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车押卫士:细说GPS全球定位系统

日期: 2017-02-21
来源: 38
38

车押卫士:细说GPS全球定位系统

 

GPS对于我们来说并不陌生,很早就应用到我们的生活和工作当中了。而如今,随着物联网的发展与普及,作为其重要的控制连接载体——GPS全球定位系统也得到了更加广泛的普及和应用,已成为我们日常生活和工作中不可缺少的重要组成部分。那你知道GPS的相关知识吗?让我来细说一番。

 

1、GPS全球定位系统组成部分

 

GPS全球定位系统包括三大部分:

 

空间部分—GPS星座(GPS星座是由24颗卫星组成的星座,其中21颗是工作卫星,3颗是备份卫星);

 

地面控制部分——地面监控系统:系统由监控中心和移动终端组成。监控中心由通讯服务器及监控终端组成,通讯服务器由主控机、GSM/GPRS接收发送模块组成。移动终端由GPS接收机,GSM收发模块,主控制模块及外接探头等组成。

 

用户设备部分—GPS 信号接收机。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两大部分。

 

事实上GPS全球定位系统是以GSM、GPS、GIS组成具有高新技术的“3G”系统。

 

2、空间部分

 

GPS的空间部分是由24颗工作卫星组成,它位于距地表20200km的上空,均匀分布在6个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55°。此外,还有4 颗有源备份卫星在轨运行。

 

卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图象。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。

 

GPS 卫星产生两组电码, 一组称为C/ A 码( Coarse/ Acquisition Code11023MHz) ;一组称为P 码(Procise Code 10123MHz) ,P码因频率较高,不易受干扰,定位精度高,因此受美国军方管制,并设有密码,一般民间无法解读,主要为美国军方服务。C/ A 码人为采取措施而刻意降低精度后,主要开放给民间使用。

 

3、地面控制部分

 

地面控制部分由一个主控站,5 个全球监测站和3 个地面控制站组成。

 

监测站均配装有精密的时钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。

 

监测站将取得的卫星观测数据,包括电离层和气象数据,经过初步处理后,传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3 个地面控制站。

 

地面控制站在每颗卫星运行至上空时,把这些导航数据及主控站指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS 卫星一天一次,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障,那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间,但导航精度会逐渐降低。

 

对于导航定位来说,GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历(描述卫星运动及其轨道的的参数)计算得到的。每颗GPS卫星所播发的星历,是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作,以及卫星是否一直沿着预定轨道运行,都要由地面设备进行监测和控制。

 

地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准—GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间,求出时差。然后由地面注入站发给卫星,卫星再由导航电文发给用户设备。

 

GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。

 

4、用户设备部分

 

用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星,并跟踪这些卫星的运行。

 

当接收机捕获到跟踪的卫星信号后,即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据,接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算,计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。

 

接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后台处理软件包构成完整的GPS 用户设备。

 

GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后,机内电池为RAM存储器供电,以防止数据丢失。

 

目前各种类型的接受机体积越来越小,重量越来越轻,便于野外观测使用。

 

 

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