妙笔文学

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第33部分（第1页）

为全系统提供时间基准，收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗　GPS卫星的

轨道和卫星钟改正值，编制各卫星星历，当卫星失效时及时调用备用卫星等。上行注入站也设在美国范

登堡空军基地，它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。

这种注入对每颗　GPS卫星每天进行一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。

GPS　信号接收接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并

跟踪这些卫星的运行，对所接收到的　GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出　GPS信号从卫星到

9…14

接收机天线的传播时间，解译出　GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三

维速度和时间。　GPS信号接收机所位于的运动物体叫做载体（如航行中的船舰，空中的飞机，行走的

车辆等）。载体上的　GPS接收机天线在跟踪　GPS卫星的过程中相对地球而运动，接收机用　GPS信

号实时地测得运动载体的状态参数（瞬间三维位置和三维速度）。接收机硬件和机内软件以及　GPS数

据的后处理软件包，构成完整的　GPS用户设备。目前，各种类型的　GPS接收机体积越来越小，重量越

来越轻，便于野外观测；而精度越来越高。

如果说空间部分和地面监控系统均由美国控制，那么用户接收机则由各国的用户自行设计和实施。

GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用

户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量　GPS信号的接收设备，即　GPS信号接收机，就可在任何

时候实现　GPS的各种用途。

GPS的基本定位原理是：在两万公里高空的　GPS卫星，当地球对恒星来说自转一周时，它们绕地球

运行二周，即绕地球一周的时间为　12恒星时。这样，对于地面观测者来说，每天将提前　4分钟见到同

一颗　GPS卫星。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到　4颗，最多可见

到　11颗。在用　GPS信号导航定位时，为了计算测点的三维坐标，必须观测　4颗　GPS卫星，称为定位星

座。定位星座不间断地发送自身的星历参数（描述卫星运动及其轨道的参数）和时间信息。用户接收到

这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息；如图　9…5所示。

卫星　1

（x1；y1；z1）

卫星　2卫星　3

卫星　4

（x2；y2；z2）

（x3；y3；z3）

（x4；y4；z4）

Z

Y　若t0为各卫星时间

（0；0；0）

t为接收机时间

X

2　222　2

（x

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