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號到達接收機的時間。
每個衛星上有一個原子鐘保持著精確的時間，所有衛星上的時間
其精確度相當。飛機上的接收機也有一個內部時鐘，但不是原子鐘，
并不很精確。因此，接收機的時間要像衛星同樣的精確是不可能的。
假設接收機內部時鐘的偏差為（△tBIAS），而△tBIAS 是未知數，
必須在接收機中算出。此△tBIAS 就是接收機時間和GPS 時間之間
的差值。
為了計算飛機位置（緯度、經度和高度）以及時間偏差△tBIAS，
接收機必須知道至少4 顆衛星的位置，接收機應同時測量對4 顆衛星
的距離，然后利用4 個距離方程解出4 個未知數，即解出：
－ 緯度
－ 經度
－ 高度
－ △tBIAS
GPS 時間
所有衛星上的時間都應和世界協調時（UTC）同步。衛星上將
此時間發送給接收機。衛星上的UTC 的精度約為100 納秒。接收機
按ARINC 429 格式發送UTC 數據，接收機也非常精確地每秒鐘發
送出一個時間標記。
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
－ 導航方式
－ 高度支助方式
－ 懸掛方式
捕獲方式
GPS 接收機尋找并鎖定著一些衛星的信號上。GPS 在開始計算
GPS 數據前必須找到至少4 顆衛星。GPS 還從大氣數據慣性基準系
統（ADIRS）獲得數據，在捕獲方式時GPS 將利用這些從ADIRS
來的如下數據：
－ 位置
－ 高度
GPS 利用這些數據和內部數據庫計算飛機在現在位置下哪些衛
星可用。有了這些數據GPS 可以較快地進入導航方式。
如果沒有ADIRS 數據可用，GPS 仍能捕獲衛星信號，因為它要
搜尋所有的衛星，所以捕獲方式的時間加長了。當GPS 找到所有這
些衛星后計算那幾個能用。
當ADIRS 數據可用時，捕獲衛星信號所需時間約75 秒；當
ADIRS 不能提供數據時，GPS 就需約4 分鐘（最大10 分鐘）的捕獲
衛星時間。
導航方式
當GPS 捕獲并鎖定了至少4 顆衛星的信號后進入導航方式，在
導航方式時它計算GPS 數據。
高度支助方式
當4 顆衛星可用時，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只有3 顆衛星可用時，可以估計出GPS
高度。
在高度支助方式下，GPS 將從ADIRS 得到的飛機高度加上地球
半徑的長度作為第4 個數據。
只有在下列三個條件成立下，GPS 進入高度支助方式：
－ GPS 已在導航方式
－ 只有3 顆衛星可用，并且對定位有較好的幾何位置關系
－ 在GPS 存貯器內存貯著慣性高度和GPS 高度之間的差
值
當第4 個衛星重新在視野中見到后，GPS 重新恢復正常工作。
34—58—00—010 Rev 4 02/20/1998
有效性
YE201 34—58—00
懸掛方式
當衛星信號的覆蓋變壞，在一個短時間（少于30 秒）內GPS
進入懸掛方式。覆蓋變壞的例子如，雖然原有4 顆衛星的信號可用，
但由于飛機傾斜后丟失了某些衛星信號的接收。
在懸掛方式，GPS 接受從ADIRU 送來的慣性高度、航跡角、地
速等數據。GPS 利用這些數據使得重新達到好的衛星信號覆蓋時，
可以加快使GPS 恢復到導航方式。在懸掛方式時GPS 的輸出為“無
計算數據（NCD）”。
如果在30 秒以上，GPS 不能跟蹤衛星，則GPS 返回到捕獲方
式。
GPS 頻率
衛星向飛機發射L1（1575.42 MHz）和L2（1227.6 MHz）兩種
頻率的信號，而衛星向地面監測站發射的衛星狀態數據的下行鏈頻率
為1783.74 MHz。而上行裝載站向衛星發射信息的頻率為2227.5
MHz。
自治完好性極限
GPS 接收機具有接收機自治式完好性監測（RAIM）功能。RAEM
對衛星的工作狀態進近監測，即監測GPS 接收機用以計算數據的那
些衛星狀態。RAIM 功能的輸出是對GPS 位置誤差的估值。自治完
好性監測值送給FMC，FMC 利用此自治完好性監測數據決定GPS
數據是否能用于導航。
GPS 算出值：
－ 緯度
－ 經度
－ 高度
－ 世界協調時（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
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
導航方式
懸掛方式
高度支助方式
見到
4 個衛星
嗎？
衛星
覆蓋
不好嗎？
只有
3 個衛星
嗎？
見到
4 個衛星
嗎？
已過
30 秒了
嗎？
衛星
覆蓋
不好嗎？
見到
4 個衛星
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多模式接收機（MMR）的直流
電。
衛星信號處理
GPS 天線首先將衛星信號放大然后送給MMR，在MMR 中的
　
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