本文档旨在让潜在用户了解 Navstar 全球定位系统 (GPS) 的基本原理以及 GPS 用户设备 (UE) 套件的使用。UE 套件安装的候选主机车辆 (HV) 包括目前采用各种导航系统的地面、海上、空中和太空平台。GPS UE 套件设计足够灵活,可以与大多数现有导航系统集成。在某些情况下,UE 套件集成方法只需要与 HV 进行机械和电力接口,从而提供 GPS 独立操作。在其他情况下,更复杂的集成将基于 GPS 与现有导航传感器和显示仪器的协同混合提供极其准确和可靠的导航功能。
1-1 Navstar GPS 主要部分.................................................................................................................1-1 1-2 GPS 卫星星座....................................................................................................................1-3 1-3 GPS 控制部分位置.................................................................................................................1-4 1-4 监测站和地面天线.......................................................................................................1-5 1-5 导航信息....................................................................................................................1-8 1-6 卫星信号调制....................................................................................................................1-9 1-7 GPS 信号频谱....................................................................................................................1-10 1-8 扩频生成和重建....................................................................................................1-11 1-9 通用 GPS 接收器跟踪系统....................................................................................................1-12 1-10 GPS 接收器操作理论....................................................................................................1-16 2-1 模拟 GPS 接收器架构.....................................................................................................2-7 2-2 数字 GPS 接收器架构............................................................................................................
本文档旨在让潜在用户了解 Navstar 全球定位系统 (GPS) 的基本原理以及 GPS 用户设备 (UE) 套件的使用。UE 套件安装的候选主机车辆 (HV) 包括目前采用各种导航系统的地面、海上、空中和太空平台。GPS UE 套件设计足够灵活,可以与大多数现有导航系统集成。在某些情况下,UE 套件集成方法只需要与 HV 进行机械和电力接口,从而提供 GPS 独立操作。在其他情况下,更复杂的集成将基于 GPS 与现有导航传感器和显示仪器的协同混合提供极其准确和可靠的导航功能。
nAVStAr 1 全球定位系统 (GpS) 是第一个卫星导航系统,它使用户能够在十亿分之一秒内精确确定三维位置和时间,从概念发展为全面运作的系统仅用了二十多年时间。但这并不意味着推销这个想法很容易。早在 1969-1970 年,航空航天公司总裁兼 GpS 先驱伊万·盖廷就曾向理查德·尼克松总统的科学顾问李·杜布里奇建议成立一个总统委员会来审查卫星导航应如何进行,因为有太多的潜在用户。经过数周的思考,杜布里奇得出结论,执行盖廷的提议太难了。他告诉盖廷,“涉及的人太多,官僚机构太多,政治太多,机构太多。为什么不像我们以前那样让空军开发它呢?” 2
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(0921)导航卫星授时和测距 (NAVSTAR) 全球定位系统 (GPS) 项目涵盖了海军为应对日益增长的 GPS 导航威胁所做的努力,通过在所有海军平台类型上部署新的 GPS 接收器、抗干扰 (AJ) 天线和保证位置导航和授时 (A-PNT) 技术。NAVSTAR GPS 是一组 A-PNT 系统,可为授权用户提供安全、全球、全天候、三维位置、速度和精确时间数据。NAVSTAR GPS 为空中和海上领域独立和网络架构中的指挥、控制、通信、计算机、情报、监视和侦察 (C4ISR) 和作战系统提供 A-PNT 功能。该项目由四项不同的工作组成:海上导航战 (NAVWAR)、基于 GPS 的定位、导航和授时 (PNT) 服务 (GPNTS)、空中导航战 (NAVWAR) 和 GPS 现代化。海上导航战为水面平台提供 AJ 天线,GPNTS 为水面平台提供 GPS 接收器和 A-PNT 技术,空中导航战为空中平台提供 AJ 天线,GPS 现代化为空中平台提供 GPS 接收器。研究、开发、测试和评估 (RDT&E) 资金用于执行所有非经常性 GPS 水面舰艇、潜艇和飞机开发、集成和测试工作,以支持 NAVSTAR GPS。
激光还有一种不太为人所知的应用是卫星激光测距。在本月的专栏中,来自马里兰州格林贝尔特 NASA 戈达德太空飞行中心 (GSFC) 陆地物理实验室 (LTP) 的 John Degnan 和 Erri cos Pavlis 向我们介绍了卫星激光测距,并描述了利用该技术追踪两颗 Navstar GPS 卫星的努力。Degnan 博士是 LTP 的空间大地测量和测高项目办公室负责人。他自 1964 年起就受雇于 GSFC,当时作为德雷塞尔大学的实习生,他参加了对 Beacon Explorer B 卫星的首次激光测距实验。Pavlis 博士是 LTP 的高级大地测量学家,隶属于马里兰大学天文系。他的研究兴趣包括卫星轨道动力学和空间大地测量数据分析。
美国海岸警卫队导航信息服务 (NIS) 由 USCG 导航中心运营,每周 7 天、每天 24 小时都有工作人员值班。NIS 提供有关 GPS 和 DGPS 当前运行状态、有效政策和一般信息的信息。NIS 还传播安全广播 (BNM)、当地航海通告 (LNM) 和最新的 Navstar 用户通告 (NANU)。可以通过 USCG 导航中心网站的电子邮件订阅获取 NANU 通知:https://www.navcen.uscg.gov/?Do=constellationStatus。此外,NIS 还会调查所有有关 GPS、DGPS 或 AIS 服务退化或丢失的报告。鼓励用户通过以下方式向 NIS 报告所有无线电导航服务的退化或丢失情况:电话:(703) 313-5900,邮件至:tis-sg-nisws@uscg.mil,或通过互联网:https://www.navcen.uscg.gov。