熊 别,张清明,汪小雷

(中国水利水电第五工程局有限公司第五分局,成都,610225)

1 GPS测量技术的发展

1.1 GPS系统的建立

1973年12月,美国国防部批准陆、海、空三军联合研制新的卫星导航系统NAVSTAR/GPS,全称“NavigationSatelliteTimingandRaning/GlobalPositioningSystem”,其意为“卫星测时测距导航/全球定位系统”,简称GPS系统。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统,具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能,能为用户提供精密的三维坐标、速度和时间。自1974年以来,GPS计划经历了方案论证(1974～1978年),系统论证(1979～1987年),生产实验(1988～1993年)三个阶段。整个系统分为卫星星座、地面控制和监测站、用户设备三大部分,GPS系统由此为基础改建而成。

1.2 GPS系统的组成

GPS系统包括空间部分(GPS卫星星座)、地面控制部分(地面监控系统)和用户部分(GPS信号接收机)。

1.2.1 空间部分。由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成,分布在6个倾角为55°的轨道上绕地球运行,能使全球任何地方、任何时间都可以观测到四颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图形(DOP),从而提供了在时间上连续的全球导航能力。

1.2.2 地面控制部分。由分布在全球的若干个跟踪站所组成的监控系统构成,包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。主控站对地面监控部分实行全面控制,收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据,利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值。注入站是在每颗卫星运行至上空时,把导航数据及主控站的指令注入到卫星。监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机,能取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。……