xxx全球定位系統(tǒng)故障分析(編輯修改稿)
2024-07-23 00:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 接收機(jī)的時(shí)間△t，再加上接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個方程式。圖如下：（1） （1） （三）相對論為GPS提供理論修 全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星的定時(shí)信號提供緯度、經(jīng)度和高度的信息，精確的距離測量需要精確的時(shí)鐘。因此精確的GPS接受器就要用到相對論效應(yīng)。 準(zhǔn)確度在30米之內(nèi)的GPS接收機(jī)就意味著它已經(jīng)利用了相對論效應(yīng)。華盛頓大學(xué)的物理學(xué)家Clifford M. Will詳細(xì)解釋說：“如果不考慮相對論效應(yīng)，衛(wèi)星上的時(shí)鐘就和地球的時(shí)鐘不同步?！毕鄬φ撜J(rèn)為快速移動物體隨時(shí)間的流逝比靜止的要慢。Will計(jì)算出，這意味著它的星載原子鐘每天要比地球上的鐘慢7微秒。 而引力對時(shí)間施加了更大的相對論效應(yīng)。大約2萬千米的高空，GPS衛(wèi)星經(jīng)受到的引力拉力大約相當(dāng)于地面上的四分之一。結(jié)果就是星載時(shí)鐘每天快45微秒， GPS要計(jì)入共38微秒的偏差。Ashby解釋說：“如果衛(wèi)星上沒有頻率補(bǔ)償，每天將會增大11千米的誤差?！保ㄟ@種效應(yīng)事實(shí)上更為復(fù)雜，因?yàn)樾l(wèi)星沿著一個偏心軌道，有時(shí)離地球較近，有時(shí)又離得較遠(yuǎn)。）第二節(jié)：GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的組成部分（一）空間部分 GPS的空間部分是由24顆衛(wèi)星組成（21顆工作衛(wèi)星；3顆備用衛(wèi)星），它位于距地表20200km的上空，均勻分布在6 個軌道面上（每個軌道面4 顆），軌道傾角為55176。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可觀測到4 顆以上的衛(wèi)星，并能在衛(wèi)星中預(yù)存導(dǎo)航信息，GPS的衛(wèi)星因?yàn)榇髿饽Σ恋葐栴}；隨著時(shí)間的推移，導(dǎo)航精度會逐漸降低。 GPS有三個工作段：衛(wèi)星段用戶段控制段 衛(wèi)星段衛(wèi)星段是離地球高10900海里軌道上的一群衛(wèi)星。每個衛(wèi)星每12小時(shí)繞地球?yàn)橹行牡能壍擂D(zhuǎn)一圈。共有21個工作衛(wèi)星和三個備用衛(wèi)星。衛(wèi)星連續(xù)發(fā)射帶有導(dǎo)航數(shù)據(jù)、測距碼、和精確時(shí)間的無線電信號。圖如下：（2） （2）用戶段用戶段就是飛機(jī)上的GPS接收組件，它接收衛(wèi)星信號。GPS利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算飛機(jī)的位置。圖如下：（3） （3） 控制段控制段就是地面上的控制和監(jiān)測站，它們連續(xù)地監(jiān)測并跟蹤各個衛(wèi)星，控制段能完成如下工作： 監(jiān)測并修正衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星時(shí)鐘 算出并生成衛(wèi)星導(dǎo)航電文，此電文具有說明衛(wèi)星未來位置更新信息，并收集有所有GPS衛(wèi)星的最新數(shù)據(jù)。 有規(guī)則地不斷更新衛(wèi)星導(dǎo)航電文。 控制段有一個主控站和五個監(jiān)測站，其中三個監(jiān)測站也作數(shù)據(jù)的上行裝載站。 主控站位于美國科羅拉多州的勘探平土，它是GPS的運(yùn)行中心。在主控站有一個原子鐘，此鐘是GPS的基準(zhǔn)。監(jiān)測站每天24小時(shí)跟蹤24顆衛(wèi)星，主控站遠(yuǎn)距離通過在線連接控制著各個監(jiān)測站，這些監(jiān)測站的位置如下： 阿申辛島 科羅拉多州的斯平士 迪亞戈加西阿島 夏威夷 卡瓦加列島監(jiān)測站和飛機(jī)上的接收機(jī)一樣的接收著各個衛(wèi)星的這些信息。監(jiān)測站完成如下工作： 記錄衛(wèi)星時(shí)鐘的精度 向主控站采集并轉(zhuǎn)發(fā)氣象數(shù)據(jù)，例如氣壓、氣溫和露點(diǎn)。主控站用以計(jì)算對流層信號延遲。 對所有可見衛(wèi)星連續(xù)測距，主控站利用此數(shù)據(jù)計(jì)算并預(yù)算衛(wèi)星軌道。主控站借上行裝載站想衛(wèi)星發(fā)送以下數(shù)據(jù)：軌道修正指令，使該衛(wèi)星利用其控制噴射筒修正其軌道。衛(wèi)星導(dǎo)航電文。上行裝載站位置分別在阿申辛島、迪亞戈加西阿島、卡瓦加列島。 （二）地面控制系統(tǒng)地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測站(Monitor Station）、主控制站（Master Monitor Station）、地面天線（Ground Antenna）所組成，主控制站位于美國科羅拉多州春田市（Colorado Spring）。地面控制站負(fù)責(zé)收集由衛(wèi)星傳回之訊息，并計(jì)算衛(wèi)星星歷、相對距離，大氣校正等數(shù)
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