测绘仪器

GPS 系统主要包括三大部分：地面控制部分、空间部分、用户设备部分。三者都有各自独立的功能和作用，但又是有机地配合在一起的彼此缺一不可的整体系统。

1、地面控制部分

GPS 地面控制部分由分布在全球的若干个跟踪站组成的监控系统所构成，根据其用的不同，这些跟踪站又分为主控站、监控站和注入站。主控站有1个，位于美国科罗拉多的Falcon 空军基地。它的作用是：

⑴ 根据各监控站对GPS 的观测数据，计算出卫星的星历和卫星时钟改正参数等，通过注入站注入卫星中；

⑵ 对卫星进行控制，向卫星发布指令；当工作卫星出现故障时，调控备用卫星，替代失效的工作卫星工作；

⑶ 主控站还具有监控站的功能。

监控站有5 个，除了主控站外，其他4 个分别位于夏威夷、阿松森群岛(Ascencion)、迭哥伽西亚(Diego Carcia)和卡瓦加兰(Kwajalein). 监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星的工作状态。

注入站有3个，它们分别位于阿松森群、迭哥伽西亚和卡瓦加兰。注入站的作用是将主控站计算的卫星星历和卫星时钟的改正参数等注入卫星中去。地面监控系统的另一个重要作用是确保各颗卫星处于同一时间标准—GPS 时间系统(GPST),这就需要地面站监测各颗卫星的时间，求出卫星钟差，然后由注入站注入卫星，再由卫星通过导航电文发给用户设备。

2、空间部分

GPS 空间部分由21 颗工作卫星和3 颗在轨备用卫星组成，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55°，各个轨道平面之间的夹角为60°，即轨道的升交点赤经各相差60°。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90°。GPS工作卫星平均距离地面两万多公里，绕地球旋转一周的时间为12 恒星时。对于地面观测者来说，每天将提前4min 见到同一颗GPS 卫星。位于地平线以上的卫星颗数随着时间的地点的不同而不同，最少可见到4 颗，最多可见到11 颗。在GPS 导航定位时，GPS 卫星是一个动态的已知点，为了计算测站的三维坐标，必须观测至少4 颗GPS卫星，称为定位星座。其中，卫星的位置是依据卫星发射的星历(描述卫星运动及其轨道参数)计算得到的。这4 颗卫星在观测过程中与测站所形成的几何构形对定位精度有一定的影响。若某地某时，不能测得精确的点位坐标，则这种时间段叫做“间隙段”。但这种时间间隙段是很短暂的，并不影响全球绝大多数地方的全天候、高精度、连续实时的定位工作。

3、用户设备部分

用户设备部分要由GPS接收机和接收机天线组成。

GPS接收机的任务是：按一定卫星高度截止角捕获GPS 卫星的信号，并跟踪卫星的运行，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、三维速度和时间。

信息标题：GPS 定位系统的组成

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