三讲全球定位系统的组成
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 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 卫 星
主控站 监测站 注入站
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的地面监控部分
GPS的地面监控部分②
• 地面监控部分 （Ground Segment）（续）
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
– 分布
大 西 洋
印 度 洋
太 平 洋
主控站
监测站 注入站
2、地面控制部分。 1个主控站:Colorado springs(科罗拉多.斯平士)。 3个注入站:Ascencion(阿森松群岛)、 Diego Garcia(迭哥伽西亚)、 kwajalein(卡瓦加兰)。 5个监控站： 以上主控站、注入站及Hawaii(夏威夷)。
Colorado springs
5 5
kwajalein
Hawaii Ascencion Diego Garcia
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的地面监控部分
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。
– 地点：美国科罗拉多州法尔 孔空军基地。
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的地面监控部分
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）
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的用户部分
• 背腔平面盘旋天线
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的用户部分
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的空间部分
GPS的空间部分⑦
Block IIA Block IIA Block IIR
Block IIR
Block IIR
Block IIF
不同类型的GPS卫星
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的地面监控部分
GPS的地面监控部分 ①
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的空间部分
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
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的地面监控部分
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。
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。
ห้องสมุดไป่ตู้
– 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
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的空间部分
GPS的空间部分①
• GPS的空间部分的组成 • 6个轨道面 – GPS卫星星座 • 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）
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
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的用户部分
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
天线单元
• 接收单元
– – – – – 信号通道 存储器 微处理器 输入输出设备 电源
接收单元
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的用户部分
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
四丝螺旋天线 背腔平面盘旋天线 微带天线 空间螺旋天线
GPS天线
单极天线
• 背腔平面盘旋天线
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的用户部分
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的空间部分
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
讲题：GPS原理及其应用 （三）
武汉大学 测绘学院 GPS原理及其应用课程组 大兴安岭职业学院 -林业管理系
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
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS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
– 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 卫 星
主控站 监测站 注入站
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的地面监控部分
GPS的地面监控部分②
• 地面监控部分 （Ground Segment）（续）
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
– 分布
大 西 洋
印 度 洋
太 平 洋
主控站
监测站 注入站
2、地面控制部分。 1个主控站:Colorado springs(科罗拉多.斯平士)。 3个注入站:Ascencion(阿森松群岛)、 Diego Garcia(迭哥伽西亚)、 kwajalein(卡瓦加兰)。 5个监控站： 以上主控站、注入站及Hawaii(夏威夷)。
Colorado springs
5 5
kwajalein
Hawaii Ascencion Diego Garcia
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的地面监控部分
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。
– 地点：美国科罗拉多州法尔 孔空军基地。
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的地面监控部分
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）
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的用户部分
• 背腔平面盘旋天线
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的用户部分
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的空间部分
GPS的空间部分⑦
Block IIA Block IIA Block IIR
Block IIR
Block IIR
Block IIF
不同类型的GPS卫星
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的地面监控部分
GPS的地面监控部分 ①
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的空间部分
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
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的地面监控部分
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。
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。
ห้องสมุดไป่ตู้
– 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
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的空间部分
GPS的空间部分①
• GPS的空间部分的组成 • 6个轨道面 – GPS卫星星座 • 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）
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
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的用户部分
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
天线单元
• 接收单元
– – – – – 信号通道 存储器 微处理器 输入输出设备 电源
接收单元
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的用户部分
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
四丝螺旋天线 背腔平面盘旋天线 微带天线 空间螺旋天线
GPS天线
单极天线
• 背腔平面盘旋天线
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的用户部分
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS的组成 > GPS的空间部分
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
讲题：GPS原理及其应用 （三）
武汉大学 测绘学院 GPS原理及其应用课程组 大兴安岭职业学院 -林业管理系
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
全球定位系统的组成及信号结构 > GPS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