Page 220 - 船艇通信技术研究

第四章 船艇 GPS 导航通信指挥系统

第二节 系统工作原理

GPS为卫星测时测距导航，以卫星为基础无线电导航定位系统，可为用户提

供精密三维坐标。GPS由空间星座、用户设备与地面监控部分组成。GPS卫星由
21颗工作卫星组成，24颗卫星分布在6个轨道平面，每个轨道平面卫星声交角距
相差90度，轨道平均高度为202000km，同观测站每日提前4分钟见到两颗GPS卫
星，地平线上卫星颗数随时间不同，最多可见11颗，保证地球空间任意点至少同

时观测4颗卫星。
地面监控部分包括四个监控站，监控站设GPS用户接收机，收集当地气象数

据传感器，监控站任务是取得卫星观测数据，设在范登堡空军基地，主控站任务
是收集监控站对GPS卫星观测数据，计算卫星轨道，上行注入站设在范登堡空军
基地，把导航数据注入卫星，注入频率是每日一次，GPS卫星是动态已知点，卫
星位置由描述卫星运动参数算得，GPS卫星播发星历由地面监控系统提供，地面

监控系统作用是保持卫星处于同时间标准，需要地面监测卫星时间，由地面注入
站发给卫星。GPS空间与地面监控部分是用户应用系统导航的基础。GPS接收机

由天线和数据处理软件等组成。接收机捕获卫星截止角选择待测卫星信号，测量
GPS信号传播时间，计算测站点三维速度。
GPS最初用于军事目的，目前广泛应用于商业，具有全能性、连续性导航定
位功能，可为用户提供精密三维位置。随着GPS不断改进，应用领域不断拓展，

目前深入人们的日常生活。GPS是美国第二代卫星导航系统，是继美国航天飞机
后的第三大航天工程，目前成为世界应用最广泛的精密导航系统。GPS定位原理

是利用测距交会原理确定点位，导航电文中含卫星位置信息，接收机接收三颗
以上卫星信号，测量测站点GPS卫星距离，利用距离交会法解算测站点p位置。
GPS定位分为绝对与相对。
船艇海航为避开其他船只等危险，按预定安全路线航行，由于各种原因如

风浪及驾驶者等主客观原因，与预定航线产生偏离，为引导船艇按预定航线安全
到达目的地，需了解导航参数。航海导航系统基本功能是提供航体实时位置，船

艇航行需定位精度不高，船艇航速低对导航软件处理数据实时性要求低，每秒
连续数据更新GPS-OEM板可满足使用要求。接收机GARmin25导航形GPS-OEM

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