GPS組成系統的三大部分

GPS系統包括三大部分：空間部分-GPS衛星星座；地面控制部分-地面監控系統；用戶(hù)設備部分-GPS信號接收機。

　　GPS衛星星座

　　GPS工作衛星及其星座 由21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成GPS衛星星座，記作（21+3）GPS星座。 24顆衛星均勻分布在6個(gè)軌道平面內，軌道傾角為55度，各個(gè)軌道平面之間相距60度， 即軌道的升交點(diǎn)赤經(jīng)各相差60度。每個(gè)軌道平面內各顆衛星之間的升交角距相差90度， 一軌道平面上的衛星比西邊相鄰軌道平面上的相應衛星超前30度。

     在兩萬(wàn)公里高空的GPS衛星，當地球對恒星來(lái)說(shuō)自轉一周時(shí)，它們繞地球運行二周， 即繞地球一周的時(shí)間為12恒星時(shí)。這樣，對于地面觀(guān)測者來(lái)說(shuō)，每天將提前4分鐘見(jiàn)到同一顆GPS 衛星。位于地平線(xiàn)以上的衛星顆數隨著(zhù)時(shí)間和地點(diǎn)的不同而不同，最少可見(jiàn)到4顆， 最多可見(jiàn)到11顆。在用GPS信號導航定位時(shí)，為了結算測站的三維坐標，必須觀(guān)測4顆 GPS衛星，稱(chēng)為定位星座。這4顆衛星在觀(guān)測過(guò)程中的幾何位置分布對定位精度有一定的影響。對于某地某時(shí)，甚至不能測得精確的點(diǎn)位坐標，這種時(shí)間段叫做"間隙段"。但這種 時(shí)間間隙段是很短暫的，并不影響全球絕大多數地方的全天候、高精度、連續實(shí)時(shí)牡己蕉ㄎ徊飭俊?GPS工作衛星的編號和試驗衛星基本相同。

　　地面監控系統

　　對于導航定位來(lái)說(shuō)，GPS衛星是一動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)。星的位置是依據衛星發(fā)射的星歷-描述衛星運動(dòng)及其軌道的 的參數算得的。每顆GPS衛星所播發(fā)的星歷，是由地面監控系統提供的。衛星上的各種設備是否正常 工作，以及衛星是否一直沿著(zhù)預定軌道運行，都要由地面設備進(jìn)行監測和控制。地面監控系統 另一重要作用是保持各顆衛星處于同一時(shí)間標準-GPS時(shí)間系統。這就需要地面站監測 各顆衛星的時(shí)間，求出鐘差。然后由地面注入站發(fā)給衛星，衛星再由導航電文發(fā)給用戶(hù)設備。 GPS工作衛星的地面監控系統包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監測站。

　　GPS信號接收機

　　GPS 信號接收機的任務(wù)是：能夠捕獲到按一定衛星高度截止角所選擇的待測衛星的信號， 并跟蹤這些衛星的運行，對所接收到的GPS信號進(jìn)行變換、放大和處理，以便測量出GPS信號從衛星 到接收機天線(xiàn)的傳播時(shí)間，解譯出GPS衛星所發(fā)送的導航電文，實(shí)時(shí)地計算出測站的三維位置， 位置，甚至三維速度和時(shí)間。

　　靜態(tài)定位中，GPS接收機在捕獲和跟蹤GPS衛星的過(guò)程中固定不變，接收機高精度 地測量GPS信號的傳播時(shí)間，利用GPS衛星在軌的已知位置，解算出接收機天線(xiàn)所在位置的 三維坐標。而動(dòng)態(tài)定位則是用GPS接收機測定一個(gè)運動(dòng)物體的運行軌跡。GPS信號接收機 所位于的運動(dòng)物體叫做載體（如航行中的船艦，空中的飛機，行走的車(chē)輛等）。載體上 的GPS接收機天線(xiàn)在跟蹤GPS衛星的過(guò)程中相對地球而運動(dòng)，接收機用GPS信號實(shí)時(shí)地測得運動(dòng)載體的狀態(tài)參數（瞬間三維位置和三維速度）。

　　接收機硬件和機內軟件以及GPS數據的后處理軟件包，構成完整的GPS用戶(hù)設備。GPS接收機的結構 分為天線(xiàn)單元和接收單元兩大部分。對于測地型接收機來(lái)說(shuō)，兩個(gè)單元一般分成 兩個(gè)獨立的部件，觀(guān)測時(shí)將天線(xiàn)單元安置在測站上，接收單元置于測站附近的適當地方， 用電纜線(xiàn)將兩者連接成一個(gè)整機。也有的將天線(xiàn)單元和接收單元制作成一個(gè)整體，觀(guān)測時(shí)將其安置在測站點(diǎn)上。

　　GPS接收機一般用蓄電池做電源。同時(shí)采用機內機外兩種直流電源。設置機內電池的目的在于更換外電池時(shí)不中斷連續觀(guān)測。在用機外電池的過(guò)程中，機內電池自動(dòng)充電。關(guān)機后，機內電池為RAM存儲器供電，以防止丟失數據。

　　近幾年，國內引進(jìn)了許多種類(lèi)型的GPS測地型接收機。各種類(lèi)型的GPS測地型接收機用于精密相對定位時(shí)，其雙頻接收機精度可達5mm+1PPM.D，單頻接收機在一定距離內精度可達10mm+2PPM.D。用于差分定位其精度可達亞米級至厘米級。目前，各種類(lèi)型的GPS接收機體積越來(lái)越小，重量越來(lái)越輕，便于野外觀(guān)測。GPS和GLONASS兼容的全球導航定位系統接收機已經(jīng)問(wèn)世。儀器儀表熱像儀| 頻閃儀| 測高儀| 測距儀| 金屬探測器| 試驗機| 扭力計| 流速儀| 粗糙度儀| 流量計| 平衡儀|