全球定位系统(GPS)中的广义相对论效应及其对系统(20)

全球定位系统(GPS)中的广义相对论效应及其对系统静态绝对定位方程的修正

应急通信等一些军事目的。但是，对GPS实验卫星的应用开发表明，GPS系统不仅能够达到上述目的，而且用GPS卫星发送的导航定位信号能够进行厘米级精度的静态定位，米级甚至亚米级精度的动态定位，亚米级甚至厘米级精度的速度测量和豪微秒级精度的时间测量，因此，GPS系统展现了极其广阔的应用前景[26]。

3.1GPS系统的组成

GPS系统由三大部分组成[27]：空间部分—GPS卫星星座；地面控制部分—运行

控制系统；用户部分—GPS信号接收机。

1．卫星星座：如图3.2所示，全球定位系统的空间卫星星座，由分布在六个

独立轨道的24颗GPS卫星组成（21颗工作卫星和3颗在轨热备份卫星），卫星分布在6个等间隔的、倾角为55°的近圆轨道上，卫星运行周期718min；卫星高度H=20200km；卫星分布如图2所示。卫星通过天顶附近时可观测时间为5小时，在地球表面任何地方任何时刻高度角15度以上的可观测卫星至少有4颗，平均有6颗，最多达11

颗。

GPS卫星上主要由具有长期稳定度原子钟（其误差为1s/300万年）、L波段双

频发射机、S波段接收机、伴随机码发生器及导航电文存储器。卫星的主要任务是播发导航信号。卫星采用3种频率工作：f1(1575.42MHz)和f2(1227.6MHz)用于导

航定位，f3(1381.05MHz)是GPS卫星的附加信号，发射能探测到大气中核爆炸的

星载传感器信息。在卫星飞越地面控制部分上空时，接收由地面控制部分用S波段发送到卫星的导航电文和其他信息，并用L波段发送给地面用户；同时接收地

面控制部分发送的卫星调度和控制命令，适时地改正运行偏差或启用备用时钟等。