全球定位系统

全球四大卫星定位系统一．GPS系统（美国）二．北斗系统（中国）三．GLONASS系统（俄罗斯）四．伽利略卫星导航系统（欧盟）GPS系统（美国）GPS系统是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资近200亿美元，于1994年全面建成的新一代卫星导航与定位系统。

GPS利用导航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力。

它是继阿波罗登月计划、航天飞机后的美国第三大航天工程。

如今，GPS已经成为当今世界上最实用，也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。

GPS系统概述GPS系统由空间部分、地面测控部分和用户设备三部分组成。

（1）空间部分GPS系统的空间部分由空间GPS卫星星座组成。

（2）控制部分控制部分包括地球上所有监测与控制卫星的设施。

（3）用户部分GPS用户部分包括GPS接收机和用户团体。

主要功能：导航测量授时标准：全球定位系统(GPS)测量规范GB/T 18314-2001 Specifications for global positioning system (GPS) surveys种类：GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。

北斗卫星导航系统中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。

段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

系统构成北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，中国计划2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。

中国正在实施北斗卫星导航系统建设，已成功发射16颗北斗导航卫星。

根据系统建设总体规划，2012年左右，系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力。

全球定位系统Global Positioning System，通常简称GPS全球定位系统(GlobalPositioningSystem，通常简称GPS)是美国国防部研制的一种全天候的，空间基准的导航系统，可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续地精确地确定三位位置和三位运动及时间的需要。

它是一个中距离圆型轨道卫星导航系统。

全球卫星定位系统(GloblePositioningSystem)是一种结合卫星及通讯发展的技术,利用导航卫星进行测时和测距。

全球卫星定位系统(简称GPS)是美国从上世纪70年代开始研制,历时20余年,耗资200亿美元,于1994年全面建成。

具有海陆空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。

经过近十年我国测绘等部门的使用表明,全球卫星定位系统以全天候、高精度、自动化、高效益等特点,成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影、运载工具导航和管制、地壳运动测量、工程变形测量、资源勘察、地球动力学等多种学科,取得了好的经济效益和社会效益。

现有的卫星导航定位系统有美国的全球卫星定位系统(GPS)和俄罗斯的全球卫星定位系统(GlobleNaviga2tionSatelliteSystem),简称GLONASS，以及中国北斗星，欧洲伽利略。

编辑本段美国的GPS系统GPS全球卫星定位系统由三部分组成:空间部分-GPS星座;地面控制部分-地面监控系统;用户设备部分-GPS信号接收机。

1.空间部分GPS的空间部分是由24颗工作卫星组成,它位于距地表20200km的上空,均匀分布在6个轨道面上(每个轨道面4颗),轨道倾角为55°。

此外,还有4颗有源备份卫星在轨运行。

卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图象。

这就提供了在时间上连续的全球导航能力。

GPS卫星产生两组电码,一组称为C/A码(Coarse/AcquisitionCode11023MHz);一组称为P码(ProciseCode10123MHz),P码因频率较高,不易受干扰,定位精度高,因此受美国军方管制,并设有密码,一般民间无法解读,主要为美国军方服务。

当你旅游或野外考察时， 通常用哪些方法来辨别方向 或确定你所在的位置？这些 方法有什么不足？现在有没 有更简单的方法？
北斗七星：斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏； 斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。
早先，人们曾利用星空来辨别方 向，后来发明了指南针、罗盘和六分 仪等仪器来帮助识别方向。在科学技 术高度发展的今天，人们开始使用 GPS来进行精确定位和导航。
由前苏联80年代开始建设，与美国GPS相似，也 由卫星星座、地面监控站和用户设备组成。空间部分也 由24颗卫星组成。由于精度不够，再加上经济无力补网， 后来在轨卫星陆续退役，目前只有6颗卫星可用，不能 独立组网，只能与GPS联合使用。 2.欧洲伽利略卫星导航系统 99年提出，专门为民用设计，21颗卫星，另加3颗覆盖 欧洲的静止轨道卫星，独立与GPS，但可以相互兼容和 操作。中国加入。
卫星分布图描绘 了在你处位置（圆 心）仰望天空能搜 索到的卫星，大圆 表示地平线，小圆 为抬以45°角仰望 天空的范围，越靠 近中心，卫星信号 越强。
数字表示被接收信号的卫星编号， 黑色柱长短表示信号的强弱。
手机和手表上的 GPS
手持型的 GPS
测绘使用的 GPS
GPS 信 号 接 收 机
航空与航海使用的 GPS
二、全球定位系统的应用
1、应用原理：定位导航（卫星不间断地发 送自身的数据参数和时间信息，用户接收 到这些信息后经过计算，求出接收机的三 维位置、三维方向以及运动速度和时间信 息。）
思考与讨论： 车载GPS有哪些用途？
/20101214/n2782 98222.shtml
量管理以及飞行路线管理，保证了空中交通管 制的安全性和灵活性。通过GPS接收设备，民航
飞行员能驾机准确着陆并安全、及时收入停机

全球四大卫星导航系统简介一、美国的GPS 系统：美国的GPS系统，由24 颗(3 颗为备用卫星) 在轨卫星组成。

的信号有两种GPS码。

码，P C/A米。

一般的接收机利用29.3m 到2.93 民用：C/A 码的误差是码计算C/A代中期为了自身的安全考虑，在信号上加入了90 定位。

美国在米左右。

在SA(SelectiveAvailability)，令接收机的误差增大，到100精度应该能在GPS年2000 5 月2 日，SA取消，所以，咱们现在的米以内。

20码P C/A 0.293 米是码的十分之一。

但是2.93 军用：P 码的误差为米到AS(Anti-Spoofing) 只能美国军方使用，码上加上的干扰信号。

P，是在二、中国的“北斗”卫星导航定位系统：“北斗”卫星导航定位系统需要发射35 颗卫星，足足要比GPS多出11 颗。

按照规划，“北斗”卫星导航定位系统将有 5 颗静止轨道卫星和30 颗非静止轨道卫星组成，采用“东方红”-3 号卫星平台。

30 颗非静止轨道卫星又细分为27 颗中轨道(MEO)卫星和3 颗倾斜同步(IGSO) 卫星组成，27 颗MEO卫星平均分布在倾角55 度的三个平面上，轨道高度21500 公里。

“北斗”卫星导航定位系统将提供开放服务和授权服务。

开放服务在服务区免费提供纳秒，测速精度50 定位，测速和授时服务，定位精度为10 米，授时精度为为0.2 米/ 秒。

授权服务则是军事用途的马甲，将向授权用户提供更安全与更高精度的定位，测速，授时服务，外加继承自北斗试验系统的通信服务功能，精度可以达到重点地区水平10 米，高程10 米，其他大部分地区水平20的水平是差不多的。

秒。

这和美国GPS 0.2 米/ 米，高程20 米；测速精度优于另外，“北斗一号”还可以提供用户的双向通讯功能，用户与用户、用户与中心控制系统间均可实现双向简短数字报文通信。

通过“北斗”系统，个字符【汉字】。

120 用户一次最多可以传输——“北斗二号”投入使用后，会不会取代在国产的GPS呢？曹冲GPS以后将形成竞争，对于普通消GPS研究员的答案是否定的。

GPS的基本原理和功能介绍全球定位系统（GPS）是一种用于确定地球上特定位置的卫星导航系统。

它由一系列卫星、地面控制站和GPS接收器组成。

GPS的基本原理是利用卫星之间的距离测量和三角定位的原理来确定接收器的位置。

1.GPS卫星组成和运行原理•GPS系统由一组运行在中轨道上的卫星组成，这些卫星分布在地球的不同位置，以确保全球范围的覆盖。

目前，GPS系统中通常有24颗卫星运行。

•GPS卫星通过精确的轨道控制和时间同步，以稳定的速度绕地球运行。

卫星的运行轨道和位置信息由地面控制站进行监测和调整。

2.GPS接收器的工作原理和定位方法•GPS接收器是用于接收和处理来自卫星的信号的设备。

接收器通过接收多颗卫星发射的信号，并计算信号的传播时间和距离来确定接收器的位置。

•GPS接收器使用三角定位的原理，通过同时接收来自至少三颗卫星的信号来确定接收器的位置。

通过接收更多卫星的信号，精度可以进一步提高。

3.GPS的定位精度和误差来源•GPS定位的精度取决于多种因素，包括卫星的几何分布、接收器的性能、大气条件等。

•可能的误差来源包括信号传播时的大气延迟、卫星钟的不准确、接收器钟的不准确、多径效应等。

这些误差需要进行校正和纠正，以提高定位的精度。

4.GPS在导航、测量和定位应用中的作用•GPS在导航领域是非常重要的，它被广泛应用于航空、航海、汽车导航等。

通过GPS定位，人们可以准确地确定自己的位置并导航到目的地。

•在测量领域，GPS被用于测量地球表面的形状、地壳运动、地震活动等。

它在地理测量、地质勘探等领域发挥着重要作用。

•GPS还被用于定位和追踪移动设备、车辆和人员，例如物流追踪、紧急救援等。

5.GPS技术的发展和未来趋势•GPS技术在过去几十年中取得了巨大的发展，定位精度和覆盖范围不断提高。

现代的GPS接收器可以实现亚米级的定位精度。

•随着技术的进步，GPS系统的性能将进一步改善，包括更多卫星的部署、更高的定位精度、更快的信号更新速度等。

全球定位系统（英语：G lobal P ositioning S ystem，通常简称GPS），又称全球卫星定位系统，是一个中距离圆型轨道卫星导航系统。

它可以为地球表面绝大部分地区（98%）提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。

系统由美国国防部研制和维护，可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续精确的确定三维位置、三维运动和时间的需要。

该系统包括太空中的24颗GPS卫星；地面上的1个主控站、3个数据注入站和5个监测站及作为用户端的GPS接收机。

最少只需其中3颗卫星，就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度；所能收联接到的卫星数越多，解码出来的位置就越精确。

该系统由美国政府于20世纪70年代开始进行研制并于1994年全面建成。

使用者只需拥有GPS接收机即可使用该服务，无需另外付费。

GPS信号分为民用的标准定位服务（SPS，Standard Positioning Service）和军规的精确定位服务（PPS，Precise Positioning Service）两类。

由于SPS无须任何授权即可任意使用，原本美国因为担心敌对国家或组织会利用SPS对美国发动攻击，故在民用讯号中人为地加入误差(即SA 政策，Selective Availability)以降低其精确度，使其最终定位精确度大概在100米左右；军规的精度在十米以下。

2000年以后，克林顿政府决定取消对民用讯号的干扰。

因此，现在民用GPS也可以达到十米左右的定位精度。

GPS系统拥有如下多种优点：全天候，不受任何天气的影响；全球覆盖（高达98%）；三维定速定时高精度；快速、省时、高效率；应用广泛、多功能；可移动定位；不同于双星定位系统，使用过程中接收机不需要发出任何信号增加了隐蔽性，提高了其军事应用效能。

目录[隐藏]∙ 1 GPS系统发展历程o 1.1 前身o 1.2 计划o 1.3 计划实施∙ 2 GPS系统的组成o 2.1 空间星座部分o 2.2 地面监控部分o 2.3 用户设备部分∙ 3 定位误差来源与分析∙ 4 差分技术∙ 5 GPS的功能∙ 6 GPS的六大特点∙7 其他定位系统∙8 应用o8.1 军事o8.2 商业o8.3 地理o8.4 运输o8.5 通信∙9 参见∙10 外部链接[编辑] GPS系统发展历程自1978年以来已经有超过50颗GPS和NAVSTAR卫星进入轨道.[编辑]前身GPS系统的前身为美军研制的一种子午仪卫星定位系统（Transit），1958年研制，1964年正式投入使用。

gps作用GPS，全称为全球定位系统（Global Positioning System），是一项由美国发起并维护的卫星导航系统。

GPS系统利用一组24颗卫星分布在地球轨道上，在任意时刻至少有四颗卫星可见，通过接收卫星发出的信号，从而确定接收设备的地理位置，实现定位、导航和时间同步等功能。

GPS技术在军事、民用和商业领域有着广泛的应用。

首先，GPS作为军事系统的一部分，可以协助军队在作战中定位、导航和调度。

军队可以根据自身位置和目标位置，使用GPS定位系统规划作战路线、调动兵力，提高作战效率和精确度。

此外，GPS还可以用于军事武器的精确打击，提供实时的目标跟踪和导引。

在民用方面，GPS系统的应用非常广泛。

GPS定位系统使得人们可以准确、实时地知道自己所在的位置，方便了出行和导航。

具有GPS功能的智能手机和汽车导航仪已经成为现代人出行的常用设备，大大简化了路线选择和导航的过程，减少了人们在路上迷路的可能性。

此外，GPS还广泛应用于航空航天、海上船舶导航、资源勘探和环境监测等领域。

在商业领域，GPS技术也发挥着重要作用。

GPS定位系统可以用于物流管理和运输调度，对货物的运输轨迹进行实时监控，提高运输效率和准确性。

此外，GPS还广泛应用于地图制作和地理信息系统，帮助用户更好地了解地理信息和地形地貌，有助于决策和规划。

除了定位和导航功能之外，GPS还可以提供时间同步服务。

由于GPS卫星系统具有高度准确的时间基准，可以提供全球统一的时间标准，使得全球各个地点的时钟能够保持一致。

时间同步对于金融交易、通信网络和科学研究等领域是非常重要的，确保各个系统之间的协调和数据的准确性。

总的来说，GPS系统的应用具有广泛的领域和重要的意义。

它可以帮助军队在作战中定位、导航和调度，提高作战效率和精确度；在民用领域可以用于出行导航、智能手机和车载导航等设备，方便人们的生活和出行；在商业领域可以用于物流管理和运输调度，提高运输效率和准确性；同时还可以提供时间同步服务，保证全球各个系统之间的一致性和准确性。

全球定位系统的技术及应用全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是一种利用卫星定位技术进行导航和定位的技术系统，由美国国防部研发。

该技术自1978年起问世以来，在军事领域、航空航海、交通运输、灾害救援、地理测量等领域得到广泛应用。

下面我将从技术原理、定位精度、应用领域和前景等方面进行介绍。

首先，GPS技术基于一组由美国政府发射并维护的卫星，这些卫星围绕地球轨道运行。

接收器通过接收来自至少4颗卫星的信号，利用三角测量原理计算自己的位置。

GPS系统是由空间部分、控制部分和用户部分组成的。

空间部分包括24颗工作卫星和若干备用卫星，它们被部署在不同的轨道上。

控制部分由多个地面站和控制中心组成，负责对卫星进行监控和管理。

用户部分包含GPS接收器，通过接收卫星信号，计算出位置信息。

其次，GPS定位精度较高，在理想的环境下可以达到数米的水平精度和几米的垂直精度。

然而，使用GPS进行定位时，接收器所处的环境因素会对精度产生一定的影响，如大楼、山脉、树木等会阻挡信号，导致精度降低。

此外，GPS 信号还容易受到干扰，如建筑物、气象条件等，同样会影响定位精度。

第三，GPS的应用领域非常广泛。

在交通运输领域，GPS技术被广泛应用于汽车导航、航空导航、船舶导航等方面，大大提高了交通运输的安全性和效率。

在军事领域，GPS技术被用于导航、目标定位、武器制导等方面，增强了军事作战的能力。

另外，GPS技术还被应用于精确定位和测量，可以用于地理测量、地震监测、气象预测等领域。

此外，GPS还被广泛应用于户外运动、运动追踪、智能手表等个人消费电子产品中。

最后，GPS技术具有广阔的发展前景。

目前，有许多国家和地区在研发和应用类似的卫星导航系统，如中国的北斗导航系统、欧洲的伽利略导航系统等。

这些系统的出现将进一步提高全球定位和导航的精确性和可用性。

此外，随着技术的进步和应用领域的不断拓展，GPS技术将在物联网、自动驾驶、智能交通等领域发挥更重要的作用。

全球四大卫星定位系统目前，世界上只有少数几个国家能够自主研制生产卫星导航系统。

当前全球有四大卫星定位系统，分别是美国的全球卫星导航定位系统GPS、俄罗斯的格罗纳斯GLONASS系统、欧洲在建的“伽利略”系统、和中国的北斗卫星导航系统。

一、美国GPS长期垄断美国国防部从1973年开始实施的GPS系统，这是世界上第一个全球卫星导航系统，在相当长的一段时间内垄断了全球军用和民用卫星导航市场。

GPS全球定位系统计划自1973年至今，先后共发射了41颗卫星，总共耗资190亿美元。

GPS 原来是专门用于为洲际导弹导航的秘密军事系统，在1991年的海湾战争中首次得到实战应用。

随后，在科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争中大显身手。

从克林顿时代起，该系统开始应用在了民用方面。

现运行的GPS系统由24颗工作卫星和4颗备用卫星组成。

美国利用GPS获得了巨大的经济利益，多年来在出售信号接收设备方面赚取了巨额利润。

以1986年为例，当时一台一般精度的GPS定位仪价格5万美元，高精度的则达到10万美元。

现在价格虽然有所下降，但也可推算出20年来GPS“收获颇丰”。

以GPS为代表的卫星导航定位应用产业，已成为八大无线产业之一。

据美国国家公共管理研究院进行的调查评估表明，GPS的全球销售额将以每年38%的速度增长，2005年全球GPS市场已达到310亿美元。

长期以来，美国对本国军方提供的是精确定位信号，对其他用户提供的则是加了干扰的低精度信号——也就是说，地球上任何一个目标的准确位置，只有美国人掌握，其他国家只知道个“大概”。

在海湾战争时，美国还曾置欧盟各国利益不顾，一度关闭对欧洲GPS服务。

2003年3月20日，伊拉克战争爆发。

大批轰炸机、战斗机猛扑向伊拉克首都巴格达，用炸弹准确地将一座建筑彻底摧毁，行动代号：“斩首行动”；4月，一架B-1B“枪骑兵”轰炸机临时接到任务，用炸弹摧毁了另一座建筑。

他们的目标都是一个人：萨达姆侯赛因，他们所使用的炸弹都是一种：联合攻击炸弹(JDAM)，这些炸弹之所以都能够精确的打击目标，是因为他们都是通过卫星定位来实现定位，提供这种定位服务的正是由24颗美国卫星组成的全球定位系统--GPS。

1.什么是全球定位系统（GPS）全球定位系统（Global Positioning System - GPS）是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。

经近10年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。

全球定位系统(Global Positioning System,缩写GPS)是美国第二代卫星导航系统。

是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。

和子午仪系统一样，全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。

按目前的方案，全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。

21+3颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上（每轨道面四颗），轨道倾角为55度。

卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（DOP）。

这就提供了在时间上连续的全球导航能力。

地面监控部分包括四个监控间、一个上行注入站和一个主控站。

监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。

监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。

主控站设在范登堡空军基地。

它对地面监控部实行全面控制。

主控站主要任务是收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值。

上行注入站也设在范登堡空军基地。

它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。

北斗卫星导航系统-发展计划
➢ 第一步是试验阶段,即用少量卫星利用地球同步静止轨道来完成试验任务,为" 北斗"卫星导航系统建设积累技术经验、培养人才,研制一些地面应用基础设施 设备等；
➢ 第二步是到20XX,计划发射10多颗卫星,建成覆盖亚太区域的"北斗"卫星导航定 位系统〔即"北斗二号"区域系统；
GLONASS定位系统-系统组成
+ GLONASS定位系统也由三个部分组成即 + 〔1 GLONASS卫星〔空间部分； + 〔2 地面监控系统〔地面监控部分；和 + 〔3 GLONASS接收机〔用户部分.
格洛纳斯-应用
➢ 航空、航海交通安全与管理； ➢ 大地测量与制图； ➢ 地面交通运输实时监控； ➢ 移动目标的异地时间同步； ➢ 生态监测、野外搜寻与救生.
四大全球卫星定位系统 介绍及比较
四大卫星导航系统
➢ 美国的GPS ➢ 中国的北斗 ➢ 俄罗斯的GLONASS ➢ 欧盟的Galileo ➢ 四大系统参数应用比较
GPS –概述
➢ GPS即全球定位系统〔Global Positioning System是美国从本世纪70年代开始研制, 历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导 航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统. ➢ 全球定位系统〔Global Positioning System是美国第二代卫星导航系统.是在子午 仪卫星导航系统的基础上发展起来的,它采纳了子午仪系统的成功经验.和子午仪系统一样, 全球定位系统由太空卫星部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成.
➢ 第三步是到2020年,建成由5颗地球静止轨道和30颗地球非静止轨道卫星组网 而成的全球卫星导航系统.

全球定位系统第一节 GPS的原理概述一、全球定位系统GPSGPS(Navigation Satellite Timing and Ranging /Global Position System )，授时与测距导航系统/全球定位系统，简称GPS全球定位系统，是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代卫星导航和精密定位系统。

GPS全球定位系统是由美国国防部于1973年开始组织三军共同研制，并于1993年基本完成。

该系统由空间星座、地面控制和用户接收机三部分组成。

（一）全球定位系统组成1.1 空间星座部分GPS空间星座部分由24颗工作卫星和3颗备用卫星组成。

工作卫星分布在6个轨道面内。

图1-1 全球定位系统卫星分布每个轨道面内分布有3～4颗卫星，卫星轨道相对于地球赤道面的倾角为55 ，轨道平均高度为20200公里。

卫星运行周期为11小时58分钟。

因此，在同一测站每天出现的卫星布局大致相同，只是每天提前4分钟。

每颗卫星每天约有5个小时在地平线以上，同时位于地平线以上的卫星数目随时间和地点而异，最少4颗，最多11颗。

这样布局可以保证地球上任何时间、任何地点至少可以同时观测到四颗以上的卫星。

加之卫星信号的传播和接收不受天气的影响，因此GPS是一个全球性、全天候的连续实时的导航和定位系统。

全球定位系统建成后，其工作卫星在空间的分布如图1-1所示。

GPS卫星上安装有轻便的原子钟、微处理器、电文存储和信号发射设备，由太阳能电池提供电源，卫星上备有少量燃料，用来调节卫星轨道和姿态，并可在地面监控站的指令下，启动备用卫星。

1.2 地面监控系统GPS地面监控系统由分布在全球的五个地面站组成。

其中1个主控站，3个注入站。

五个监控站均为数据自动采集中心，配有双频GPS 接收机、高精度原子钟、环境数据传感器和计算设备，并为主控站提供各种观测数据。

主控站（位于美国科罗拉多）为系统管理和数据处理中心，其主要内容是利用本站和其它监控站的观测数据推算各卫星的星历、卫星钟差和大气延迟修正参数，提供全球定位系统的时间基准，并将这些参数传入注入站，调整偏离轨道的卫星至预定轨道，启用备用卫星代替失效卫星等。

船舶远洋导航和进港引水 飞机航路引导和进场降落 汽车自主导航 地面车辆跟踪和城市智能 交通管理 紧急救生 个人旅游及野外探险 个人通讯终端
GPS的其他应用 GPS的其他应用
1.电力，邮电， 2.准 1.电力，邮电，通讯等网络的时间同步 电力 2.准 3.准确频率的授入 1.各种 确时间的授入 3.准确频率的授入 1.各种 等级的大地测量， 2.道路和各种线 等级的大地测量，控制测量 2.道路和各种线 3.水下地形测量 4.地壳形变测量 路放样 3.水下地形测量 4.地壳形变测量 5.GIS应用 ，大坝和大型建筑物变形监测 5.GIS应用 6.工程机械 轮胎吊，推土机等） 工程机械（ 7.精 6.工程机械（轮胎吊，推土机等）控制 7.精 细农业
欧洲“伽利略” 欧洲“伽利略”系统
伽利略定位系统（ System）， 伽利略定位系统（Galileo Positioning System）， 是欧盟一个正在建造中的卫星定位系统， 欧洲版GPS GPS” 是欧盟一个正在建造中的卫星定位系统，有“欧洲版GPS” 之称，也是继美国现有的“全球定位系统” GPS） 之称，也是继美国现有的“全球定位系统”（GPS）及俄 罗斯的GLONASS系统外，第三个可供民用的定位系统。 GLONASS系统外 罗斯的GLONASS系统外，第三个可供民用的定位系统。伽 利略系统的基本服务有导航、定位、授时； 利略系统的基本服务有导航、定位、授时；特殊服务有 搜索与救援； 搜索与救援；扩展应用服务系统有在飞机导航和着陆系 统中的应用、铁路安全运行调度、海上运输系统、 统中的应用、铁路安全运行调度、海上运输系统、陆地 车队运输调度、精准农业。2010年 车队运输调度、精准农业。2010年1月7日，欧盟委员会 欧盟的伽利略定位系统将从2014年起投入运营。 2014年起投入运营 称，欧盟的伽利略定位系统将从2014年起投入运营。

Product Specifications)-简称GPS。
目录
GPS与相对论关系
GPS构成1.空间部分
2. 地面控制系统
3.用户设备部分
GPS术语
GPS原理
GPS定位原理
相对论为GPS提供了所需的修正
GPS前景
GPS特点
GPS功用
4.[DGPS]Differential GPS差分GPS,差分全球定位系统 5.GPS General Phonetic Symbols 捷易读注音符
编辑本段GPS原理
GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）：当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。C/A码频率1.023MHz,重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。而Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。前三帧各10个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。后两帧共15000b。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，其中最重要的则为星历数据。当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。

四大全球卫星导航系统简介目前有四大全球卫星导航系统，其中包括: 美国的全球卫星定位系统GPS、俄罗斯GLONASS卫星导航系统、中国的北斗卫星导航系统、欧洲“伽利略”卫星导航系统。

一、美国的全球卫星定位系统GPS1、简介：GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，而其中文简称为“球位系”。

GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。

GPS系统由28颗地球同步卫星组成（4颗为备用星），均匀地分布在距离地球20000公里高空的6个轨道面上。

这些卫星与地面支撑系统组成网络，每隔1－3秒向全球用户播报一次其位置（经纬度）、速度、高度和时间信息，能使地球上任何地方的用户在任何时候都能利用GPS接收机同时收到至少4颗卫星的位置信息，应用差分定位原理计算确定自己的位置，精度约为10米。

2、特点：（1）全球、全天候工作。

（2）定位精度高。

单机定位精度优于10m，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。

（3）功能多，应用广。

（4）高效率、操作简便、应用广泛。

二、俄罗斯GLONASS卫星导航系统1、简介：“格洛纳斯GLONASS”是俄语中“全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE”的缩写。

GLONASS的正式组网比GPS还早，这也是美国加快GPS建设的重要原因之一。

不过苏联的解体让格洛纳斯受到很大影响，正常运行卫星数量大减，甚至无法为为俄罗斯本土提供全面导航服务，更不要说和GPS竞争。

到了21世纪初随着俄罗斯经济的好转，格洛纳斯也开始恢复元气。

GLONASS的工作卫星有21颗，分布在3个轨道平面上，同时有三颗备份星。

这三个轨道平面两两相隔120度，同平面内的卫星之间相隔45度。

每颗卫星都在19100千米高、64.8度倾角的轨道上运行。

每颗卫星需要11小时15分钟完成一个轨道周期，精度约为10米。

2、特点：（1）抗干扰能力强（2）GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策（3）GLONASS系统采用频分多址(FDMA)方式，根据载波频率来区分不同卫星（GPS是码分多址（CDMA），根据调制码来区分卫星）三、中国的北斗卫星导航系统1、简介：北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。

GPS卫星可分为试验卫星和工作卫星两类。各种类型的基本特征如下：
（1）试验卫星
试验卫星也称原型卫星。卫星重774千克（包括310千克的燃料），设计寿命为5年。为满足方案论证和整个 系统试验、改进的需要，美国1978-1985年间从加利福尼亚州的范登堡空军基地用 Atlas火箭先后发射了11颗试 验卫星。其中第7颗卫星发射失败，未进入预定轨道。1995年底，最后一颗试验卫星停止工作 。
2．载波相位测量及载波相位定位
载波相位测量是测定GPS卫星载波信号到接收机天线之间的相位延迟。GPS卫星载波上调制了测距码和导航电 文，接收机接收到卫星信号后，先将载波上的测距码和卫星电文去掉，重新获得载波，称为重建载波。GPS接收 机将卫星重建载波与接收机内由振荡器产生的本振信号通过相位计比相，即可得到相位差 。
GPS全球定位系统采用多星高轨测距体制，以距离作为基本观测量，通过对4颗卫星同时进行伪距测量，即可 推算出接收机的位置。由于测距可在极短的时间内完成，即定位是在极短的时间内完成的，故可用于动态用户 。
现代测距实质上是使用无线电信号测量其传播时间来推算距离。可以测量往返传播延迟，也可以测量单程传 播延迟。往返传播测距即主动测距，要求卫星与用户均具备收发能力。对用户来说，这不仅大大增加了仪器的复 杂程度，而且从隐蔽性来看也是十分不利的，因为发射信号易造成暴露。单程测距（即被动测距）则在很大程度 上避免了上述的缺点。但单程测距要求卫星与用户接收机的时钟同步。如果两个时钟不同步，那么在所测量的传 播延时时间中，除了因卫星至用户接收机之间距离所引起的传播延迟之外，还包含了两个时钟的钟差。要达到卫 星与用户时钟同步，在实际工作中很难做到，但可通过适当方法解决 。
随着GPS系统的不断完善和软件的不断更新，20km以内相对静态定位仅需15-20min，快速静态相对定位测量 时，当每个流动站与基准站相距在15km以内时，流动站观测时间只需1-2min，然后可随时定位，每站观测只需几 秒。

全球定位系统这个简单的数学模型物理原理全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是一种基于数学模型和物理原理的定位技术。

它利用一组卫星和接收设备，通过测量信号传播时间和卫星位置信息的方式，能够准确地确定任意点的地理坐标。

我们来了解一下GPS的数学模型。

GPS定位的基本原理是三角测量法，即利用三角形的几何关系来计算目标点的位置。

在GPS系统中，至少需要接收来自三颗卫星的信号才能进行定位。

通过测量信号传播的时间差，可以得到卫星与接收设备之间的距离。

而卫星的位置信息是事先存储在接收设备中的，因此可以通过距离和卫星位置的关系，利用三角形的性质计算出接收设备的位置坐标。

GPS的物理原理主要涉及卫星发射和接收信号的过程。

首先，卫星发射信号，信号经过大气层的传播，到达地面的接收设备。

然后，接收设备测量信号的传播时间差，并将其转化为距离。

接着，通过测量至少三颗卫星与接收设备之间的距离差，可以利用三角测量法计算出接收设备的位置坐标。

最后，接收设备将定位结果显示在屏幕上，实现全球定位功能。

在GPS系统中，精确的定位需要考虑到多种误差因素。

例如，信号在大气层中的传播会受到天气条件的影响，从而造成传播时间的变化。

此外，接收设备本身的性能也可能会引入一些误差，例如时钟误差和接收机的不准确性。

为了提高定位的精度，GPS系统引入了差分定位技术，即通过同时接收多个接收设备的信号，将它们之间的差异纳入考虑，进一步提高定位的准确性和精度。

除了数学模型和物理原理，GPS系统还涉及到一些其他的关键技术。

例如，卫星导航系统需要精确的时钟同步，以确保卫星和接收设备之间的时间同步。

此外，GPS系统还需要建立准确的地球模型，以处理地球曲率和大气层折射等因素对信号传播的影响。

另外，GPS 系统还需要进行卫星轨道测量和预测，以保持卫星定位的准确性和稳定性。

总的来说，全球定位系统是一种基于数学模型和物理原理的定位技术。