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全球定位系统（GPS) |
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| 太空卫星在运行时，每时刻都有一个坐标值来代表其所在位置，接收机所在
的位置坐标即需要知道的位置，太空卫星的讯息在传送过程中需要的时间可经由
比对卫星时钟与接收机内的时钟计算出来，将时间差乘以电波传送速度就可计算
出太空卫星与使用者接收机间的距离，根据三角向量关系来列出一个相关的方程 式。 |
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按此原理，我们接收到第三卫星后可计算出平面坐标(经纬度)值，接收到第
四颗则加上高程值，五颗以上更可提高准确度，这就是 GPS的基本定位原理。 |
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GPS系统包括三大部分：空间部分—GPS卫星星座；地面控制部分—地面监控系统；
用户设备部分—GPS信号接收机。 |
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| GPS的空间部分是由24
颗工作卫星组成,它位于距地表20200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗)
,轨道倾角为55°。此外,还有4 颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4
颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图像。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。 |
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| 地面控制部分由一个主控站,5个全球监测站和3个地面控制站组成。监测
站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。监测站将取得
的卫星观测数据,包括电离层和气象数据,经过初步处理后,传送到主控站。主控
站从各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3
个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时,把这些导航数据及主控站 指令注入到卫星。 |
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| 用户设备部分即GPS
信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截
止角所选择的待测卫星,并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信
号后,即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参
数等数据。根据这些数据,接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定
位计算,计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机 硬件和机内软件以及GPS
数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。 |
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| 全球定位系统的主要特点：(1)全天候；(2)
全球覆盖；(3)三维定速定时高 精度；(4)快速省时高效率：(5)应用广泛多功能。 |
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全球定位系统的主要用途：(1)陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、
大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、 市
政规划控制等；(2)海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与
导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测
等；(3)航空航天应用，包括飞机导航、航空遥 感姿态控制、低轨卫星定轨、导
弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。 |
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GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。 |
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卫星通信是地球上的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信的特点是:通信范围大;只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内,从任何两点之间都可进行通信;不易受陆地灾害的影响;只要设置地球站电路即可开通;同时可在多处接收,能经济地实现广播、多址通信;电路设置非常灵活,可随时分散过于集中的话务量;同一信道可用于不同方向或不同区间。 |
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卫星在空中起中继站的作用,即把地球站发上来的电磁波放大后再反送回另一地球站。地球站则是卫星系统形成的链路。由于静止卫星在赤道上空3600千米,它绕地球一周时间恰好与地球自转一周(23小时56分4秒)一致,从地面看上去如同静止不动一样。三颗相距120度的卫星就能覆盖整个赤道圆周。故卫星通信易于实现越洋和洲际通信。最适合卫星通信的频率是1——10GHz频段,即微波频段、为了满足越来越多的需求,已开始研究应用新的频段,12GHz,14GHz,20GHz及30GHz。 |
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在微波频带,整个通信卫星的工作频带约有50OMHz宽度,为了便于放大和发射及减少变调干扰,一般在卫星上设置若干个转发器。每个转发器的工作频带宽度为36MHz或72MHL目前的卫星通信多采用频分多址技术,不同的地球站占用不同的频率,即采用不同的载波。它对于点对点大容量的通信比较适合。近年来,已逐渐采用时分多址技术,即每一地球站占用同一频带,但占用不同的时隙,它比频分多址有一系列优点,如不会产生互调干扰,不需用上下变频把各地球站信号分开,适合数字通信,可根据业务量的变化按需分配,可采用数字话音插空等新技术,使容量增加5倍。另一种多址技术使码分多址(CDMA),即不同的地球站占用同一频率和同一时间,但有不同的随机码来区分不同的地址。它采用了扩展频谱通信技术,具有抗干扰能力强,有较好的保密通信能力,可灵活调度话路等优点。其缺点使频谱利用率较低。它比较适合于容量小,分布广,有一定保密要求的系统使用。 |
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| 无线电干涉仪系统 |
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利用相位比较技术测量飞行器运动轨迹参数的无线电测量系统。由相距一定距离的两个地面接收天线，组成长度为nλ（n一般是整数，λ是无线电信号的波长）的基线，接收来自同一目标的无线电信号，并测出这个信号到达两个天线的相位差或时间差，由相位差或时间差可以算出目标方向与基线之间的夹角或这个夹角的余弦(称为方向余弦)。方向余弦与辐射源至每一天线的路径长度之差成比例，所以这种系统实质上是距离差测量系统。 |
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两个天线接收由辐射源发出并有测距信号调制的载波信号，比较测距信号的相位即可得到距离差数据。测量两天线接收载波信号的多普勒频移之差，可获得距离差变化率，从而得到速度数据。利用无线电干涉仪系统测定目标的位置（或轨道）参数时，通常需要用两对以上的天线测量目标的两个以上的方向余弦，或者三个以上的距离差（或距离和）数据。这些天线的分布形式通常为两条基线正交或小于90°，即两条基线相互垂直等分的X型或两条基线垂直的L型，基线长度比天线到目标的距离要短。无线电干涉仪系统具有测量精度高，抗干扰性强等优点。 |
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无线电干涉仪系统有广泛的用途，已应用于火箭弹道的精确测量、航天器的定轨、船舶和飞机的导航、大地测量、射电天文等方面。
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| SCR： 单通道接收器 |
| RFPN: 射频预处理网络 |
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| 无线电信标机 |
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在地面台站或飞行器中提供自身位置信息的无线电电子设备。它由振荡器、发射机、发射天线和附加设备组成。飞行器上装设的无线电信标机的主要用途是：①地面台站接收飞行器发射的信标信号能及时发现飞行器，测定其相对于地面台站的方位角或俯仰角，还可用来引导其他设备的天线，使其对准飞行目标；②采用频率稳定度很高的信标机时，地面台站接收到的信标频率减去标称的信标频率可得出飞行器运动产生的多普勒频率，从而测出飞行器相对于地面台站的径向速度（见多普勒测速系统）；③返回型航天器中的信标机能向搜寻设备提供回收物体位置的信息；④在某些飞行器的信标载频上调制有反映飞行器状况的遥测信息，还可以调制识别标记。信标机与转发器的主要区别是：前者主动地发射信标信号，而且只发射不接收，信息传输为单向性；后者接收由地球站发来的信号，并经变频、放大和信号处理，故信息传输具有双向性。与反射式雷达相比，信标跟踪的作用距离远，信号稳定，并且没有雷达的假目标回波干扰。 |
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