信号生成与发射装置全球定位系统的组成及信号结构GPS的-武汉大学.pptVIP

GPS原理及其应用 (三) 第二章 全球定位系统的组成及信号结构 §2.1 全球定位系统的组成 §2.1 全球定位系统的组成 GPS的系统组成 GPS系统由三部分组成 空间部分 地面控制部分 用户设备部分 GPS的空间部分① GPS的空间部分的组成 GPS卫星星座 GPS的空间部分② GPS卫星星座 设计星座：21+3 21颗正式的工作卫星+3颗活动的备用卫星 保证在每天24小时的任何时刻，在高度角15?以上，能够同时观测到4颗以上卫星 当前星座：28颗 GPS的空间部分③ GPS的空间部分④ GPS卫星的地面轨迹 GPS的空间部分⑤ GPS卫星 作用： 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（采用双相调制法调制在载波上的测距码和导航电文） 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。 主要设备 太阳能电池板 原子钟（2台铯钟、2台铷钟） 信号生成与发射装置 GPS的空间部分⑥ GPS卫星（续） 类型 试验卫星：Block Ⅰ 工作卫星：Block Ⅱ Block Ⅱ：存储星历能力为14天，具有SA和AS地能力 Block ⅡA （Advanced）：卫星间可相互通讯，存储星历能力为180天，SV35和SV36带有激光反射棱镜 Block ⅡR （Replacement/Replenishment）：卫星间可相互跟踪相互通讯 Block ⅡF（Follow On）：新一代的GPS卫星,增设第三民用频率 GPS的空间部分⑦ GPS的空间部分⑧ 当前的卫星状态 GPS的地面监控部分 ① 地面监控部分 （Ground Segment） 组成 主控站：1个 监测站：5个 注入站：3个 通讯与辅助系统 GPS的地面监控部分② 地面监控部分 （Ground Segment）（续） 分布 GPS的地面监控部分③ 监测站（5个） 作用： 接收卫星数据，采集气象信息，并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。 GPS的地面监控部分④ 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。 GPS的地面监控部分⑤ 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） GPS的用户部分① 组成 用户 接收设备 接收设备 GPS信号接收机 其它仪器设备 GPS的用户部分② GPS信号接收机 组成 天线单元 带前置放大器 接收天线 接收单元 信号通道 存储器 微处理器 输入输出设备 电源 GPS的用户部分 ③ 天线单元 类型 单极天线 微带天线 锥形（螺旋）天线 四丝螺旋天线 空间螺旋天线 背腔平面盘旋天线 GPS的用户部分④ 天线单元（续） 特点 单极天线 单频或双频（双极结构）、需要较大的底板、相位中心稳定、结构简单 微带天线 结构简单、单频或双频、侧视角低（适合于机载应用）、低增益、应用最为广泛 锥形（螺旋）天线 四丝螺旋天线 – 单频、难以调整相位和极化方式、非方位对称、增益特性好、不需要底板 空间螺旋天线 – 双频、增益特性好、侧视角高、非方位对称 背腔平面盘旋天线 GPS的用户部分⑤ 天线单元 天线特性 相位中心、增益方式、带宽、极化 相位中心 平均相位中心与几何中心 相位中心的偏移 相位中心偏移的消除：归心改正、消去法 天线高 – 标志至平均相位中心所在平面的垂直距离 GPS的用户部分⑥ 接收单元 接收（信号）通道 定义：接收机中用来跟踪、处理、量测卫星信号的部件，由无线电元器件、数字电路等硬件和专用软件所组成。 类型：根据信号跟踪方式：序惯通道、多路复用通道和多通道；根据工作原理：码相关通道、平方通道等 存储器 微处理器 作用：数据处理、控制 输入输出设备 电源 GPS的用户部分⑦ * GPS原理及其应用 * 武汉大学 测绘学院 GPS原理及其应用课程组 全球定位系统的组成及信号结构 GPS的组成 全球定位系统的组成及信号结构 GPS的组成 GPS的空间部分 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） 全球定位系统的组成及信号结构 GPS的组成 GPS的空间部分 全球定位系统的组成及信号结构 GPS的组成 GPS的空间部分 全球定位系统的组成及信号结构 GPS的组成 GPS的空间部分 全球定位系统的组成及信号结构 GPS的组成 GPS的空间部分 全球定