GPS卫星星座基本情况

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）

GPS

GPS 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卫星的构成部件及其作用

GPS卫星的主体呈柱形，采用铝蜂巢结构，柱形直径

约1.5m。卫星重约774Kg（含310Kg燃料）。星体两侧

装有两块双叶向日定向太阳能帆板，全长5.33m，接受

日光面积为7.2m2,给3组15AH镉镍蓄电池充电，以保

证卫星正常工作用电。

在星体地步装有多波束定向天线，它是一个由12

个单元构成的成形波束螺旋天线阵，发射L1和L2波段信

号，其波束方向图能覆盖约半个地球。同时在星体两端

面上装有全遥测遥控天线，它用于与地面监测网通信。

此外，卫星上还装有姿态控制系统和轨道控制系统以保

证卫星正常运行。

卫星上的核心设备是高精度铯原子钟（稳定度为

10-13~10-14），具有抗辐射性能，它发射标准频率信号，为GPS定位提供高精度的时间标准。

GPS卫星的主要功能

1、向用户发送定位信息；

2、提供高精度的时间标准；

3、接收并储存地面监控站发来的导航信息；

4、必要的数据处理；接收并执行检测站指令，调节卫星姿态和轨道修正，或启用备用卫星。

GPS卫星采用多种编号识别系统。在导航定位中通常采用PRN编号，即伪随机噪声码

主要参考书目

1、黄德全。现代测量技术。中国教育文化出版社。2005、10.

2、王惠南。GPS导航原理与应用。科学出版社。200

3、8.