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沈阳航空航天大学课程设计论文GPS位置定位原理

一．概述

近年来，随着GPS技术的不断发展与创新，其拥有除军事外更广泛的应用领域。GPS

（GlobalPositionSystem,全球定位系统），全称为NAVSTARGPS（NAVigationSatelliteTiming

AndRangingGlobalPositionSystem，导航星测时与测距全球定位系统）。GPS是一个由美国

国防部开辟的空基全天侯导航系统，它用以满足军方在地面或者近地空间内获取在一个通用参

照系中的位置、速度和时间信息的要求。

1.GPS发展历程

1957年10月第一颗人造地球卫星SputnikⅠ发射成功，空基导航定位由此开始

1958年开始设计NNSS-TRANSIT,即子午卫星系统；

1964年该系统正式运行；

1967年该系统解密以供民用。

1973年，美国国防部批准研制GPS;

1991年海湾战争中，GPS首次大规模用于实战；

1994年，GPS全部建成投入使用；

2000年，克林顿宣布，GPS取销实施SA(对民用GPS精度的一种人为限制策略)。

2.美国政府的的GPS策略

两种GPS服务：

SPS--标准定位服务，民用，精度约为100M；

PPS--精密定位服务，军用和得到特许的民间用户使用，精度高达10M.

两种限制民用定位精度的措施(保障国家利益不受侵害)：

SA--选择可用性，认为降低普通用户的测量精度，限制水平定位精度100M，垂直157M(已

于2005年5月1日取销);

AS--反电子欺骗。

3.其他卫星导航系统

GLONASS（全球轨道导航卫星系统），前苏联

Galileo-ENSS（欧洲导航卫星系统，即伽利略计划），欧盟

北斗导航系统，中国。

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二．GPS构成

GPS系统=空间部份+控制部份+用户部份

图1GPS构成

1.空间部份

GPS空间部份主要由24颗GPS卫星构成，其中21颗工作卫星，3颗备用卫星。24颗

卫星运行在6个轨道平面上，运行周期为12个小时。保证在任一时刻、任一地点高度角15

度以上都能够观测到4颗以上的卫星。

主要作用：发送用于导航定位的卫星信号。

构成：24颗卫星=21颗工作卫星+3颗备用卫星

图2GPS空间部份

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2.控制部份

GPS控制部份由1个主控站，5个检测站和3个注入站组成。

组成：GPS控制部份=主控站（1个）+监测站（5个）+注入站（3个）

作用：监测和控制卫星运行，编算卫星星历（导航电文），保持系统时间。

主控站：从各个监控站采集卫星数据，计算出卫星的星历和时钟修正参数等，并通过注

入站注入卫星；向卫星发布指令，控制卫星，当卫星浮现故障时，调度备用卫星。

监控站：接收卫星信号，检测卫星运行状态，采集天气数据，并将这些信息传送给主控

站。

注入站：将主控站计算的卫星星历及时钟修正参数等注入卫星。

图3GPS控制系统

分布情况：

主控站：位于美国科罗拉多州（Calorado）的法尔孔（Falcon）空军基地。

注入站：阿松森群岛（Ascendion）,大西洋；迭戈加西亚（DiegoGarcia）,印度洋；卡

瓦加兰（Kwajalein），东太平洋。

监控站：1个与主