GPS系统导航工作原理

1、GPS系统的组成

　　GPS由三个独立的部分组成：

　　● 空间部分：21颗工作卫星，3颗备用卫星。

　　● 地面支撑系统：1个主控站，3个注入站，5个监测站。

　　● 用户设备部分：接收GPS卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。

　　GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。

　　2、GPS定位原理

　　GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式：

　　上述四个方程式中待测点坐标x、 y、 z 和Vto为未知参数，其中di=c△ti (i=1、2、3、4)。

　　di (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4到接收机之间的距离。

　　△ti (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的信号到达接收机所经历的时间。

　　c为GPS信号的传播速度（即光速）。

　　四个方程式中各个参数意义如下：

　　x、y、z 为待测点坐标的空间直角坐标。

　　xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4在t时刻的空间直角坐标，

　　可由卫星导航电文求得。

　　Vt i (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。

　　Vto为接收机的钟差。

　　由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z 和接收机的钟差Vto 。