歷史發(fā)展
全球定位系統(tǒng)（GPS）是20世紀70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經(jīng)過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設完成。
系統(tǒng)組成
GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三部分組成：空間部分——GPS星座；地面控制部分——地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設備部分——GPS 信號接收機。
GPS定位技術具有高精度、高效率和低成本的優(yōu)點，使其在各類大地測量控制網(wǎng)的加強改造和建立以及在公路工程測量和大型構造物的變形測量中得到了較為廣泛的應用。
傳播系統(tǒng)
GPS系統(tǒng)由24顆衛(wèi)星組成。其中，工作衛(wèi)星21顆，備用衛(wèi)星3顆，平均分布在6個軌道上，每個軌道4顆衛(wèi)星，在半徑26560千米的近圓形軌道上運行，運行周期11小時58分鐘?？臻g衛(wèi)星系統(tǒng)保證地面上任何地點，任何時間都可以觀測到4顆以上的衛(wèi)星，并接受到衛(wèi)星攜帶的無線電發(fā)射機連續(xù)播放的GPS導航信號。
空間部分
GPS的空間部分是由24 顆工作衛(wèi)星組成，它位于距地表20 200km的上空，均勻分布在6 個軌道面上（每個軌道面4 顆），軌道傾角為55°。此外，還有4 顆有源備份衛(wèi)星在軌運行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4 顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖象。這就提供了在時間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰Α?br />
GPS 衛(wèi)星產(chǎn)生兩組電碼，一組稱為C/ A 碼（ Coarse/ Acquisition Code11023MHz） ；一組稱為P 碼（Procise Code 10123MHz），P 碼因頻率較高，不易受干擾，定位精度高，因此受美國軍方管制，并設有密碼，一般民間無法解讀，主要為美國軍方服務。C/ A 碼人為采取措施而刻意降低精度后，主要開放給民間使用。
地面部分
地面控制部分由一個主控站，5 個全球監(jiān)測站和3 個地面控制站組成。監(jiān)測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測量到所有可見衛(wèi)星的接受機。監(jiān)測站將取得的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，包括電離層和氣象數(shù)據(jù)，經(jīng)過初步處理后，傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測站收集跟蹤數(shù)據(jù)，計算出衛(wèi)星的軌道和時鐘參數(shù)，然后將結果送到3 個地面控制站。地面控制站在每顆衛(wèi)星運行至上空時，把這些導航數(shù)據(jù)及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS 衛(wèi)星每天一次，并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進行最后的注入。如果某地面站發(fā)生故障，那么在衛(wèi)星中預存的導航信息還可用一段時間，但導航精度會逐漸降低。
設備部分
用戶設備部分即GPS 信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號后，即可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率，解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時間等信息。
接收機硬件和機內(nèi)軟件以及GPS 數(shù)據(jù)的后處理軟件包構成完整的GPS 用戶設備。GPS 接收機的結構分為天線單元和接收單元兩部分。接收機一般采用機內(nèi)和機外兩種直流電源。設置機內(nèi)電源的目的在于更換外電源時不中斷連續(xù)觀測。在用機外電源時機內(nèi)電池自動充電。關機后，機內(nèi)電池為RAM存儲器供電，以防止數(shù)據(jù)丟失。各種類型的接收機體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測使用。
