基于GPS模块的数据采集系统的设计+单片机源程序(3)
1.1.2 地面监控部分
GPS 的地面监控部分目前主要由分布在全球的 5 个地面站所组成，其中包括卫星监测站、主控站和信息注入站。[2]
（1）监测站
现有5个地面站均具有监测站的功能。
监控站是在主控站直接控制下的数据自动采集中心。站内设有双频GPS接收机、高精度原子钟、计算机各一台和若干台环境数据传感器。接收器对GPS卫星进行连续观测，以采集数据和监视卫星的工作状况。原于钟提供时间标准，而环境传感器收集有关当地的气象数据。所有观测资料内计算机进行初步处理并存储和传送到主控站，用以确定卫星的精密轨道。[3]
（2）主控站
主控站一个，设在科罗拉多(Colorado Springs)。主控站除协调和管理所有地面监控系统的工作外，其主要任务是：
根据本站和其它监测站的所有观测资料推算编制各卫星的星历、卫星钟差和大气层的修正参数等，并把这些数据传递到注入站。
提供全球定位系统的时间基准。各监测站和GPS卫星的原子钟应与主控站的原子同步或测出其间的差，并把这些钟差信息编入导航电文送到注入站。
调整偏离轨道的卫星，使之沿预定的轨道远行。
启用备用卫星以代替失效的工作卫星。[3]
（3）注入站
注入站现有3个，分别设在印度洋的迭哥加西亚(Diego Garcia)，南大西洋的阿松森岛(Asencion)和南太平洋的卡瓦加兰(Kwajalein)。注入站的主要设备包括一台直径为 3.6m 的天线、一台 C 波段发射机和一台计算机。其主要任务是在主控站的控制下，将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等注入到相应卫星的存储系统，并监测注入信息的正确性。
整个GPS的地面监控部分，除主控站外均无人值守。各站间用现代化的通讯系统联系起来，在原子钟和计算机的驱动和精确控制下，各项工作实现了高度的自动化和标准化。[3]
为了提高GPS卫星的定轨精度，当系统建成后将会适当增加监测站的数量并改善其在全球的分布。[3]
1.1.3 用户设备部分
全球定位系统的空间部分和地面监控部分，是用户广泛应用该系统进行导航和定位的基础，而用户只有通过用户设备，才能实现应用GPS导航和定位的目的。
用户设备的主要任务是接收GP5卫星发射的信号，以获得必要的导航和定位信息及观测量，并经数据处理顺完成导航和定位工作。
根据GPS用户的不同要求，所需的接收设备各异。随着GPS定位技术的迅速发展和应用领域的日益扩大，许多国家都在积极研制、开发适用于不同要求的GPS接收机及相应的数据处理软件。[4]
1.2 GPS 定位的基本方法
GPS 定位采用空间被动式测量原理，即在测站上安置 GPS 用户接收系统，以各种可能的方式接收GPS卫星系统发送的各类信号，由计算机求解站星关系和测站点的三文坐标。[5]
由于对GPS信号观测的不同，GPS定位的基本方法有以下几种：
伪距测量
载波相位测量
多普勒测量
卫星射电干涉测量
为了精密定位，一台GPS接收机往往不是单纯采用一种测量方式，而是以某种方式为主，并辅以其他方法。[5]
目前，全球定位系统已广泛应用于军事和民用等众多领域中。GPS 技术按待定点的状态分为静态定位和动态定位两大类。静态定位是指待定点的位置在观测过程中固定不变，如GPS在大地测量中的应用。动态定位是指待定点在运动载体上，在观测过程中是变化的，如GPS在船舶导航中的应用。静态相对定位的精度一般在几毫米到几厘米范围内，动态相对定位的精度一般在几厘米到几米范围内。对GPS信号的处理从时间上划分为实时处理及后处理。实时处理就是一边接收卫星信号一边进行计算，获得目前所处的位置、速度及时间等信息；后处理是指把卫星信号记录在一定的介质上，回到室内统一进行数据处理。一般来说，静态定位用户多采用后处理，动态定位用户采用实时处理或后处理。[5]