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號到達(dá)接收機(jī)的時間。
每個衛(wèi)星上有一個原子鐘保持著精確的時間，所有衛(wèi)星上的時間
其精確度相當(dāng)。飛機(jī)上的接收機(jī)也有一個內(nèi)部時鐘，但不是原子鐘，
并不很精確。因此，接收機(jī)的時間要像衛(wèi)星同樣的精確是不可能的。
假設(shè)接收機(jī)內(nèi)部時鐘的偏差為（△tBIAS），而△tBIAS 是未知數(shù)，
必須在接收機(jī)中算出。此△tBIAS 就是接收機(jī)時間和GPS 時間之間
的差值。
為了計(jì)算飛機(jī)位置（緯度、經(jīng)度和高度）以及時間偏差△tBIAS，
接收機(jī)必須知道至少4 顆衛(wèi)星的位置，接收機(jī)應(yīng)同時測量對4 顆衛(wèi)星
的距離，然后利用4 個距離方程解出4 個未知數(shù)，即解出：
－ 緯度
－ 經(jīng)度
－ 高度
－ △tBIAS
GPS 時間
所有衛(wèi)星上的時間都應(yīng)和世界協(xié)調(diào)時（UTC）同步。衛(wèi)星上將
此時間發(fā)送給接收機(jī)。衛(wèi)星上的UTC 的精度約為100 納秒。接收機(jī)
按ARINC 429 格式發(fā)送UTC 數(shù)據(jù)，接收機(jī)也非常精確地每秒鐘發(fā)
送出一個時間標(biāo)記。
34—58—00—009 Rev 2 02/11/1997
有效性
YE201 34—58—00
GPS － 工作原理－ 2
測距
GPS 時間
距離2
距離4
距離1
距離3
時間差
GPS 時間
34—58—00—009 Rev 2 08/06/1996
有效性
YE201 34—58—00
GPS — 工作原理— 3
空白頁
34—58—00—010 Rev 4 02/20/1998
有效性
YE201 34—58—00
GPS — 工作原理— 3
GPS 工作方式
GPS 有三種工作方式，即：
－ 捕獲方式
－ 導(dǎo)航方式
－ 高度支助方式
－ 懸掛方式
捕獲方式
GPS 接收機(jī)尋找并鎖定著一些衛(wèi)星的信號上。GPS 在開始計(jì)算
GPS 數(shù)據(jù)前必須找到至少4 顆衛(wèi)星。GPS 還從大氣數(shù)據(jù)慣性基準(zhǔn)系
統(tǒng)（ADIRS）獲得數(shù)據(jù)，在捕獲方式時GPS 將利用這些從ADIRS
來的如下數(shù)據(jù)：
－ 位置
－ 高度
GPS 利用這些數(shù)據(jù)和內(nèi)部數(shù)據(jù)庫計(jì)算飛機(jī)在現(xiàn)在位置下哪些衛(wèi)
星可用。有了這些數(shù)據(jù)GPS 可以較快地進(jìn)入導(dǎo)航方式。
如果沒有ADIRS 數(shù)據(jù)可用，GPS 仍能捕獲衛(wèi)星信號，因?yàn)樗��?br /> 搜尋所有的衛(wèi)星，所以捕獲方式的時間加長了。當(dāng)GPS 找到所有這
些衛(wèi)星后計(jì)算那幾個能用。
當(dāng)ADIRS 數(shù)據(jù)可用時，捕獲衛(wèi)星信號所需時間約75 秒；當(dāng)
ADIRS 不能提供數(shù)據(jù)時，GPS 就需約4 分鐘（最大10 分鐘）的捕獲
衛(wèi)星時間。
導(dǎo)航方式
當(dāng)GPS 捕獲并鎖定了至少4 顆衛(wèi)星的信號后進(jìn)入導(dǎo)航方式，在
導(dǎo)航方式時它計(jì)算GPS 數(shù)據(jù)。
高度支助方式
當(dāng)4 顆衛(wèi)星可用時，GPS 存貯ADIRS 的慣性高度和GPS 高度
之間的差值。
保存此高度差值是為了當(dāng)只有3 顆衛(wèi)星可用時，可以估計(jì)出GPS
高度。
在高度支助方式下，GPS 將從ADIRS 得到的飛機(jī)高度加上地球
半徑的長度作為第4 個數(shù)據(jù)。
只有在下列三個條件成立下，GPS 進(jìn)入高度支助方式：
－ GPS 已在導(dǎo)航方式
－ 只有3 顆衛(wèi)星可用，并且對定位有較好的幾何位置關(guān)系
－ 在GPS 存貯器內(nèi)存貯著慣性高度和GPS 高度之間的差
值
當(dāng)?shù)? 個衛(wèi)星重新在視野中見到后，GPS 重新恢復(fù)正常工作。
34—58—00—010 Rev 4 02/20/1998
有效性
YE201 34—58—00
懸掛方式
當(dāng)衛(wèi)星信號的覆蓋變壞，在一個短時間（少于30 秒）內(nèi)GPS
進(jìn)入懸掛方式。覆蓋變壞的例子如，雖然原有4 顆衛(wèi)星的信號可用，
但由于飛機(jī)傾斜后丟失了某些衛(wèi)星信號的接收。
在懸掛方式，GPS 接受從ADIRU 送來的慣性高度、航跡角、地
速等數(shù)據(jù)。GPS 利用這些數(shù)據(jù)使得重新達(dá)到好的衛(wèi)星信號覆蓋時，
可以加快使GPS 恢復(fù)到導(dǎo)航方式。在懸掛方式時GPS 的輸出為“無
計(jì)算數(shù)據(jù)（NCD）”。
如果在30 秒以上，GPS 不能跟蹤衛(wèi)星，則GPS 返回到捕獲方
式。
GPS 頻率
衛(wèi)星向飛機(jī)發(fā)射L1（1575.42 MHz）和L2（1227.6 MHz）兩種
頻率的信號，而衛(wèi)星向地面監(jiān)測站發(fā)射的衛(wèi)星狀態(tài)數(shù)據(jù)的下行鏈頻率
為1783.74 MHz。而上行裝載站向衛(wèi)星發(fā)射信息的頻率為2227.5
MHz。
自治完好性極限
GPS 接收機(jī)具有接收機(jī)自治式完好性監(jiān)測（RAIM）功能。RAEM
對衛(wèi)星的工作狀態(tài)進(jìn)近監(jiān)測，即監(jiān)測GPS 接收機(jī)用以計(jì)算數(shù)據(jù)的那
些衛(wèi)星狀態(tài)。RAIM 功能的輸出是對GPS 位置誤差的估值。自治完
好性監(jiān)測值送給FMC，F(xiàn)MC 利用此自治完好性監(jiān)測數(shù)據(jù)決定GPS
數(shù)據(jù)是否能用于導(dǎo)航。
GPS 算出值：
－ 緯度
－ 經(jīng)度
－ 高度
－ 世界協(xié)調(diào)時（UTC）
－ 日期
－ 北/南飛行速度
－ 西/東飛行速度
－ 垂直速度
－ 航跡角
－ 自治完好性極限
－ GPS 工作狀態(tài)
34—58—00—010 Rev 4 02/20/1998
有效性
YE201 34—58—00
GPS — 工作原理— 3
GPS 方式
飛機(jī)高度
距離2
距離3
距離1
距離4
地球
半徑
電源接通
捕獲方式
導(dǎo)航方式
懸掛方式
高度支助方式
見到
4 個衛(wèi)星
嗎？
衛(wèi)星
覆蓋
不好嗎？
只有
3 個衛(wèi)星
嗎？
見到
4 個衛(wèi)星
嗎？
已過
30 秒了
嗎？
衛(wèi)星
覆蓋
不好嗎？
見到
4 個衛(wèi)星
嗎？
高度支助方式
34—58—00—010 Rev 4 02/19/1997
有效性
YE201 34—58—00
GPS — 功能說明
電源
從115 伏交流輸入形成各種供應(yīng)多模式接收機(jī)（MMR）的直流
電。
衛(wèi)星信號處理
GPS 天線首先將衛(wèi)星信號放大然后送給MMR，在MMR 中的
　
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