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GPS系统简介/建设历史/系统组成概述/信号特性/标准纵览

GPS系统简介

[日期:2013-06-26] 来源:  作者: [字体: ]
GPS计划自1973年起步,1978年首次发射卫星,1994年完成24颗中高度圆轨道(MEO)卫星组网,共历时16年、耗资120亿美元。至今,已先后发展了3代卫星,共发射了41颗。目前,在轨工作卫星有28颗,其中还发射成功2颗新型的2R型卫星,还将发射19颗,总共耗资190亿美元。计划从2003年开始部署33颗2F型卫星。此外,现在又开始了全改进型GPS Ⅲ的概念研究,以适应2030年未来的系统级要求。
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    GPS系统由美国国防部运作,美国政府为了加强其在全球导航市场的竞争力,已于2000年5月1日午夜撤销对GPS的SA干扰技术,标准定位服务定位精度双频工作时实际可提高到20m、授时精度提高到40ns,并承诺以后逐步增加两个民用频率,即L2增加C/A码和民航安全专用的L5(频率为1176MHz),希望以此来抑制其他国家建立与其平行的另一个系统,并提倡以GPS和美国政府的增强系统作为国际使用的标准。美国为保持其独家利用卫星导航系统的军事优势,提出了导航战的战略方针。其内容在战时包括3个方面:对战区内抑制民用信号,例如施放干扰和恢复SA手段,拒绝敌方使用其所有有用导航功能;确保本方使用,加强反干扰、反欺骗能力和抗摧毁能力,例如加大P(Y)功率,在L1和L2上增加M码,并已开发出军码在民用码受干扰和关闭时的独立捕获的自我生存能力,增加星间链路和提高卫星原子钟频率长期稳定度以增加星座自主导航能力,导航接收机采用可控方向图天线,对多个干扰源方向形成天线方向图零点以降低干扰能量等;虽宣称要保留战区以外的民间应用,但波及的范围估计不可能太小。
    GPS定位技术是利用高空中的GPS卫星,向地面发射L波段的载频无线电测距信号,由地面上用户接收机实时地连续接收,并计算出接收机天线所在的位置。因此,GPS定位系统是由以下3个部分组成:
  (1)GPS卫星星座(空间部分);
  (2)地面监控系统(地面控制部分);
  (3)GPS信号接收机(用户设备部分)。

图1  GPS组成示意图

    这3部分有各自独立的功能和作用,对于整个全球定位系统来说,它们都是不可缺少的。卫星星座包括24颗在轨卫星,它向用户设备提供测距信号和数据电文。地面测控网完成对空间卫星的跟踪和维护,监视卫星的状态和完好性,并精密确定卫星的轨道。用户设备完成导航、授时和其他有关的功能(例如测绘)。下面将对系统每个部分做进一步详细介绍。

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第1页:GPS系统简介 第2页:GPS建设历史
第3页:GPS系统组成概述 第4页:GPS系统信号特性
第5页:GPS标准纵览
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