GPS 系統(tǒng)主要包括三大部分：地面控制部分、空間部分、用戶設(shè)備部分。三者都有各自獨(dú)立的功能和作用，但又是有機(jī)地配合在一起的彼此缺一不可的整體系統(tǒng)。

1、地面控制部分

GPS 地面控制部分由分布在的若干個(gè)跟蹤站組成的監(jiān)控系統(tǒng)所構(gòu)成，根據(jù)其用的不同，這些跟蹤站又分為主控站、監(jiān)控站和注入站。主控站有1個(gè)，位于美國(guó)科羅拉多的Falcon 空軍基地。它的作用是：

⑴ 根據(jù)各監(jiān)控站對(duì)GPS 的觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星時(shí)鐘改正參數(shù)等，通過注入站注入衛(wèi)星中；

⑵ 對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令；當(dāng)工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時(shí)，調(diào)控備用衛(wèi)星，替代失效的工作衛(wèi)星工作；

⑶ 主控站還具有監(jiān)控站的功能。

監(jiān)控站有5 個(gè)，除了主控站外，其他4 個(gè)分別位于夏威夷、阿松森群島(Ascencion)、迭哥伽西亞(Diego Carcia)和卡瓦加蘭(Kwajalein). 監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號(hào)，監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的工作狀態(tài)。

注入站有3個(gè)，它們分別位于阿松森群、迭哥伽西亞和卡瓦加蘭。注入站的作用是將主控站計(jì)算的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星時(shí)鐘的改正參數(shù)等注入衛(wèi)星中去。地面監(jiān)控系統(tǒng)的另一個(gè)重要作用是確保各顆衛(wèi)星處于同一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)—GPS 時(shí)間系統(tǒng)(GPST),這就需要地面站監(jiān)測(cè)各顆衛(wèi)星的時(shí)間，求出衛(wèi)星鐘差，然后由注入站注入衛(wèi)星，再由衛(wèi)星通過導(dǎo)航電文發(fā)給用戶設(shè)備。

2、空間部分

GPS 空間部分由21 顆工作衛(wèi)星和3 顆在軌備用衛(wèi)星組成，記作(21+3)GPS 星座。24 顆衛(wèi)星均勻分布在6 個(gè)軌道平面內(nèi)，軌道傾角為55°，各個(gè)軌道平面之間的夾角為60°，即軌道的升交點(diǎn)赤經(jīng)各相差60°。每個(gè)軌道平面內(nèi)各顆衛(wèi)星之間的升交角距相差90°。GPS工作衛(wèi)星平均距離地面兩萬多公里，繞地球旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為12 恒星時(shí)。對(duì)于地面觀測(cè)者來說，每天將提前4min 見到同一顆GPS 衛(wèi)星。位于地平線以上的衛(wèi)星顆數(shù)隨著時(shí)間的地點(diǎn)的不同而不同，最少可見到4 顆，最多可見到11 顆。在GPS 導(dǎo)航定位時(shí)，GPS 衛(wèi)星是一個(gè)動(dòng)態(tài)的已知點(diǎn)，為了計(jì)算測(cè)站的三維坐標(biāo)，必須觀測(cè)至少4 顆GPS衛(wèi)星，稱為定位星座。其中，衛(wèi)星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷(描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及其軌道參數(shù))計(jì)算得到的。這4 顆衛(wèi)星在觀測(cè)過程中與測(cè)站所形成的幾何構(gòu)形對(duì)定位精度有一定的影響。若某地某時(shí)，不能測(cè)得精確的點(diǎn)位坐標(biāo)，則這種時(shí)間段叫做“間隙段”。但這種時(shí)間間隙段是很短暫的，并不影響絕大多數(shù)地方的全天候、高精度、連續(xù)實(shí)時(shí)的定位工作。

3、用戶設(shè)備部分

用戶設(shè)備部分要由GPS接收機(jī)和接收機(jī)天線組成。

GPS接收機(jī)的任務(wù)是：按一定衛(wèi)星高度截止角捕獲GPS 衛(wèi)星的信號(hào)，并跟蹤衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)所接收到的GPS 信號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理，以便測(cè)量出GPS 信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時(shí)間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)地計(jì)算出測(cè)站的三維位置、三維速度和時(shí)間。

信息標(biāo)題：GPS 定位系統(tǒng)的組成

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