GPS卫星定位的主要组件

1.GPS空间卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面上，倾角55°，平均高度20200km，运行周期11 h58min。卫星使用两个L波段无线电载波向用户连续发送导航和定位信号。导航和定位信号包含卫星的位置信息，使卫星成为动态的已知点。在地球上的任何地方，任何时间，在15°的高度角以上，平均可以同时观测到6颗卫星，最多可达9颗。GPS卫星产生两组码，一组叫C/A码(Coase/Acquisition code 11023 MHz)，另一组叫P码(Procesecode 10123 MHz)。

2.地面控制部分由一个主控站、五个全球监测站和三个地面控制站组成。监测站配备了精确的铯原子钟和接收器，可以连续测量所有可见的卫星。监测站获得的卫星观测数据，包括电离层和气象数据，经过初步处理后传输到主控站。主控站收集各个监测站的跟踪数据，计算卫星的轨道和时钟参数，然后将结果发送到三个地面控制站。地面控制站将这些导航数据和主控制站的命令注入每颗运行在头顶上的卫星。这种注入是每颗GPS卫星每天一次，最后一次注入是在卫星离开注入站范围之前进行的。如果某个地面站出现故障，卫星预存的导航信息还能使用一段时间，但导航精度会逐渐下降。

3.GPS用户设备由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备(如计算机)组成。GPS接收机可以根据卫星高度的某一截止角，捕捉选定的待测卫星的信号，跟踪卫星的运行，对信号进行交换、放大和处理，然后通过计算机和相应的软件，经基线计算和网平差，计算出GPS接收机中心(测站)的三维坐标。GPS接收机的结构分为两部分:天线单元和接收单元。目前，各种类型的接收器越来越小，越来越轻，便于现场观察。