GPS卫星软件接收机算法研究(4)
制指令；
(2)在卫星上设有微处理机，可进行部分必要的数据处理工作；
(3)通过星载度铯钟和铷钟提供精密的时间标准；并向用户发送定位信息；
在地面监控站发出的指令下，可通过推进器调整卫星的姿态或启用备用卫星。
在卫星大地测量学和大地重力学中，可将卫星作为一个高空观测目标，通过
测定用户接收机到卫星之间的距离或距离差来进行定位；亦可将卫星作为一个传
感器，通过观测卫星运行轨道的摄动，来研究地球重力场的影响和模型。当然，
对于后一种应用，一般要求卫星轨道较低，而GPS卫星的轨道高度平均达20200km，
对地球重力异常的反应灵敏度较低。所以它主要是作为具有精确位置信息的高空
目标，被广泛的用于导航和测量。
2.1.2地面监控部分
GPS卫星的地面监控部分，是由分布在全球的5个地面站组成，如图2-3所
示。其中包括卫星监测站、主控站和信息注入站三大部分。
1.监测站部分
现有5个地面站均具有监测站的功能。监测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、计算机及环境数据传
感器等。对GPS卫星进行连续观测，采集相关数据和监测卫星的工作状况。原子
钟用来提供时间标准，环境传感器用来采集有关气象数据。全部观测资料由计算
机处理后，储存和传送到主控站，用以确定卫星的轨道。2.主控站部分
主控站一个，设在美国本土科罗拉多·斯平士(ColoradoSprings)的联合空
间执行中心CSOC。主控站除协调和管理地面监控系统工作外，其主要任务是:
(1)根据监测站的所有观测资料，计算并编制各卫星的星历、卫星钟差和大
气层的修正参数等，并将其传送到注入站；
(2)可提供全球定位系统的时间基准。各测站和GPS卫星的原子钟，均应与
主控站的原子钟同步，若不同步，则应测出其间的钟差，并把这些钟差信息编入
导航电文，送到注入站；
(3)调整偏离轨道的卫星，当某颗GPS卫星偏离自己的轨道太远时，能够对
它进行轨道修正，使之沿预定的轨道运行；
(4)必要时可启用备用卫星，代替失效的工作卫星。
3.注入站
注入站有三个，分别设在印度洋的迭哥加西亚(DiegoGarcia)、南大西洋
的阿松森岛(Ascencion)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、导航电文和其他控制
指令信息等，注入到相应卫星的存储系统，并能检测注入信息的正确性。
在GPS的地面监控部分中，除主控站外均无人值守。各站间用通讯网络联系，
在原子钟和计算机的驱动和精确控制下，实现了各项工作的自动化和标准化。
2.1.3用户设备部分
GPS的空间部分和地面监控部分，是用户应用该系统进行定位的基础，用户
只有利用用户设备，才能实现应用GPS定位的目的。
根据GPS用户的不同要求，所需的接收设备各异，但其主要任务是接收卫星
发射的信息。随着GPS定位技术的迅速发展和应用领域的扩大，许多国家都在研
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。
用户设备主要由GPS接收机硬件和数据处理软件，以及微处理机和终端设备
组成；而GPS接收机的硬件，一般包括主机、天线和电源，主要功能是接收GPS
卫星发射的信号，以获得必要的导航和定位信息及观测量，并经简单数据处理而