，保证行车安全。
二、GPS定位
• 按定位方式，GPS定位分为单点定位和相对定位(差分定位)。 单点定位是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置 的方式，它只能采用伪距测量。

GPS测量复习指南第一章GPS系统组成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。

GPS工作卫星及其星座由21+3颗卫星组成GPS卫星星座。

24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55°，各个轨道平面之间相距60°，即轨道的升交点赤经各相差60°；卫星高度为20200km,卫星运行周期为11小时58分；载波L1频率为1575.42MHz，L2为1227.60MHz。

对地面观测者来说，最少可见到4颗，最多可见到11颗。

GPS卫星的作用如下：接收、存储导航电文；生成用于导航定位的信号（测距码、载波）；发送用于导航定位的信号，接受地面指令，进行相应操作；其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。

地面监控系统包括一个主控站，三个注入站，五个监测站。

主控站（1个）作用：管理、协调地面监控系统各部分的工作；收集各监测站的数据，编制导航电文，送往注入站；将卫星星历注入卫星；监控卫星状态，向卫星发送控制指令；卫星维护与异常情况的处理。

地点：美国科罗拉多州法尔孔空军基地。

监测站（5个）作用：接收卫星数据，采集气象信息，井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）。

第二章、坐标系统和时间系统能解释时间系统名词，分析或判断或选择时间系统。

1.恒星时ST以春分点为参考点，由春分点周日视运动所确定的时间系统。

春分点连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一恒星日。

恒星时=春分点相对于本地子午圈的时角恒星日=24个恒星小时=1440个恒星分=86400个恒星秒，以地球自转为基础，是地方时，两点间的恒星时之差等于两点间的经度之差。

2.真太阳时和平太阳时真太阳时以地球自转为基础，以太阳中心为参考点。

太阳时=太阳相对于本地子午圈的时角太阳时长度不同，不具备时间系统条件平太阳时以平太阳为参考点，由平太阳的周日视运动所定义的时间系统为平太阳时系统以地球自转为基础，以平太阳中心为参考点周年是运动轨迹位于赤道面，角速度恒定平太阳时=平太阳相对于本地子午圈的时角是地方时原子时、国际原子时、协调世界时、GPS时以原子跃迁的稳定频率为时间基准的时间系统。

第一章绪论1. 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。

2 .GPS卫星星座部分：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。

24颗在轨卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55°，各个轨道平面之间相距60°。

在地球表面上任何地点任何时刻，在高度角15°以上，平均可同时观测到6颗卫星，最多可达9颗卫星。

3. GPS卫星的作用：第一，用L波段的两个无线载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号。

第二，在卫星飞越注入站上空时，接收由地面注入站用S波段发送到卫星的导航电文和其他有关信息，并通过GPS信号电路，适时地发送给广大用户。

第三，接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时地改正运行偏差或启用备用时钟等。

4. 地面监控系统：1个主控站（美国科罗拉多）3个注入站（阿森松岛,迪哥加西亚岛，卡瓦加兰）5个监控站（1+3+夏威夷）5. GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。

6. GPS系统的特点：定位精度高，观测时间短，测站间无需通视，可提供三维坐标，操作简便，全天候作业，功能多，应用广。

7. GPS系统的应用前景:①用于建立高精度的国家性大地测量控制网，测定全球性的地球动态参数②用于建立陆地海洋大地测量基准，进行高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘③用于监测地球板块运动状态和地壳形变④用于工程测量，成为建立城市与工程控制网的主要手段⑤用于测定航空航天摄影瞬间的相机位置.8. 我国的GPS定位技术的应用和发展情况：在大地测量方面，利用GPS技术开展国际联测，建立全球性大地控制网，提供高精度的地心坐标，测定和精化大地水准面；在工程测量方面，应用GPS静态相对定位技术，布设精密工程控制网，用于城市和矿区油田地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测、隧道贯通测量等精密工程；在航空摄影测量方面，我国测绘工作者也应用GPS技术进行航测外业控制测量、航摄飞行导航、机载GPS 航测等航测成图的各个阶段；在地球动力学方面，GPS技术用于全球板块运动监测和区域板块运动监测；此外，GPS技术还用于海洋测量、水下地形测绘、军事国防、智能交通、邮电通信、地矿、煤矿、石油、建筑以及农业、气象、土地管理、环境监测、金融、公安等部门和行业。

GPS卫星星座的现代化MajorGaryRafferty;Mr．RobLewis;Mr．TonyOcchi;李洋;潘科炎【期刊名称】《控制工程（北京）》【年(卷),期】2004(000)002【摘要】本文介绍美国空军航天司令部全球定位系统(GPS)需求处(HQAF—SPC／DRN)概况，定义了需求确定程序，然后阐明这些需求是如何具体落实并应用于军用及民用领域的。

美国空军航天司令部GPS需求处位于科罗拉多州彼得森空军基地，它是负责收集军用和民用GPS系统需求的机构。

这些需求是根据1996年3月出台的总统决策令“美国全球定位系统政策(国家科学技术委员会[NSTC]-6)”制定的。

这一政策明文规定GPS是由国防部经营管理的军民两用的天基定位、导航和授时(PNT)系统。

因此，HQAFSPC／DRN根据这一政策审查了联邦无线电导航计划(FRP)，国防部／交通部的民用GPS定位、导航和授时需求公告，以及空军航天司令部对军事导航和授时有关需求的任务需求书(MNS)003-92。

GPS系统由控制单元、空间单元和用户单元组成。

空间航天司令部负责制定控制单元和空间单元的需求。

这些需求已在GPS运营需求文件(ORD)中定义，并经联合需求监督委员会和空军参谋长批准。

该需求明确规定了对GPSP空间和控制单元的军用及民用需求。

然后，由位于洛杉矶空军基地的GPS联合计划处负责处理GPS运营需求文件(ORD)，并针对AFSPC／DO的运营提交一份技术解决方案(系统解决方案或能力解决方案)。

为了满足GPS运营需求文件中规定的改进系统精度的需求，GPS联合计划处正致力于通过系统结构革新计划(AEP)和精度改进倡义(AII)来提高控制单元的性能，同时，通过分别用同代新型GPS航天器分阶段实施的方案来提高GPS 空间单元的能力。

GPSⅢ系统将完成这一系列GPS系统的革命。

【总页数】3页(P61-63)【作者】MajorGaryRafferty;Mr．RobLewis;Mr．TonyOcchi;李洋;潘科炎【作者单位】bdSystems公司;不详;美国空军航天司令部GPS需求处【正文语种】中文【中图分类】V47【相关文献】1.倒GPS技术在小卫星星座定轨中的应用研究 [J], 梁开莉;贾鑫;吴冲华bVIEW环境下绘制GPS卫星星座图和卫星运行轨迹的方法 [J], 周建荣;叶松;余永生3.当前GPS卫星星座的空间可见性分析 [J], 帅平;陈定昌;江涌4.GPS历书计算与卫星星座预报仿真 [J], 黄汛;高启孝;李安5.32颗GPS卫星星座空间覆盖特性建模与仿真 [J], 王杰娟;刁华飞;董正宏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

一、GPS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,如下图所示:二、空间卫星部分1、 GPS卫星星座（1）设计星座：21+3- 21颗正式的工作卫星+3颗活动的备用卫星- 6个轨道面，平均轨道高度20200km，轨道倾角55 ︒，周期11h 58min（顾及地球自转，地球-卫星的几何关系每天提前4min重复一次）-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（2）当前星座：28颗2、 GPS卫星（1）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（2）类型-试验卫星：Block Ⅰ-工作卫星：Block ⅡGPS卫星是由洛克韦尔国际公司空间部研制的。

卫星重774kg（包括310 kg 燃料），采用铝蜂巢结构，主体呈柱形，直径为1.5m。

星体两侧装有两块双叶对日定向太阳能电池帆板，全长5.33m，接受日光面积7.2m2。

对日定向系统控制两翼帆板旋转，使板面始终对准太阳，为卫星不断提供电力，并给三组15AH 的镉镍蓄电池充电，以保证卫星在地影区能正常工作。

在星体底部装有多波束定向天线，这是一种由12个单元构成的成形波束螺旋天线阵，能发射L1和L2波段的信号，其波束方向图能覆盖约半个地球。

在星体两端面上装有全向遥测遥控天线，用于与地面监控网通信。

此外，卫星上还装有姿态控制系统和轨道控制系统。

工作卫星的设计寿命为7年。

从试验卫星的工作情况看，一般都能超过或远远超过设计寿命。

（3）第一代卫星现已停止工作。

（4）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。

Block ⅡA的功能比Block Ⅱ大大增强，表现在军事功能和数据存储容量。

Block Ⅱ只能存储供45天用的导航电文，而Block ⅡA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。

（5）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。

1GPS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。

2GPS工作卫星及其星座由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。

24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55º，各个轨道平面之间相距60º。

3GPS工作卫星的编号和试验卫星基本相同。

其编号方法有：按发射先后次序编号；按PRN的不同编号；NASA编号；国际编号；按轨道位置顺序编号等。

4用L波段的两个无线载波L1、L2（19cm和24cm波）用于捕获信号及粗略定位的伪随机码叫C/A码（粗码S码），精密测距码叫P码（精码）、5对于GPS定位成功的关键在于高稳定度的频率标准。

这种高稳定度的频率标准由高度精确的时钟提供。

每颗GPS工作卫星一般安设两台铷原子钟和两台铯原子钟。

他们均源于一个基准信号（其频率为10.23GHz）6GPS系统的特点：①定位精度高②观测时间短③测站间无需通视④可提供三维坐标⑤操作简便⑥全天候作业⑦功能多，应用广第二章1 地球坐标系随同地球自转，可看做固定在地球上的坐标系，便于描述地面观测站的空间位置；天球坐标系与地球自转无关，便于描述人造地球卫星的位置。

2 完全定义一个空间直角坐标系必须明确：①坐标原点的位置。

②三个坐标轴的指向。

③长度单位。

3 一系列短周期变化中幅值最大的约为9＂，周期为18.6年，这些短周期变化统称为章动。

春分点除因地球自转轴方向改变引起的变化外还因黄道的缓慢变化（行星引力对地球绕日运动轨道的摄动）而变化，称为行星岁差。

4 地球瞬时自转轴在地球上随时间而变，称为地级移动，简称极移。

5 GPS单点定位的坐标以及相对定位中解算的基线向量属于WGS-84大地坐标系。

WGS-84大地坐标系属于地心坐标系，而国家大地坐标系如1954年北京坐标系、1980年国家大地坐标系都属于参心坐标系。

6 时间系统与坐标系统一样，应有其尺度（时间单位）与原点（历元）。

gps星座轨道根数的基本特点。

GPS星座轨道根数是指描述GPS卫星轨道形状和位置的一组参数，包括卫星轨道倾角、升交点赤经、升交点赤纬、轨道半长轴、轨道偏心率、近地点幅角和升交点幅角等。

这些参数决定了GPS卫星在地球上的运动轨迹，为GPS导航系统的正常运行提供了基础。

GPS星座轨道根数具有稳定性。

GPS卫星的轨道根数是通过测量和计算得到的，一旦确定，基本上不会发生变化。

卫星的轨道根数在发射前就已经确定，并且在卫星的整个使用寿命内保持不变。

这种稳定性保证了GPS系统的可靠性和持续性。

GPS星座轨道根数具有周期性。

GPS卫星的轨道是椭圆形的，卫星在轨道上按照一定的周期运行。

周期性意味着卫星在固定的时间间隔内重复运动，这样可以保证GPS系统的连续性。

周期性还使得GPS 系统能够预测卫星的位置和轨道，从而提供准确的定位和导航服务。

GPS星座轨道根数具有多样性。

GPS卫星的轨道根数可以有多种选择，这取决于设计和要求。

不同的根数组合可以满足不同的需求，例如提高定位精度、增加覆盖范围等。

多样性使得GPS系统具有灵活性和适应性，能够应对不同的应用场景和需求。

GPS星座轨道根数具有精确性。

GPS卫星的轨道根数是经过精确计算和测量得到的，能够提供高精度的定位和导航服务。

精确性是GPS 系统的关键特点之一，也是其在航空、航海、军事等领域得到广泛应用的基础。

GPS星座轨道根数具有可变性。

尽管卫星的轨道根数在发射前就确定了，但随着时间的推移，由于地球引力和其他因素的影响，轨道根数可能会发生微小的变化。

为了保持系统的准确性，需要定期进行校正和更新。

可变性要求GPS系统具备动态调整和修正的能力，以保持系统的运行稳定和精度。

GPS星座轨道根数的基本特点包括稳定性、周期性、多样性、精确性和可变性。

这些特点保证了GPS系统的正常运行和高精度定位导航能力。

在不断发展和演进的过程中，GPS技术将进一步提升其性能和应用范围，为人们的生活和工作带来更多便利和效益。