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全球定位系统（Global Positioning System）这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。
这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。
全球定位系统(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。
其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆炸监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。
GPS的前身GPS系统的前身为美军研制的一种“子午仪”导航卫星系统(Transit），1958年研制，64年正式投入使用。
该系统用5到6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕过地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。
然而，子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS系统的研制埋下了铺垫。
由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。
美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。
为此,美国海军研究实验室(NRL)提出了名为Tinmation的用12到18颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划，并于67年、69年和74年各发射了一颗试验卫星，在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统，这是GPS系统精确定位的基础。
而美国空军则提出了621-B 的以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群的计划，这些卫星中除1颗采用同步轨道外其余的都使用周期为24h的倾斜轨道该计划以伪随机码(PRN)为基础传播卫星测距信号，其强大的功能，当信号密度低于环境噪声的１％时也能将其检测出来。
伪随机码的成功运用是GPS系统得以取得成功的一个重要基础。
海军的计划主要用于为舰船提供低动态的2维定位，空军的计划能供提供高动态服务，然而系统过于复杂。
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A.本次活动达到了预期目的B.这个季度亏损估计减少了两倍C.本次活动使农民受到了教育鼓励D.会议是在酷热的气温中召开的【答案】：A8.我国政府肩负着宏观调控的重任，为保障国民经济平稳运行经常会打出组合拳，下列政策措施最有可能成为组合拳的是（）。
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GPS卫星定位什么是GPS卫星定位全球定位系统（GPS）是一种用于确定地理位置的系统，通过使用一组卫星以及接收器在地面上的设备来实现。
GPS由美国国防部开发，现在已经成为全球范围内最常用的定位系统之一。
GPS卫星定位的工作原理GPS卫星定位系统由3部分组成：卫星、地面控制站和接收器。
卫星是通过太空发射的，它们围绕地球轨道运行。
地面控制站用来监测和管理卫星的运行状态。
接收器是放置在地面上或者其他设备上用来接收卫星发出的信号。
GPS中的接收器通过接收卫星发射的无线电信号，计算出自己的位置。
接收器将接收到的信号与卫星发送的数据进行比较，并计算出自己与卫星之间的距离。
通过同时接收多个卫星的信号，接收器可以确定自己的位置。
GPS卫星定位的应用GPS卫星定位已经广泛应用于各个领域，如汽车导航、航空导航、船舶导航、灾害监测和军事等。
具体应用包括：1.汽车导航：许多汽车都内置了GPS导航系统，它们可以引导司机找到目的地，并提供实时交通信息等辅助功能。
2.航空导航：飞机使用GPS导航系统来确定自己的位置、航向和高度，以确保安全飞行。
3.船舶导航：船舶可以使用GPS系统来确定自己的位置和航向，以保证航行安全。
4.灾害监测：GPS卫星定位可以被用来监测地震、火山活动和其他自然灾害的移动模式，从而提供及时的警报和预警。
5.军事：GPS在军事领域有广泛应用，用于导航、定位、目标追踪等。
GPS卫星定位的优势和限制GPS卫星定位的主要优势在于其全球覆盖和高精度。
由于卫星的运行方式，GPS系统可以在全球范围内提供位置定位服务。
此外，GPS的定位精度可以达到数米的级别，对于大多数应用来说已经足够精确。
然而，GPS卫星定位也存在一些限制。
首先，GPS信号在穿过建筑物、树木或者其他遮挡物时会被阻挡，导致信号质量下降。
其次，恶劣的天气条件如暴风雨、大雪等可能影响GPS 信号的接收。
最后，GPS定位的成本较高，包括卫星发射和维护、地面控制站的建设和维护以及接收器的购买和更新等。
第一章前言1.1全球定位系统1.1.1 系统概述The Global Positioning System(GPS) is a satellite-based radio system funded and operatedby the United States Department of Defense.全球定位系统（GPS）是一种基于卫星射频导航的系统，由美国国防部研制。
它几乎提供了地球上任何地方、任何时间和任何天气状况下的即时位置、速度和时间（PVT）信息。
这一系统起初是为美国军队设计的，而今天却覆盖了全球两千万用户[15]。
GPS offers two kinds of service:the Precise Positioning Service(PPS)and the StandardPositioning Service(SPS).全球定位系统有两大功能：准确定位功能（PPS）和标准定位功能（SPS）[42]。
准确定位功能包含一种“防篡改”特性，用户只有经美国国防部授权获得密钥才能进入。
然而，准确定位功能却面向所有民用用户开放。
优先利用性于2000年5月2日解除，它是用于降低标准定位信号的。
没有了优先利用性，独立用户一般估测位置可以精确到10米、100纳秒[15]。
GPS is comprised of three main components:全球定位系统由三个部分组成：1.空间部分：全球定位系统的基准星由位于20200千米高空，运行时长近12小时，沿接近环形的地球轨道运行的24颗卫星组成。
每颗卫星沿着同一轨迹，每两条轨道都要经过同一地面固定点。
这些空间飞行器（SV）安置在六个轨道平面上，每条轨道有四个主卫星槽。
将对开普勒运动是对全球定位系统卫星的运行的完整描述，见附件A。
每颗卫星都发射加了时间标记的测距信号和导航数据。
2.控制部分：全球定位系统由GPS联合规划办公室运行控制部监控和操纵。
共有5个监控站分布在世界各地，不间断地追踪监控卫星，通过地面和卫星链接将原始数据和导航信号传到主控制站（MCS）。
卫星通过S波段射频从一条专用的地面天线每天至少上传一次星历表和时钟参数，位于科罗拉多斯普林斯的主控制站对历表和参数进行计算。
3.用户部分：全球定位系统接收机对卫星信号进行追踪和解码。
它根据星历表估计卫星的位置并根据射频信号的行驶时间测量卫星的距离，然后根据一个简单的数学原理（三维空间的三边测量）推断自身的位置。
准确计时是测量卫星距离的关键，卫星上的电子钟几乎是精确而且完全同步的。
为了使用价格低廉的石英振子，接收器会额外用一种卫星距离测量仪。
有了距离测量仪，接收器不仅可以测算其自身位置，还能消除时钟偏倚。
1.1.2 信号Each GPS satellite transmits signals on two L-band frequencies:ƒＬ1 at 1575.42MHz and ƒＬat 1227.60 MHz. 每颗全球定位卫星在两个L波段频率发送信号：ƒＬ1为1575.42MHz，ƒＬ2 2。
民用和军用卫星都增加了其他频率的为1227.60 MHz [42]。
图1-1的第一个波形为载波ƒＬ1波段[15,22]。
第三波段L5的频率为1176.45 MHz。
Each satellite transmits two different ranging codes: 每颗卫星都发送两种不同的测距码：一个是调制载波L1相位的粗略/接收（C/A）的伪随机噪声（PRN）码，一个是调制载波L1和L2相位的精确（加密）[P(Y)]码[42]。
C/A码在一毫秒内每1023比特（或码片）重复一次，或者相当于码片率为1.023Mcps。
图1-1的第二个波形为C/A码的一部分。
P(Y)码是很长的一个序列（大约1014码片）。
每颗全球定位卫星都有唯一的PRN码；因此可以通过PRN 码识别任何一个全球定位卫星。
这些扩展频谱码的自相关和交叉相关特性使GPS能够测距。
尤其是每个码的自相关性能只有一个主峰，这有助于GPS接收机获取定位信号。
主峰的斜度直接决定了测距的精度。
不同PRN码之间缺乏相关性使得在同一频率的卫星可以同时发送信号而不互相干扰。
Both GPS frequencies are also modulated by binary navigation messages transmitted at a rate of 50 bits per second(bps).两种GPS频率要也经过50bps的二进制导航信息调制[42]。
图1-1的第三个波形显示出几个导航数据。
一个信号由五个300比特的子帧组成，包含了卫星的健康状况、星历表、时钟偏倚参数和天文历书。
历表数据描述了航天器目前的轨迹。
年历描述的是所有航天器历表数据中精确度衰减的译本。
附件A详细描述了导航信息的内容。
图1-1 全球定位系统信号结构图The structure of these three signal components, i.e., carriers, ranging codes, and navigation data, is diagrammed in Figure1-1. 图1-1所示为载波、测距码和导航数据这三种信号成分[42]。
用模2加法将一个码和一条信息组合，再合成二进制信号，用二进制相移键控（BPSK）调制载波。
由于单位“米”与“秒”的差别仅仅是相当于真空中光速（约3×108m/s）的一个换算系数，为了方便，通常把“米”与“秒”互换。
1.1.3 测量方法和位置的估算GPS receivers track satellites, decode navigation messages, and produce code and carrier phase measurements for PVT determination. GPS接收机追踪卫星，解码导航信息，并为测定即时位置、速度和时间而产生代码、测量载波相。
The GPS signal acquisition process consists of a search for both PRN code shift and local carrier frequency offset. 全球定位系统信号的获取包括搜索PRN码转换和本地载波频率偏移。
当接收机“嗅”到一个信号，他会用延迟锁定回路（DLL）继续追踪信号，用相位锁定回路（PLL）追踪相位[5,42]。
图1-2 延迟锁定回路Figure 1-2 shows the DLL structure. 图1-2所示为延迟锁定回路结构[42]。
它与所接收到的稍具早期和后期复制的信号相关。
如果接收的信号被锁定，早期相关因子就会在自相关波峰上升段显现，而后期相关因子就会在波峰下降段显现。
鉴频器的功能是区分早期和后期相关性（图1-2中的Z E和Z L）。
延迟锁定回路通过将鉴频器信息反馈给本地代码生成器来锁定代码，这样鉴频器信息才能归零[5]。
信息接收时间差由接收机的时钟确定，而“标记”在信号上的发送时间是信号从卫星到接收机的通行时间。
测定的这一时间为伪距（ρ），它被光速放大了。
由于接收机时钟与卫星时钟不同步，因此从卫星到接收器的时间差不是真实值。
Having removed the PRN code from the signal, the GPS receiver continues phase tracking with a phase lock loop. GPS接收机从信号中消除PRN码后，继续用相位锁定回路追踪相位。
它在本地生成一个载波频率，并试着将频率与输入信号的相位精确匹配。
一旦锁定载波相位，导航数据就会迅速被提取。
载波相位的测量值(ф)是接收机产生的载波与卫星发送的载波的相位差。
接收机能计算出部分循环，但不能计算卫星与接收机全循环的数量。
卫星与接收机之间的距离等于与未知的全循环数量和测得的分段循环数之和。
这一未知的全循环数称为“完整模糊度”。
ф的误差是多普勒值，可用于确定接收机的速率。
代码与载波相位测量值可建模如下[42]：ρ=r+c(b u-B S)+I+T+M+ερ(1-1)ф= r+c(b u-B S)-I+T+Nλ+εф(1-2)·ρ为测定的代码相位值或伪距。
·ф为测定的载波相位值。
·b u为接收机（或用户）时钟偏倚。
b u和用户位置都必须计算出来。
·B S为卫星时钟偏倚。
B S和b u代表卫星时钟和接收机时钟相对GPS时间推进的时间值。
卫星时钟偏倚模型为时间的二次函数，这一模型的参数由主控制站估测并上传到卫星。
他们作为导航信息的一部分被发送[42]。
·I为电离层延迟。
·T为对流层延迟。
·M为多途径传播误差。
我们将在1.1.4详细讨论I、T和M。
·N为整数模糊度。
用户通常不了解，但必要时它可以用几种技术计算[10,29]。
用载波相位进行精确关联定位实际上就是解决整数模糊度[42]。
·λ为载波波长。
对L1来说，其波长λL1=c/ƒＬ1≈19cm。
·ερ代表其他代码相位测量值误差。
·εф代表其他载波相位测量值误差。
If ρc is the pseudorange obtained after accounting for the satellite clock offset and the other measurement erros, 若ρc 为计算卫星时钟偏倚和其他测量值误差后得到的伪距，则等式（1-1）可以修正为伪距值，ρc ：ρc ≈u b c r ⋅+=u n n n b c z z y y x x ⋅+-+-+-2)(2)(2)()()()( (1-3)其中第n 颗卫星的位置（x (n),y (n),z (n)）是根据星历表计算的，用户的位置（x,y,z ）是未知的。
加上接收机时钟偏倚b u ，等式（1-3）中共有4个未知数。
假如在一个测量期间能够至少获得四个卫星发送的信号，那么这4个未知数就可以算出。
We can sove these equations byfirst linearizing them at initial estimates, 我们在初步估计中可以通过线性化计算这些等式，然后用最小二乘法（如果有四个以上值，等式就会估计过度）得出相关性，最后用这些相关性估计结果[42]。
这一过程可以重复进行，通常重复2-4次，估计的位置值会很快近似。
1.1.4 误差来源Code and carrier phase measurements contain a variety of biases and errors, as indicated in Equations(1-1) and (1-2). 代码和载波相位测量值中存在各种偏倚和误差，如等式1-1和1-2中所示。
