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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(hào)上。GPS 在開(kāi)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(shí)GPS 將利用這些從ADIRS 來(lái)
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(kù)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(méi)有ADIRS 數(shù)據(jù)可用，GPS 仍能捕獲衛(wèi)星信號(hào)，因?yàn)樗��?br /> 搜尋所有的衛(wèi)星，所以捕獲方式的時(shí)間加長(zhǎng)了。當(dāng)GPS 找到所有這
些衛(wèi)星后計(jì)算那幾個(gè)能用。
當(dāng)ADIRS 數(shù)據(jù)可用時(shí)，捕獲衛(wèi)星信號(hào)所需時(shí)間約75 秒；當(dāng)
ADIRS 不能提供數(shù)據(jù)時(shí)，GPS 就需約4 分鐘（最大10 分鐘）的捕獲
衛(wèi)星時(shí)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(hào)后進(jìn)入導(dǎo)航方式，在
導(dǎo)航方式時(shí)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(shí)，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(shí)，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(zhǎng)度作為第4 個(gè)數(shù)據(jù)。
只有在下列三個(gè)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(duì)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(gè)衛(wèi)星重新在視野中見(jiàn)到后，GPS 重新恢復(fù)正常工作。
34—58—00—010 Rev 4 02/20/1998
737—600/700/800/900 訓(xùn)練手冊(cè)
有效性
YE201 — 28 — 34—58—00
專利（C） 版權(quán)所有—詳細(xì)參見(jiàn)標(biāo)題頁(yè)
懸掛方式
當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)的覆蓋變壞，在一個(gè)短時(shí)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(hào)可用，但
由于飛機(jī)傾斜后丟失了某些衛(wèi)星信號(hào)的接收。
在懸掛方式，GPS 接受從ADIRU 送來(lái)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(hào)覆蓋時(shí)，可
以加快使GPS 恢復(fù)到導(dǎo)航方式。在懸掛方式時(shí)GPS 的輸出為“無(wú)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(hào)，而衛(wèi)星向地面監(jiān)測(cè)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(cè)（RAIM）功能。RAEM
對(duì)衛(wèi)星的工作狀態(tài)進(jìn)近監(jiān)測(cè)，即監(jiān)測(cè)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(duì)GPS 位置誤差的估值。自治完
好性監(jiān)測(cè)值送給FMC，F(xiàn)MC 利用此自治完好性監(jiān)測(cè)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(shí)（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)
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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(jiàn)到
4 個(gè)衛(wèi)星
嗎？
衛(wèi)星
覆蓋
不好嗎？
只有
3 個(gè)衛(wèi)星
嗎？
見(jiàn)到
4 個(gè)衛(wèi)星
嗎？
已過(guò)
30 秒了
嗎？
衛(wèi)星
覆蓋
不好嗎？
見(jiàn)到
4 個(gè)衛(wèi)星
嗎？
高度支助方式
34—58—00—010 Rev 4 02/19/1997
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GPS — 功能說(shuō)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(hào)處理
GPS 天線首先將衛(wèi)星信號(hào)放大然后送給MMR，在MMR 中的低
噪放大器（LNA）將從天線送來(lái)的衛(wèi)星信號(hào)放大，檢波后送給模數(shù)轉(zhuǎn)
換器（A/D），A/D 將數(shù)字信號(hào)送給微處理器，微處理器計(jì)算飛機(jī)位
置和其他GPS 數(shù)據(jù)。GPS 數(shù)據(jù)輸給下列組件：
－ 近地警告系統(tǒng)（GPWS）
－ 時(shí)鐘
－ 飛行管理計(jì)算機(jī)（FMC—1）
IRS 主提醒組件接收從1 號(hào)和2 號(hào)GPS 系統(tǒng)送來(lái)的數(shù)字故障數(shù)
據(jù)。
輸入
ADIRU 將慣性基準(zhǔn)數(shù)據(jù)通過(guò)4 號(hào)輸出總線送來(lái)供初始化用。
程序銷(xiāo)釘用作ARINC 429 數(shù)據(jù)的源宿識(shí)別碼告訴MMR 的位置
（即1 號(hào)或2 號(hào)）。
34—58—00—011 Rev 5 02/01/2001
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此時(shí)不用
此時(shí)不用
GPS 數(shù)據(jù)
（去時(shí)鐘和近地警
告計(jì)算機(jī)）
GPS 數(shù)據(jù)
（去1 號(hào)FMC 和
IRS 主提醒警告器）
模數(shù)
變換
電源
低噪
放大器
本振
離散接口
接收器
微
處
理
器
程序銷(xiāo)釘
　
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航空翻譯 www.aviation.cn
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