图2-1  GPS卫星星座

GPS系统中，卫星的作用是：①向用户发射导航定位信息：L1（19cm）和L2（24cm），D（t）码和伪随机码（PRN），C/A码P码；②接收地面注入站的导航电文和其他有用信息并发给地面用户；③接收调整指令，及时纠正运行中出现的偏差或使用备用卫星。卫星定位的成功主要取于高精度、稳定度的频率标准，因此高精度的时钟、导航电文存储器和接收机以及微处理机是其核心部件。

（2）地面监测和控制系统

GPS卫星工作时的地面监控系统如图1-2:1个主控站（位于美国的本土科罗拉多）、3个注入站（位于大西洋的阿森松岛、印度洋的迪戈加西亚岛及太平洋的卡瓦加兰）；5个监测站包括了（1个主控站+3个注入站+夏威夷）。

地面监控系统作用:①测量卫星的位置。卫星的位置都可以根据描述卫星运动的相关参数计算得到。②监视和控制卫星的状态。因为GPS卫星星历都是由地面监控系统发出的，所以卫星上发生的任何情况，都可以通过地面设备检测到。③保持各卫星都能处于GPS时间系统。通过地面站监测得到各颗卫星的时间，接着求得钟差，然后卫星从地面注入站获得，最后卫星通过导航电文传给用户设备。

图2-2 地面监控系统框图

（3）GPS信号接收机

GPS信号接收机包括天线、主机和电源三部分。它的主要任务是:当GPS卫星刚被用户观察到时，接收机能够捕捉到待测卫星的信号（信号是按一定卫星高度截止角所选择的），并跟踪这些卫星的运行；接着根据情况变换、放大或其它操作来处理这些接收来的信号，使得信号到达接收机的传播时间容易测量出来，然后提取出其中的导航文件，最后GPS接收机自身的三维位置、速度以及时间就能被立刻计算出来了[27]。一个完整GPS信号用户设备，一个功能较强的机内软件和一个功能较多的处理测量数据的软件包是必不可少的。

2。1。2 北斗导航系统的组成

北斗导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是我国自主研发和制造的全球卫星导航系统，使得中国从此在这一领域也有一席之地。其主要特点是设备简单和卫星数目少，更特别的是其能与通信相联系，使得交流更加方便。北斗导航系统的构成与GPS类似，主要是由空间部分、地面控制部分以及用户接收部分构成。

（1）空间部分

由2颗地球同步卫星和1颗在轨道上的备用卫星组成，2颗卫星分别定位于东经80°和140°赤道的上空，另一颗备份卫星在东经110。5°，是用来接替某失效的工作卫星。

（2）地面控制部分

多个监测站和1个中心站构成了地面监控系统。中心站可以进行卫星定轨和确定用户的位置，还有跟交换用户相关星历信息和校正电离层误差等作用。

（3）用户接收部分

即用来定位的北斗导航定位接收机。功能大致有4种:基本的导航定位即与其他用户端互传信息、采集水文、环境监测等数据及互通信息、能提供十纳秒级时间同步精度和指挥下属北斗接收机工作。

2。2 时间系统基准统一

不管是GPS还是北斗定位，其利用的卫星都是高速运转的，即它的速度和位置都在不停的变化，而在卫星定轨时的时刻要求相当精确。理论上，一个周期运动，只要满足运动是不间断的、周期是不变的以及可观测的条件，都可以称其为时间尺度，但在实践中，由于所选择的周期运动情况不尽相同，便会产生不同的时间系统。文献综述