星座己布设完成。全球定位系统由三部分构成:(1)地面控制部分,由主控站(负责管理、协调整个地面控制系统的工作)、地面天线(在主控站的控制下,向卫星注入寻电文)、监测站(数据自动收集中心)和通讯辅助系统(数据传输)组成;(2)空间部分,由24颗卫星组成,分布在6个道平面上;(3)用户装置部分,主要由GPS接收机和卫星天线组成。其系统的结构框图如图2-1所示。GPS星座GPS信号接收机地面监控系统注入信号GPS信号GPS信号图2-1由三大部分构成的GPS卫星全球定位系统1978年2月22日,第一颗GPS试验卫星的发射成功,标志着工程研制阶段的开始。1989年2月14日,第一颗GPS工作卫星的发射成功,宣告GPS系统进入了生产作业阶段。GPS系统经过16年来的发射试验卫星,到开发GPS信号应用,进而发射工作卫星,终于在1994年3月建成了信号覆盖律达到了98%的GPS工作星座它由9颗Block2卫星和15颗Block2A卫星组成。1985年11月以前发射的11颗Block1GPS试验卫星已经完成了它们的历史使命,于1993年12月31日全部停止了工作。图2-2BlockⅡ/ⅡR卫星全球定位系统的主要特点:(1)全天候;(2)全球覆盖;(3)三维定速定时高精度;(4)快速省时高效率:(5)应用广泛多功能。24颗GPS卫星在离地面2万公里的高空上,以12小时的周期环绕地球运行,使得在任意时刻,在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。图2-3GPS卫星工作星座图由于卫星的位置精确可知,在GPS观测中,我们可得到卫星到接收机的距离,利用三维坐标中的距离公式,利用3颗卫星,就可以组成3个方程式,解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差,实际上有4个未知数,X、Y、Z和钟差,因而需要引入第4颗卫星,形成4个方程式进行求解,从而得到观测点的经纬度和高程。
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