GPS卫星星座基本情况

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。

ＧPS、GALＩLEO、BDＳ、ＧＬONASS四大卫星定位系统得论述一、基本介绍➢GPS数量:由2４颗卫星组成。

轨道:高度约２0200公里,分布在６条交点互隔6０度得轨道面上。

精度:约为10米、用途:军民两用。

进展:１9９3年全部建成,正在实验第二代卫星系统,计划发射2０颗。

➢GLONASS数量:２４颗卫星组成;精度:1０米左右;用途:军民两用;进展:目前已有１７颗卫星在轨运行,计划２00８年全部部署到位、➢GAＬILEO数量:3０颗中高度圆轨道卫星组成,２7颗为工作卫星,３颗为候补;轨道:高度为24１2６公里,位于３个倾角为5６度得轨道平面内;精度:最高精度小于１米;用途:主要为民用;进展:20０5年12月２８日首颗实验卫星已成功发射,预计2０08年前可开通定位服务。

➢BＤS数量:3颗卫星组成,２颗为工作卫星,１颗为备用卫星;用途:军民两用;进展:前两颗分别于2００0年与20０３年发射成功。

二、系统组成❖空间部分➢GPS:GＰS得空间部分就是由24颗卫星组成(21颗工作卫星;3颗备用卫星),它位于距地表20２00km得上空,均匀分布在６个轨道面上(每个轨道面4 颗),轨道倾角为55°。

卫星得分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上得卫星,并能在卫星中预存导航信息,GPS得卫星因为大气摩擦等问题;随着时间得推移,导航精度会逐渐降低➢GLＯNASS:ＧＬONASS系统采用中高轨道得２4颗卫星星座,有21颗工作星与3颗备份星,均匀分布在3个圆形轨道平面上,每轨道面有８颗,轨道高度H=1９000kｍ,运行周期T＝11h15min,倾角ｉ=６4。

８°。

➢GＡＬIＬEＯ:如下图所示,3０颗中轨道卫星(MEO)组成Galilｅo得空间卫星星座。

卫星均匀地分布在高度约为2361６kｍ得3个轨道面上,每个轨道上有10颗,其中包括一颗备用卫星,轨道倾角为5６°,卫星绕地球一周约14h22min,这样得布设可以满足全球无缝隙导航定位、卫星得设计寿命为2０年,每颗卫星都将搭载导航载荷与一台搜救转发器。

GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，而其中文简称为“球位系”。

GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。

其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。

组成：空间部分，地面部分，用户部分GPS卫星星座:设计：21+3（备用） 6个轨道，高度20200km倾角 55°周期 11h58min，地球卫星关系，每天提前四分钟。

当前：34颗，可用31颗GPS信号基本组成部分：载波，测距码，导航电文。

载波：搭载其他信号，也可用于测距。

L1 L2 L5(后加的) 测距码 C/A码。

导航电文：广播星历，卫星钟改正，历书，电离层信息，卫星健康。

GPS定位的误差来源：GPS卫星，传播途径，接收机，其他。

GPS定位原理：距离后方交会精度因子：DOP值位置精度因子：PDOP值越小（四颗卫星与接收机组成六面体面积越大），精度越高。

SA（Selective Availability）政策即可用性选择政策，通过控制卫星钟和报告不精确的卫星轨道信息来实现。

它包括两项技术：第一项技术是将卫星星历中轨道参数的精度降低到200米左右；第二项技术是在GPS卫星的基准频率施加高抖动噪声信号，而且这种信号是随机的，从而导致测量出来的伪距误差增大。

通过这两项技术，使民用GPS定位精度重新回到原先估计的误差水平，即大约100米。

AS(Anti-Spoofing)政策即反电子欺骗政策。

它将P码与高度机密的W码模2相加形成新的Y码。

其目的在于防止敌方对P码进行精密定位，也不能进行P 码和C/A码相位测量的联合求解。

GPS伪距测量：载波相位测量：载波相位差分观测值（求差方式：站间求差，卫星求差，历元求差）。

GPS 卫星星座基本情况概述3颗在轨备用卫星组成，记作（21+3）GPSGPS 星座。

GPS 卫星星座的组成以及卫星的分布情况24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面之间相距60度，即轨道的升交点赤经各相差60度。

每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度，一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度，以保证全球均匀覆盖的要求。

在两万公里高空的GPS 卫星，当地球相对于恒星来说自转一周时，它们绕地球运行2周，即绕地球运行一周的时间为12恒星时。

这样对于地面观测者来说，每天将提前４分钟看到同一颗GPS 卫星。

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４颗，最多可见１１颗。

再用GPS 卫星信号定位导航时，为了解算测站的三维坐标，必须观测4颗GPS 卫星，称为定位星座。

这4颗卫星在定位过程中的几何位置的几何位置分布对定位精度有一定影响。

3颗在轨的备用工作卫星相间布置在3个轨道平面中，随时可以根据指令代替发生故障的其他卫星，以保证整个GPS 空间星座正常而高效地工作。

GPS 空间卫星的设计和发射GPS 空间卫星的设计和发射分为3个阶段。

第一阶段（Block Ⅰ）从1978年到1984年共研制和发射了11颗卫星，卫星的设计寿命为5年，用于，用与全球定位系统的实验，通常称为GPS 试验卫星。

第二阶段（Block Ⅱ，ⅡA ）从1980年2月14日发射成功到1994年3月10日共研制和发射了24（21+3）颗卫星，卫星的设计寿命为7.5年，宣告了GPS 系统进入了工程实用阶段，通常称为GPS 工作卫星。

与Block Ⅱ相比较，Block ⅡA 争强了军事应用功能，扩大了数据存储容量，Block Ⅱ只能存储供14d 用的导航电文，而Block ⅡA 能存储供180d用的导航电文，确保在特殊情况下使用GPS卫星。

第三阶段为更新工作卫星（BlockⅢ,ⅡR），更新卫星于20世纪末21世纪初发射完毕，以逐步取代第二代卫星，进一步改善全球定位系统。

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。

卫星星座基本参数卫星星座是由一组卫星组成的天体系统，用于提供全球范围内的通信、导航或遥感服务。

它们通常以地球轨道上的一系列卫星形式存在，这些卫星之间相互配合，以覆盖整个地球的表面。

卫星星座的基本参数包括以下几个方面：1. 卫星数量：卫星星座的规模通常由卫星的数量决定。

不同的应用需要不同数量的卫星来提供服务。

例如，全球导航卫星系统（GNSS）通常需要24颗以上的卫星来实现全球覆盖。

2. 轨道类型：卫星星座可以采用不同的轨道类型，如地球同步轨道（GEO）、中地球轨道（MEO）或低地球轨道（LEO）。

不同的轨道类型对卫星的运行高度、轨道周期和覆盖范围都有影响。

3. 卫星分布：卫星星座中的卫星可以以不同的方式分布在轨道上。

例如，全球导航卫星系统通常采用均匀分布的方式，确保在任何时刻都有多颗卫星可见。

而通信卫星星座可能会采用更密集的分布方式，以增加容量和覆盖范围。

4. 信号覆盖：卫星星座需要覆盖全球范围的地表，因此信号覆盖是一个重要的参数。

卫星星座的设计需要考虑到地球各个地区的信号接收强度、多径效应和信号延迟等因素。

5. 通信频段：卫星星座的通信频段决定了其在电磁频谱中的位置。

不同的频段具有不同的传输特性和应用限制。

常见的卫星通信频段包括Ka波段、Ku波段和C波段等。

6. 网络架构：卫星星座的网络架构指的是卫星之间的通信方式和协议。

这包括星间链路、地面站和用户终端之间的通信方式，以及数据传输和路由策略等。

综上所述，卫星星座的基本参数涵盖了卫星数量、轨道类型、卫星分布、信号覆盖、通信频段和网络架构等方面。

这些参数的选择和设计将直接影响卫星星座的性能和应用范围。

第一章绪论1.GPS系统的组成空间部分（GPS卫星星座）设计星座: (21+3)/6当前星座: 31颗6个轨道平面, 平均轨道高度20200km地面控制部分（地面监控系统）一个主控站: 成导航电文传送到注入站; 负责监测整个地面监测系统的工作三个注入站: 将主控站发来的导航电文注入发送到相应卫星五个监测站: 主要任务: 为主控站提供卫星的观测数据用户设备部分（GPS接收机、数据处理软件）天线单元和接收单元2.GPS卫星的作用①用L波段无线载波向GPS用户连续不断地发送导航定位信号。

②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GPS用户。

③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。

3.GPS系统的特点（1）定位精度高•GPS相对定位精度在50km以内可达10-6, 100～500km 可达10-7,1OOOkm以上可达10-9。

•工程精密定位中, 平面位置误差小于1mm（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4.GLONASS.（21＋3）/35.GALILEO（27+3）/36.北斗卫星导航系统6-1系统组成①空间部分: （2+1）地球同步轨道卫星（东经80°~140°和110.5°赤道上空）②地面控制部分一个地面中心站:接收用户终端的应答信号/数据处理/分发给用户若干监测站:③用户终端: 北斗导航定位接收机: 基本型/通信型/授时型/指挥型6-2 BDS系统的定位原理利用两颗地球同步卫星进行双向测距, 进行距离交会得到用户的平面位置（高程则由地面数字高程模型得到）6-3 BDS系统的作业流程地面中心站→卫星1→用户→卫星1→地面中心站→用户（l）地面中心站连续向北斗卫星发射信号, 经卫星接收、放大、变频后再播发给用户；（2）用户终端接收到卫星信号后注入必要的测站信息, 放大变频后再将应答信号播发给两颗北斗导航卫星；（3）两颗北斗导航卫星收到用户的应答信号后, 放大变频, 再将信号送往地面中心站；（4）地面中心站量测出卫星信号的到达时间后, 采用距离交会法求得用户的平面位置（用户的高程则是通过地面高程模型获得）；（5）地面控制中心再通过卫星将计算结果告诉用户6-4 BDS系统的特点①主动式定位方式（接收卫星信号, 且发射应答信号）, 隐蔽性差②定位速度慢, 用户数量受到一定的限制用户不能独立进行定位, 计算工作必须在地面中心站内完成。

《GPS定位原理及应用》授课教案第一章绪论1。

1 GPS卫星定位技术的发展1。

1.1 早期的卫星定位技术1、无线电导航系统1）罗兰——C：工作在100KHZ,由三个地面导航台组成,导航工作区域2000KM,一般精度200-300M.2)Omega(奥米茄）:工作在十几千赫。

由八个地面导航台组成，可覆盖全球。

精度几英里。

3)多卜勒系统：利用多卜勒频移原理，通过测量其频移得到运动物参数（地速和偏流角)，推算出飞行器位置，属自备式航位推算系统。

误差随航程增加而累加。

缺点：覆盖的工作区域小；电波传播受大气影响；定位精度不高2、早期的卫星定位技术卫星三角网：以人造地球卫星作为空间观测目标，由地面观测站对其进行摄影测量，测定测站至卫星的方向，来确定地面点的位置的三角网。

卫星测距网：用激光技术测定测站至卫星的距离作为观测值的网则称为卫星测距网。

20世纪60～70年代，美国国家大地测量局在英国和德国测绘部门协助下，建立了一个共45个点的全球卫星三角网，点位精度5米。

卫星三角网的缺点：易受卫星可见条件和天气条件影响，费时费力，定位精度低。

1。

1。

2 子午卫星导航（多普勒定位）系统及其缺陷多普勒频移：多普勒效应是为纪念Christian Doppler而命名的，他于1842年首先提出了这一理论。

他认为电磁波频率在电磁源移向观察者时变高，而在波源远离观察者时变低.因此可利用频率的变化多少来确定距离的变化量。

多普勒效应的一个常被使用的例子是火车,当火车接近观察者时，其汽鸣声会比平常更刺耳.你可以在火车经过时听出刺耳声的变化。

同样的情况还有:警车的警报声和赛车的发动机声。

子午卫星导航系统(NNSS)：将卫星作为空间动态已知点，通过在测站上接受子午卫星发射的无线电信号，利用多普勒定位技术，进行测速、定位的卫星导航系统。

子午卫星导航系统的优点：经济快速、精度均匀、不受天气和时间的限制，且可获得测站的三维地心坐标。

子午卫星导航系统的缺点：由于卫星数量少，故不能实时定位、定位时间长、定位精度也低。