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GPS系統簡介/建設歷史/系統組成概述/信號特性/標準縱覽

GPS系統簡介

[日期:2013-06-26] 來源:  作者: [字體: ]
GPS計劃自1973年起步,1978年首次發射衛星,1994年完成24顆中高度圓軌道(MEO)衛星組網,共歷時16年、耗資120億美元。至今,已先后發展了3代衛星,共發射了41顆。目前,在軌工作衛星有28顆,其中還發射成功2顆新型的2R型衛星,還將發射19顆,總共耗資190億美元。計劃從2003年開始部署33顆2F型衛星。此外,現在又開始了全改進型GPS Ⅲ的概念研究,以適應2030年未來的系統級要求。
    GPS系統由美國國防部運作,美國政府為了加強其在全球導航市場的競爭力,已于2000年5月1日午夜撤銷對GPS的SA干擾技術,標準定位服務定位精度雙頻工作時實際可提高到20m、授時精度提高到40ns,并承諾以后逐步增加兩個民用頻率,即L2增加C/A碼和民航安全專用的L5(頻率為1176MHz),希望以此來抑制其他國家建立與其平行的另一個系統,并提倡以GPS和美國政府的增強系統作為國際使用的標準。美國為保持其獨家利用衛星導航系統的軍事優勢,提出了導航戰的戰略方針。其內容在戰時包括3個方面:對戰區內抑制民用信號,例如施放干擾和恢復SA手段,拒絕敵方使用其所有有用導航功能;確保本方使用,加強反干擾、反欺騙能力和抗摧毀能力,例如加大P(Y)功率,在L1和L2上增加M碼,并已開發出軍碼在民用碼受干擾和關閉時的獨立捕獲的自我生存能力,增加星間鏈路和提高衛星原子鐘頻率長期穩定度以增加星座自主導航能力,導航接收機采用可控方向圖天線,對多個干擾源方向形成天線方向圖零點以降低干擾能量等;雖宣稱要保留戰區以外的民間應用,但波及的范圍估計不可能太小。
    GPS定位技術是利用高空中的GPS衛星,向地面發射L波段的載頻無線電測距信號,由地面上用戶接收機實時地連續接收,并計算出接收機天線所在的位置。因此,GPS定位系統是由以下3個部分組成:
  (1)GPS衛星星座(空間部分);
  (2)地面監控系統(地面控制部分);
  (3)GPS信號接收機(用戶設備部分)。

圖1  GPS組成示意圖

    這3部分有各自獨立的功能和作用,對于整個全球定位系統來說,它們都是不可缺少的。衛星星座包括24顆在軌衛星,它向用戶設備提供測距信號和數據電文。地面測控網完成對空間衛星的跟蹤和維護,監視衛星的狀態和完好性,并精密確定衛星的軌道。用戶設備完成導航、授時和其他有關的功能(例如測繪)。下面將對系統每個部分做進一步詳細介紹。

【內容導航】
第1頁:GPS系統簡介 第2頁:GPS建設歷史
第3頁:GPS系統組成概述 第4頁:GPS系統信號特性
第5頁:GPS標準縱覽

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