GPS定位系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)
發(fā)布日期:: 2010/10/14 作者來源:: GPS報/衛(wèi)通達(dá)
GPS定位系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)
(1)定軌精度:目前的GPS衛(wèi)星的跟蹤技術(shù)條件,以及地球重力場模型的球階函數(shù)的引力攝動修正等等精確定軌的推算技術(shù)手段,都比70年代優(yōu)勝高明得多,因此衛(wèi)星定軌精度也比過去高得多。
廣播星歷:是由美國本土以及海外軍事基地上的5個衛(wèi)星監(jiān)測站的觀測數(shù)據(jù)解算的。因測站數(shù)量少,故衛(wèi)星定軌精度不高。廣播星歷所預(yù)報的衛(wèi)星位置的切向誤差±5m;徑向誤差±3m;法向誤差±3m。
精密星歷:是由美國國防制圖局根據(jù)全球20多個衛(wèi)星跟蹤站的觀測資料解算的,因測站數(shù)量多且分布范圍廣故衛(wèi)星定軌精度較廣播星歷高一個數(shù)量級。值得指出的是,由國際GPS地球動力學(xué)服務(wù)組織(IGS)所測算預(yù)報精密星歷比美國軍方測定的精密星歷的精度要高得多,衛(wèi)星位置精度可達(dá)±3厘米。
(2)衛(wèi)星性能:GPS衛(wèi)星定位直徑1.5米;重量為843.68公斤(包括310公斤燃料);GPS衛(wèi)星通過12根螺旋陣列天線發(fā)射張角約為30度的電磁波束垂直指向地面。GPS衛(wèi)星采用陀螺儀與姿態(tài)發(fā)動機(jī)構(gòu)成的三軸穩(wěn)定系統(tǒng)實現(xiàn)姿態(tài)穩(wěn)定,從而使天線始終指向地面。衛(wèi)星還裝有8塊太陽能電池翼板(7.2 m2),三組15A的鎳鎘蓄電池為衛(wèi)星提供所需的電能。
(3)衛(wèi)星信號:衛(wèi)星配有4臺頻率相當(dāng)穩(wěn)定(量時精度為10-13秒)的原子鐘(2臺銫鐘,2臺銣鐘),由此產(chǎn)生一個頻率為: 10.23MHz的基準(zhǔn)鐘頻信號。該信號經(jīng)過倍頻器降低10倍的頻率后,成為頻率為1.023MHz測距粗碼(C/A碼)的信號頻率;基準(zhǔn)鐘頻信號的頻率10.23MHz,直接成為測距精碼(P碼)的信號頻率;基準(zhǔn)鐘頻信號經(jīng)過倍頻器降低204600倍的頻率后,成為頻率為50MHz數(shù)據(jù)碼(衛(wèi)星星歷、導(dǎo)航電文的編碼)的信號頻率;基準(zhǔn)鐘頻信號再經(jīng)過倍頻器倍頻150倍和120倍頻后,分別形成頻率為1575.42MHz(L1)與1227.60MHz(L2)載波信號。測距用的碼頻信號控制著移位寄存器的觸發(fā)端,從而產(chǎn)生與之頻率一致的偽隨機(jī)碼(測距碼),測距碼與數(shù)據(jù)碼模二相加后再調(diào)制到L1 L2載波信號上通過衛(wèi)星天線陣列發(fā)送出去。值得指出的是:無論是測距碼的波長還是載波信號的波長,都是測量GPS衛(wèi)星到觀測點(diǎn)距離的物理媒體,它們的頻率越高波長越短所測量的距離精度就越高,定位精度也就越高。另外C/A碼除了用于測距外,它還用于識別鎖定衛(wèi)星和解調(diào)導(dǎo)航電文以及捕獲P碼。
(4)定位精度:利用偽隨距碼(測距碼)的信號單機(jī)測量,理論上按照目前測距碼的對齊精度約為碼波長的1/100計算,測距粗碼 (C/A碼)的測距精度約為±3m; 而測距精碼(P碼)的測距精度約為±0.3m 。為了消除公共誤差提高定位精度,可利用2臺以上的載波相位GPS定位儀實行聯(lián)測定位,對于載波信號單頻機(jī)的相對定位精度可達(dá):±(5mm+2ppm×D)其中D為兩臺儀器的相對距離;對于載波信號雙頻機(jī),它能有效的消除電離層延時誤差,其相對定位精度可達(dá):±(1mm+1ppm×D);全球定位技術(shù)不但精度高,而且定位速度快,可以滿足飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星等高速運(yùn)動載體的導(dǎo)航定位的需要。