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➢GPS卫星发射两种频率的载波信号：L1载波、 L2载波。
➢它们的频率分别是基本频率10.23MHz的 154倍和120倍，它们的波长分别为19.03cm 和24.42cm。
➢在L1和L2上又分别调制着多种信号，这些 信号主要有：C/A码（粗捕获码）、P码（精 码）
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（三）GPS用户设备部分
➢GPS用户设备部分，包括GPS接收机硬件、数据处 理软件和微处理机及其终端设备。
跟踪、接收、放 大、处理卫星信号， 测量出信号从卫星 到天线的传播时间。 解译导航电文， 实时解算测站三维 位置。
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GPS用户设备部分
用户部分组成 GPS信号接收机及相关设备
GPS接收机 接收、跟踪、变换和测量GPS信号的无线电设备
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（二）GPS地面监控系统
➢它由分布在全球的5个地面站组成，按其功能分 为主控站(MCS)、注入站(GA)和监测站(MS)三种。
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（二）GPS地面监控系统
➢（1）主控站：1个，设在美国的科罗拉多的斯普 林斯(Colorado Springs)的空军基地。
➢主控站负责协调和 管理所有地面监控系 统的工作
GPS（全球定位系统）数据采集系统
组员：王辰，唐琴琴，陈冰宇
GPS（全球定位系统）数据采集系统
• GPS（全球定位系统）数据采集系统概述 • GPS（全球定位系统）数据采集系统各部分原理及作用 • 与本课的关系 • 组内分工
GPS（全球定位系统）数据采集系统概述
• 实际应用 • 系统结构 • 工作流程 • 性能指标
相位的差值。
➢通过测量载波的相位而求得 接收机到GPS卫星的距离。
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GPS卫星信号的测距码
码的概念
在现代数字通信中，广泛使用二进制数（0和1） 及其组合，来表示各种信息。表达不同信息的 二进制数及其组合，称为码。一位二进制数叫 一个码元或一比特。比特为码和信息量的度量 单位。
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。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。
（一）GPS空间星座部分
➢它由24颗卫星组成，其中包括3颗可随时启用的 备用卫星。 ➢分布在6个轨道面上，每个轨道面上布放4颗 卫星。
GPS基本定位方法：
伪距测量定位 载波相位测量定位
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一、GPS基本定位原理
(一)伪距测量定位原理
➢伪距观测量：是通过测量卫星信号从发射时
刻到接收机接收时刻的时延，然后乘以光速得 到的距离观测量。
➢伪距定位观测方程式
➢坐标推算：观测4颗以上卫星→列出4个以上 方程式→4个未知数
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对卫星进行测距
➢这种配置保障了在地球 上任意地点，任意时刻， 至少同时可见到4颗卫星。
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（一）GPS空间星座部分
GPS卫星图片
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（一）GPS空间星座部分
GPS卫星的主要功能：
➢接收、储存和处理地面监控系统发射来的导航电 文及其它有关信息； ➢向用户连续不断地发送导航与定位信息，并提供 时间标准、卫星本身的空间实时位置及其它在轨 卫星的概略位置； ➢接收并执行地面监控系统发送的控制指令，如调 整卫星姿态和启用备用时钟、备用卫星等。
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（二）GPS地面监控系统
➢（2）注入站（又称地面天线站）：3个，分别设 在南大西洋的阿松森群岛、印度洋的迪哥加西亚和 南太平洋的卡瓦加兰。
➢将来自主控站的卫星星历、钟差、导航电文和 其它控制指令注入到相应卫星的存储系统，并监 测注入信息的正确性。
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（二）GPS地面监控系统
➢（3）监测站：共5个，除上述4个地面站具有监 测站功能外，还在夏威夷(Hawaii)设有一个监测站。
GPS系统
• GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫 星为基础，向全球各地全天候地提供 三维位置、三维速度等信息的一种无 线电导航定位系统。它由三部分构成， 一是地面控制部分，由主控站、地面 天线、监测站及通讯辅助系统组成。 二是空间部分，由24颗卫星组成，分 布在6个轨道平面。三是用户装置部分， 由GPS接收机和卫星天线组成。民用的 定位精度可达10米内。
➢高度自动化：GPS地面监控系 统除主控站外均由计算机自动控 制，而勿需人工操作。
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地面监控系统流程图
L1 L2
GPS卫星 GPS卫星
S波段
数据处理机
接收机
调制 解调器
铯钟 气象传感器
监测站
观测星历 编算注入 与时钟 导航电文
计算误差 主控站
调制解调器
数据 处理机
高功率 放大器
指令发生器
数据存储器和外部设备 注入站
பைடு நூலகம்PS系统
➢GPS由三个独立的部分组成
GPS
空间星座部分 地面监控系统 用户设备部分
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一、GPS的组成
用户部分
GPS接收机
空间部分
24颗GPS卫星组成
监控站
注入站
主控站
控制部分
1个主控站 3个注入站 5个监控站
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• 星的位置是依据卫星发射的星历描述的。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
i
Pj
Pj Rj 地心
Si
ri
Rj = ri +Pij
有关各观测量及已知数据如下：
r— 为已知的卫地矢量 P—为观测量（伪距） R—为未知的测站点位矢量
接收机对跟踪的每一颗卫星进行测距
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一、GPS基本定位原理
(二)载波相位测量定位原理
➢载波相位观测量：是接收机 测量得到的卫星信号载波与测 量时刻接收机产生的本振载波
GPS接收机的组成 天线、接收机、处理器、控制显示单元、电源 GPS接收机的作用 接收GPS卫星发射的无线电信号，以获得必要的定位信 息和观测量，并经过数据处理而完成定位工作
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二、GPS数据
数据采集
GPS 数据 处理 基本 流程
数据传输 数据预处理
基线解算
GPS网平 差
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一、GPS基本定位原理
应用背景
• GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、 高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维 位置、速度和精确定时等导航信息，是卫星通信技术在导航领域的 应用典范，它极大地提高了地球社会的信息化水平，有力地推动了 数字经济的发展。
• GPS可以提供车辆定位、防盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥等 功能。要实现以上所有功能必须具备GPS终端、传输网络和监控平 台三个要素。