美国GPS系统介绍
http://www.cction.com 2008-12-15 14:35 中企顾问网
本文导读：美国的GPS 系统是现在最常见和最成熟的全球定位系统。该系统由美国历时16 年、耗资130亿美元建成，由军方控制并资助，共24 颗卫星组网。目前，全球众多国家都在使用这个系统对地面的汽车、海上的船只和天空的飞行器以及卫星、导弹进行全天候的和实时的准确定位，其定位
美国的GPS 系统是现在最常见和最成熟的全球定位系统。该系统由美国历时16 年、耗资130亿美元建成，由军方控制并资助，共24 颗卫星组网。目前，全球众多国家都在使用这个系统对地面的汽车、海上的船只和天空的飞行器以及卫星、导弹进行全天候的和实时的准确定位，其定位精度为10 米。
GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系统）的缩写，它是由空间卫星、地面监控和用户接收三大部分组成。空间卫星由24 颗卫星组成一个分布网络，分别分布在6 条离地面2 万公里、倾斜角为55°的地球准同步轨道上，每条轨道上有4 颗卫星。GPS 卫星每隔12 小时绕地球一周，使地球上任一地点都能够同时接收7～9 颗卫星的信号。
地面共有1 个主控站和5 个监控站负责对卫星的监视、遥测、跟踪和控制。它们负责对每颗卫星进行观测，并向主控站提供观测数据。主控站收到数据后，计算出每颗卫星在每一时刻的精确位置，并通过3 个注入站将它传送到卫星上去，卫星再将这些数据通过无线电波向地面发射。
汽车GPS 系统主要由GPS 接收板、通讯模块、天线和电路主板组成, 系统中的GPS 信号接收器接收卫星发送的信号，根据卫星信号计算出地面接收机的当前位置。如果地面接收机同时收到4 颗以上的卫星信号，就能根据卫星的精确位置及发送信号的时刻，通过计算求得当前地点的位置。车载GPS 利用卫星导航定位系统提供的位置、速度及时间等信息来完成对各种目标的定位、导航、监测，具有精度高、全天候、高效率、多功能、操作简便和使用广泛等显著特点，随着GPS 的日益普及和GPS 产业的形成，GPS 将改变人们的出行和生活的方式。
GPS 实施计划共分三个阶段：
第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973 年到1979 年，共发射了4 颗试验卫星，研制了地面接收机及建立地面跟踪网。
第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979 年到1984 年，又陆续发射了7 颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实验表明，GPS 定位精度远远超过设计标准。
第三阶段为实用组网阶段。1989 年2 月4 日第一颗GPS 工作卫星发射成功，表明GPS 系统进入工程建设阶段。1993 年底实用的GPS 网即（21+3）GPS 星座已经建成，以后根据计划更换失效的卫星。
GPS 由三个独立的部分组成：
空间部分：21 颗工作卫星，3 颗备用卫星。
目前的24 颗卫星均匀分布在倾角为55 度的6 个轨道上，即各轨道的升交点（与赤道的交点）之间的角距为60 度，每个轨道均匀分布4 颗卫星，相邻轨道间 卫星彼此叉开40 度，以保证全球覆盖的要求。3 颗备用卫星可随时代替故障卫星。
地面支撑系统：包括1 个主控站，5 个监控站，3 个注入站。
主控站即卫星操控中心，位于科罗拉多斯普林斯的佛肯空军基地，任务是收集各监控站送来的数据，计算卫星轨道和钟差参数并发送到各注入站，其本身也是监控站。
监控站共5 个，除了主控站外，分别位于美国的夏威夷、北太平洋的卡瓦加兰岛、印度洋的迭哥加西亚岛、大西洋的阿松森岛。主控站的作用主要是监测和跟踪卫星。
注入站共3 个，与三大洋的监控站并置，主要作用是将主控站送来的卫星星历和钟差信息每天一次注入卫星的存储器中。存储器的存储能力是14 天，精度随注入时间间隔扩大而降低。
用户设备部分：主要是接收机。作用是接收GPS 卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。GPS 接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。
目前提供GPS 的厂家可大致区分为四类：
第一类是只提供芯片(GPS Chipset)然后支持客户研发终端产品(end product)的厂家，如Infineon、Phillip、 IBM、 A&D、ST 等。
第二类是提供GPS 模块的厂家，如Trimble、Motorola、 Rockwell 。
第三类是指提供一般商用终端产品的厂家，这类的终端产品有汽车导航器、船用/飞机用/个人用导航器，其特点就是含有方便的导航软件，友善的人机接口(如LCD、显示器、Keypad)，甚至再加上2 路收发器（在此泛指GSM CDPD Trunk Radio WCDMA 等），如Trimble、Garmin、Magellen。
第四类厂家指的是生产高精确度的GPS 接收器，也就是得到P 码授权的厂商，如Leica。当然也有少数提供IP 整合方案的厂商如Parthus。
整个系统可分成三个主要部分，车载GPS终端、GSM网络和监察调度中心。
GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系统）的缩写，它是由空间卫星、地面监控和用户接收三大部分组成。空间卫星由24 颗卫星组成一个分布网络，分别分布在6 条离地面2 万公里、倾斜角为55°的地球准同步轨道上，每条轨道上有4 颗卫星。GPS 卫星每隔12 小时绕地球一周，使地球上任一地点都能够同时接收7～9 颗卫星的信号。
地面共有1 个主控站和5 个监控站负责对卫星的监视、遥测、跟踪和控制。它们负责对每颗卫星进行观测，并向主控站提供观测数据。主控站收到数据后，计算出每颗卫星在每一时刻的精确位置，并通过3 个注入站将它传送到卫星上去，卫星再将这些数据通过无线电波向地面发射。
汽车GPS 系统主要由GPS 接收板、通讯模块、天线和电路主板组成, 系统中的GPS 信号接收器接收卫星发送的信号，根据卫星信号计算出地面接收机的当前位置。如果地面接收机同时收到4 颗以上的卫星信号，就能根据卫星的精确位置及发送信号的时刻，通过计算求得当前地点的位置。车载GPS 利用卫星导航定位系统提供的位置、速度及时间等信息来完成对各种目标的定位、导航、监测，具有精度高、全天候、高效率、多功能、操作简便和使用广泛等显著特点，随着GPS 的日益普及和GPS 产业的形成，GPS 将改变人们的出行和生活的方式。
GPS 实施计划共分三个阶段：
第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973 年到1979 年，共发射了4 颗试验卫星，研制了地面接收机及建立地面跟踪网。
第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979 年到1984 年，又陆续发射了7 颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实验表明，GPS 定位精度远远超过设计标准。
第三阶段为实用组网阶段。1989 年2 月4 日第一颗GPS 工作卫星发射成功，表明GPS 系统进入工程建设阶段。1993 年底实用的GPS 网即（21+3）GPS 星座已经建成，以后根据计划更换失效的卫星。
GPS 由三个独立的部分组成：
空间部分：21 颗工作卫星，3 颗备用卫星。
目前的24 颗卫星均匀分布在倾角为55 度的6 个轨道上，即各轨道的升交点（与赤道的交点）之间的角距为60 度，每个轨道均匀分布4 颗卫星，相邻轨道间 卫星彼此叉开40 度，以保证全球覆盖的要求。3 颗备用卫星可随时代替故障卫星。
地面支撑系统：包括1 个主控站，5 个监控站，3 个注入站。
主控站即卫星操控中心，位于科罗拉多斯普林斯的佛肯空军基地，任务是收集各监控站送来的数据，计算卫星轨道和钟差参数并发送到各注入站，其本身也是监控站。
监控站共5 个，除了主控站外，分别位于美国的夏威夷、北太平洋的卡瓦加兰岛、印度洋的迭哥加西亚岛、大西洋的阿松森岛。主控站的作用主要是监测和跟踪卫星。
注入站共3 个，与三大洋的监控站并置，主要作用是将主控站送来的卫星星历和钟差信息每天一次注入卫星的存储器中。存储器的存储能力是14 天，精度随注入时间间隔扩大而降低。
用户设备部分：主要是接收机。作用是接收GPS 卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。GPS 接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。
目前提供GPS 的厂家可大致区分为四类：
第一类是只提供芯片(GPS Chipset)然后支持客户研发终端产品(end product)的厂家，如Infineon、Phillip、 IBM、 A&D、ST 等。
第二类是提供GPS 模块的厂家，如Trimble、Motorola、 Rockwell 。
第三类是指提供一般商用终端产品的厂家，这类的终端产品有汽车导航器、船用/飞机用/个人用导航器，其特点就是含有方便的导航软件，友善的人机接口(如LCD、显示器、Keypad)，甚至再加上2 路收发器（在此泛指GSM CDPD Trunk Radio WCDMA 等），如Trimble、Garmin、Magellen。
第四类厂家指的是生产高精确度的GPS 接收器，也就是得到P 码授权的厂商，如Leica。当然也有少数提供IP 整合方案的厂商如Parthus。
整个系统可分成三个主要部分，车载GPS终端、GSM网络和监察调度中心。
