什么是GPS衛星定位？系統構成是？原理介紹

當前，隨著衛星導航系統的不斷發展，其在工程施工、城市交通、軍事、測繪等眾多領域取得廣泛應用，作為全球知名度最高的衛星定位系統之一——GPS衛星定位系統在全球獲得廣泛應用。那么，什么是GPS衛星定位系統?構成是?原理是怎樣?本文將具體介紹。

1.GPS衛星定位

GPS 為 GlobalPositioningSystem(全球定位系統 )的縮寫。實際上，這是一種全球性無線電衛星導航系統，由24個人造衛星星座及其地面接收站組成。GPS就是利用人造衛星這類“人造星體”作為參考點來確定一個物體的位置，其精確程度達幾米到幾十米。

GPS衛星定位的概念的提出始于60年代末，至70年代初美國國防部正式提出立項資助這一計劃。GPS衛星定位系統的出現是測量技術的一項技術性變革，它具有高精度、觀測時間短、測站間不需要通視和全天候作業等特點，使得三維坐標測定變得簡單。

2.GPS系統構成

GPS主要由空間衛星星座、地面監控站及用戶設備三部分構成。

(1)GPS空間衛星星座

由21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成。24顆衛星均勻分布在6個軌道平面內，軌道平面的傾角為55°，衛星的平均高度為20200km，運行周期為11h58min。衛星用L波段的兩個無線電載波向廣大用戶連續不斷地發送導航定位信號，導航定位信號中含有衛星的位置信息，使衛星成為一個動態的已知點。在地球的任何地點、任何時刻，在高度角15以上，平均可同時觀測到6顆衛星，最多可達到9顆。GPS衛星產生兩組電碼，一組稱為C/A碼(Coarse/AcquisitionCode11023MHz)，一組稱為 P 碼(ProciseCode10123MHz)。

(2)地面監控站

地面控制部分由一個主控站，5個全球監測站和3個地面控制站組成。監測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續測量到所有可見衛星的接受機。監測站將取得的衛星觀測數據，包括電離層和氣象數據，經過初步處理后，傳送到主控站。主控站從各監測站收集跟蹤數據，計算出衛星的軌道和時鐘參數，然后將結果送到3個地面控制站。地面控制站在每顆衛星運行至上空時，把這些導航數據及主控站指令注入到衛星。這種注入對每顆GPS衛星每天一次，并在衛星離開注入站作用范圍之前進行最后的注入。如果某地面站發生故障，那么在衛星中預存的導航信息還可用一段時間，但導航精度會逐漸降低。

(3)GPS用戶設備

由GPS接收機、數據處理軟件及其終端設備(如計算機)等組成。GPS接收機可捕獲到按一定衛星高度截止角所選擇的待測衛星的信號，跟蹤衛星的運行，并對信號進行交換、放大和處理，再通過計算機和相應軟件，經基線解算、網平差，求出GPS接收機中心(測站點)的三維坐標。GPS接收機的結構分為天線單元和接收單元兩部分。目前各種類型的接受機體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測使用。

3.GPS衛星定位系統工作原理

GPS衛星定位測量定位時，用戶可以利用接收機的儲存星歷得到各個衛星的粗略位置。根據這些數據和自身位置，由計算機選擇衛星與用戶聯線之間張角較大的四顆衛星作為觀測對象。觀測時，接收機利用碼發生器生成的信息與衛星接收的信號進行相關處理，并根據導航電文的時間標和子幀計數測量用戶和衛星之間的偽距。將修正后的偽距及輸入的初始數據及四顆衛星的觀測值列出3個觀測方程式，即可解出接收機的位置，并轉換所需要的坐標系統，以達到定位目的。

以上梳理了GPS衛星定位系統的構成及工作原理，希望對你有所幫助，如果你想了解更多相關內容，敬請關注三個皮匠報告的行業知識欄目。

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