卫星导航系统
卫星导航系统的原理和应用
卫星导航系统的原理和应用随着现代科技的不断发展，卫星导航系统已经变成了我们生活中不可或缺的一部分。
卫星导航系统能够提供精确的位置信息，为我们提供方便的航行、出行和定位服务。
本文将对卫星导航系统的原理和应用进行介绍。
一、卫星导航系统的原理卫星导航系统是由三个主要部分组成的：一是地面控制站，它是整个导航系统的控制中心，主要负责计算全球卫星定位系统(GPS)的卫星轨道，发射更新命令，以确保导航系统运行正常。
二是一组卫星，这些卫星维护在轨道上，四处发射信号，可以被全球接收。
这些信号包含卫星的精确位置信息、时间信息和其他校验信息，这些信息是每个接收器所需的信息。
三是接收器，在任何地点都可以接收到卫星发射的信号。
接收器使用这些信号来计算接收器的位置。
接收器与卫星通信的方法是：接收卫星发射的信号，计算信号的时间延迟，通过多普勒效应估算移动方向和速度，从而计算位置坐标。
卫星导航系统的原理其实就是接收器根据卫星发出的信号来确定位置。
卫星实际上并不知道接收器在哪里，所以接收器需要同时接收来自不同卫星的信号，并计算这些信号之间的差异，从而确定接收器的位置。
这个过程比较复杂，但是GPS接收器通常在几秒钟之内就能够计算出位置。
二、卫星导航系统的应用卫星导航系统的应用非常广泛，主要包括以下几个方面。
一是军事方面，卫星导航可以为军队提供精确的位置和导航信息，帮助士兵快速准确地找到目标。
二是民航方面，卫星导航可以为飞机提供精确的位置和导航信息，提高飞行安全，垂直起降系统还可以让飞机在空中随意转向飞行。
三是民用地面交通，卫星导航可以为汽车提供准确的位置和导航信息，避免交通拥堵和迷路，同时也可以提高交通安全。
四是旅游和户外方面，卫星导航可以帮助人们到达目的地并提供位置信息，同时也可以帮助人们了解周围的环境。
卫星导航系统的应用是非常广泛的，并且随着技术的不断进步，其应用也会不断扩展。
然而，卫星导航系统并不是万能的，有时候可能会受到干扰，例如在大楼里或隧道里，信号可能会受到阻碍，无法正常工作。
卫星导航系统工作原理
卫星导航系统工作原理卫星导航系统已经广泛应用于航空、航海、汽车导航以及定位监控等领域。
它通过一组卫星和地面控制站共同协作，为用户提供精准的定位和导航服务。
本文将详细介绍卫星导航系统的工作原理。
一、导航卫星导航卫星是卫星导航系统的核心组成部分。
目前最常用的卫星导航系统是美国的GPS(Global Positioning System)系统，该系统由一组运行在中轨道的卫星组成。
这些卫星分布在地球上空，每颗卫星每天都会完成两个轨道运动。
卫星通过广播无线信号，将时间和位置信息传输给用户设备。
二、地面控制站地面控制站是卫星导航系统的运维中心，负责协调和管理导航卫星的运行。
地面控制站通过测量、计算和预测等技术手段，对卫星的轨道进行控制和修正。
同时，地面控制站还负责维护卫星的稳定工作状态，并不断监测卫星的性能和信号质量。
三、用户设备用户设备是卫星导航系统的终端，通常为导航仪、手机等。
用户设备通过接收导航卫星发出的无线信号，获取卫星的时间和位置信息。
它使用这些信息进行计算和处理，从而实现定位、导航和路线规划等功能。
用户设备通常具有显示屏幕，可以直观地显示导航信息给用户。
四、工作原理卫星导航系统的工作原理可以概括为三个步骤：测量、计算和位置解算。
首先，用户设备接收到来自多颗卫星的信号。
用户设备通过测量各个卫星信号的时间差，计算出卫星信号传播的距离。
这个过程称为伪距测量。
然后，用户设备利用已知的卫星轨道参数和信号传播速度，计算出卫星与用户设备之间的几何距离。
这个过程称为几何计算。
最后，用户设备使用三角定位法或者最小二乘法等数学方法，将得到的距离信息与卫星的位置信息进行联合解算，从而确定用户设备的位置。
这个过程称为位置解算。
卫星导航系统通过以上的工作原理，能够提供高精度的定位和导航服务。
同时，由于卫星的分布范围广泛且信号传播速度快，用户设备可以随时接收到多颗不同卫星的信号，从而提高了定位精度和可用性。
总结：卫星导航系统通过卫星和地面控制站的协作，为用户提供精准的定位和导航服务。
卫星导航系统的原理
卫星导航系统的原理卫星导航系统是一种利用人造卫星提供定位、导航和时间服务的技术。
它通过将多颗卫星分布在地球轨道上，利用卫星与接收器之间的信号传输，实现对地球上任意位置的定位和导航。
本文将介绍卫星导航系统的原理及其应用。
一、卫星导航系统的组成卫星导航系统主要由卫星、地面控制系统和用户接收器三部分组成。
1. 卫星：卫星是卫星导航系统的核心组成部分。
卫星通过在地球轨道上运行，向地面发送信号，提供定位和导航服务。
目前，全球最主要的卫星导航系统是美国的GPS（全球定位系统），其由约30颗卫星组成。
2. 地面控制系统：地面控制系统负责监控和管理卫星导航系统的运行。
它包括地面测量站、控制中心和数据处理中心等设施。
地面控制系统通过与卫星进行通信，实时监测卫星的状态，并对其进行控制和调整。
3. 用户接收器：用户接收器是卫星导航系统的终端设备，用于接收卫星发出的信号，并进行解码和处理。
用户接收器可以是手机、汽车导航仪、航空器导航设备等。
它通过接收卫星信号，计算出自身的位置和导航信息，并将结果显示给用户。
二、卫星导航系统的工作原理卫星导航系统的工作原理基于三角测量和时间同步的原理。
1. 三角测量原理：卫星导航系统利用三角测量原理确定接收器的位置。
当接收器接收到至少三颗卫星的信号时，它可以通过测量信号的传播时间和卫星的位置信息，计算出自身的位置。
每颗卫星都会向接收器发送包含时间和位置信息的信号，接收器通过测量信号的传播时间来确定自身与卫星之间的距离，然后利用三角测量原理计算出自身的位置。
2. 时间同步原理：卫星导航系统利用时间同步原理确保接收器和卫星之间的通信准确。
卫星导航系统中的每颗卫星都具有高精度的原子钟，它们通过地面控制系统进行时间同步。
接收器接收到卫星发出的信号后，会测量信号的传播时间，并与卫星的发射时间进行比较，从而计算出信号传播的距离。
由于信号传播速度是已知的，接收器可以通过测量时间差来计算出自身与卫星之间的距离。
卫星导航系统工作原理
卫星导航系统工作原理卫星导航系统是一种基于卫星定位技术的导航工具，被广泛应用于航空、航海、陆地交通以及个人导航等领域。
本文将介绍卫星导航系统的工作原理，揭示其如何实现精确定位和导航功能。
一、导航卫星组成卫星导航系统由导航卫星、地面控制站和用户接收设备三部分组成。
导航卫星是系统的核心组成部分，负责发射信号进行导航定位。
地面控制站用于监控和控制导航卫星的运行状态，确保系统正常工作。
用户接收设备用于接收导航卫星发射的信号，计算自身位置并提供导航服务。
二、工作原理1. 定位信号发射卫星导航系统使用的是微波信号进行通信和定位。
导航卫星通过高精度的原子钟同步发射的定位信号，信号在空间中以电磁波的形式传播。
这些信号包含导航卫星的位置、时间信息和卫星号码等数据。
2. 导航信号接收用户接收设备接收到导航卫星发射的信号后，利用天线接收信号并解调。
解调过程中，用户设备会通过与接收的信号进行比对，计算出信号从卫星发射到接收设备之间的时间差。
3. 定位计算用户设备接收到至少三颗导航卫星的信号后，可以通过解析信号中的时间、位置信息，计算出用户设备的位置。
通过测量信号传播时间差和卫星位置信息，用户设备可以通过三角测量原理得出自身的经度、纬度和海拔高度。
4. 导航服务利用计算得到的位置信息，用户设备可以为用户提供导航服务。
导航系统会根据用户设备的位置和预设目的地的坐标数据，计算最佳的导航路径，并提供语音引导、地图显示等功能，帮助用户准确导航到目的地。
三、精确定位原理卫星导航系统实现精确定位的原理主要依靠以下几个方面：1. 高精度的原子钟：导航卫星上搭载了高精度的原子钟，能够提供高精度、稳定的时间信号，确保定位计算的准确性。
2. 多颗卫星定位：卫星导航系统需要接收到至少三颗导航卫星的信号，通过三角测量原理计算得到用户设备的位置。
当接收到更多的卫星信号时，可以提供更高的精度和可靠性。
3. 误差修正：卫星导航系统在信号传输过程中可能受到大气层、电离层等因素的影响，导致误差产生。
卫星导航系统工作原理
卫星导航系统工作原理卫星导航系统是一种利用人造卫星进行全球定位和导航的技术。
它能够提供精确的时间、位置和速度信息，为航海、航空、军事、交通等领域的应用提供了重要的支持。
在本文中，将详细介绍卫星导航系统的工作原理。
一、全球定位系统（GPS）是最常见和广泛使用的卫星导航系统。
它由一系列地球轨道卫星、地面控制站和用户设备组成。
在工作中，GPS主要包括以下几个步骤：1. 卫星发射：GPS系统中的卫星由美国国防部负责发射和维护。
这些卫星分布在特定的轨道上，以确保全球范围内的覆盖。
2. 卫星测距：用户设备通过接收来自至少4颗卫星的信号，并测量信号的传播时间来确定自身的位置。
这个过程需要同时接收卫星发出的导航信号，并记录每颗卫星的传播时间。
3. 定位计算：用户设备通过对接收到的卫星信号进行计算和处理，确定自身的位置。
利用测距原理，用户设备可以确定自身与各颗卫星之间的距离，然后通过三角定位来计算地理坐标。
4. 位置更新：一旦确定了用户设备的位置，GPS系统将持续不断地更新位置信息，以便用户及时获得最新的导航和定位数据。
二、伽利略导航系统是欧洲空间局研发的卫星导航系统。
与GPS系统类似，伽利略系统也由一系列地球轨道卫星、地面控制站和用户设备组成。
其工作原理也基本相同，不同之处在于伽利略系统采用了更高精度的技术，可以提供更准确的定位和导航服务。
伽利略导航系统的主要特点是系统开放性和独立性。
相比GPS系统需要依赖美国军方控制，伽利略系统的控制权完全掌握在欧洲自身手中，使得欧洲在定位和导航领域有了更大的自主权和可靠性。
三、北斗导航系统是中国自主开发的卫星导航系统。
与GPS和伽利略系统类似，北斗系统也基于一系列地球轨道卫星、地面控制站和用户设备构建，提供定位和导航服务。
北斗系统的工作原理与GPS类似，都是通过测距和定位计算来确定位置。
与GPS和伽利略系统相比，北斗系统有其独特的优势。
首先，北斗系统在全球范围内提供了更广泛的服务覆盖，包括陆地、海洋和航空领域。
卫星导航系统原理及发展
卫星导航系统原理及发展卫星导航系统是一种利用卫星技术进行空中、海上和陆地导航的现代化技术。
该技术可以在全球范围内准确定位，使人们能够在没有地基设施支持的情况下进行导航。
一、卫星导航系统的原理与发展卫星导航系统的原理比较简单。
全球定位系统（GPS）是当今最知名的卫星导航系统之一。
GPS系统功能是通过收集来自卫星的信号，该信号包含卫星位置、时间戳和其他相关参数，这些参数将被接收器用于确定其自身的位置。
GPS系统是由美国国防部起初主导，用于精确定位和导航军用飞行器。
1996年，美国决定开放GPS系统，让其成为全球公共设施，从此GPS系统开始向公众开放。
此后，许多其他国家开始研制和部署自己的卫星导航系统。
全球定位系统已经在全球范围内得到了广泛的使用，它已成为船舶、航空器和车辆导航系统的支持枢纽。
此外，在现代基础设施的建设过程中，卫星导航系统还发挥着重要的作用，例如建筑施工、勘探矿区和地质勘测等。
二、卫星导航系统的优点和不足卫星导航系统有许多优点，其中最重要的是其全球覆盖范围。
通过这种技术，我们可以随时随地进行定位和导航，即使在较为偏远的区域也可以实现。
此外，该技术非常准确且目前可用的卫星导航系统都提供了高精度定位。
这一技术可以为人们提供高效、便利和安全的旅行和工作方式。
然而，卫星导航系统也存在不足之处。
首先，这种技术需要接收器和卫星之间的直接通信才能实现。
如果天空中有障碍物阻挡，如高山、大楼或树木等，将会影响接收器接收到的信号强度，导致导航系统定位歧差增加。
其次，卫星导航系统的精度通常受到多种因素的影响，如卫星轨道的偏差、接收器的建筑物阻碍，以及电磁干扰等。
这些问题需要在系统设计和维护阶段得到充分考虑和解决方案。
三、卫星导航系统的未来发展相对于以前阶段的卫星导航系统，未来的卫星导航系统将更加强调可靠性、精度和可用性。
在这一领域，我们会看到卫星导航系统实现从速度导航到相对定位，从高精度定位到超高精度紧密度的飞跃。
卫星导航系统的原理和应用
卫星导航系统的原理和应用一、引言卫星导航系统是一种利用人造卫星进行定位、导航和定时的技术系统。
它利用卫星发射的信号，通过接收器接收并处理信号，进而确定接收器的位置、速度和时间。
本文将主要介绍卫星导航系统的原理和应用。
二、卫星导航系统的原理卫星导航系统的原理主要包括卫星发射信号、接收器接收信号和信号处理三个方面。
1. 卫星发射信号卫星导航系统采用空间分段广播的方式进行信号传输。
通过卫星发射信号，包括导航信号和时间信号。
导航信号包括径向速度信号和位置信息信号，用于确定接收器的位置和速度；时间信号是卫星上的高精度原子钟通过信号广播到接收器上，用于提供精确的时间信息。
2. 接收器接收信号接收器是卫星导航系统的核心组件，主要用于接收卫星发射的信号。
接收器通过天线接收卫星信号，并进行信号的放大和滤波处理。
接收器还通过多普勒效应来测量卫星与接收器之间的相对运动速度，并根据卫星发射信号的频率来计算接收器的位置。
3. 信号处理接收器接收到信号后，还需要进行一系列的信号处理来确定接收器的位置、速度和时间。
信号处理主要包括导航解算和时间同步两个方面。
导航解算是通过将接收到的卫星信号与已知的卫星位置和频率信息进行匹配，从而计算出接收器的位置和速度。
时间同步是通过接收卫星上发射的时间信号，并与接收器上的时钟进行同步，以提供高精度的时间信息。
三、卫星导航系统的应用卫星导航系统具有广泛的应用领域，以下是几个主要的应用领域。
1. 航空航天在航空航天领域，卫星导航系统是一种不可或缺的技术。
航空公司和航空管理机构利用卫星导航系统来提供精确的飞行导航和飞机定位服务，以确保航空安全和航班的准时到达。
2. 交通运输卫星导航系统在交通运输领域的应用主要体现在车辆导航和交通管理方面。
利用卫星导航系统，车辆可以精确定位和导航，提供准确的导航指引和交通状况信息。
交通管理机构可以借助卫星导航系统来监控车辆行驶状况，提供实时的交通管理和路况信息。
3. 海洋和航海在海洋和航海领域，卫星导航系统在船舶导航、定位和海洋资源勘探方面发挥着重要作用。
北斗卫星导航系统介绍
伽利略系统与北斗系统均遵循国际标准，具有良好的兼容性，可以实现互操作。
与格洛纳斯比较分析
卫星数量与分布
格洛纳斯系统由24颗卫星组成，主要分布在三个轨道面上。北斗系统在亚太地区具有更多的可见卫星 ，有助于提高定位精度。
定位精度
格洛纳斯系统在开放服务中的定位精度相对较低，一般认为在10-15米之间。而北斗系统在亚太地区 的定位精度更高。
民用领域应用案例
智能交通
北斗卫星导航系统可以应用于车辆导航、智能交通信号控 制、自动驾驶等领域，提高交通运行效率和安全性。
灾害监测与救援
通过北斗卫星导航系统，可以实时监测地震、洪水等自然 灾害的发生和演变，为灾害预警、救援和恢复提供重要支 持。
精准农业
利用北斗卫星导航系统的高精度定位和时间服务，可以实 现农机精准作业、农田信息实时监测等，提高农业生产效 率和质量。
北斗系统具有短报文通信功能，用户可以通过卫星信号发 送短信息，而GPS则不具备此功能。
与伽利略比较分析
系统构成
伽利略系统由30颗中高度圆轨道卫星组成，其中27颗为工作卫星，3颗为备份卫星。北斗系统则由地球同步轨道卫星 、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成混合导航星座。
定位精度
伽利略系统设计目标为提供更高的定位精度，但其实际性能可能受到多种因素影响。北斗系统在亚太地区具有较高的 定位精度。
北斗卫星导航系统介绍
目录
• 北斗卫星导航系统概述 • 北斗卫星导航技术原理 • 北斗卫星导航系统性能评估 • 北斗卫星导航在各领域应用案例 • 北斗卫星导航与其他系统比较分析 • 未来发展趋势及挑战
01 北斗卫星导航系统概述
定义与发展历程
定义
北斗卫星导航系统（BDS）是中国 自主研发的全球卫星导航系统，旨 在提供全球范围内的定位、导航和 授时服务。
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第一节概述§16—1 概述一、卫星导航系统的发展1、1957年10月世界上第一颗人造卫星发射成功，开始了利用卫星进行定位和导航的研究。
2、第一代卫星导航系统——子午卫星导航系统，自1963年12月美国发射了第一颗导航卫星建立。
该系统不受气象条件的限制，自动化程度较高，且具有良好的精度，它迅速被世界各国所采用。
但该系统卫星数目较少（5～6颗）、轨道低（平均约1000 km）、发射信号的频率较低，从而精度受到影响，且不能提供连续地实时三维导航。
3、第二代卫星导航系统——GPS卫星全球定位系统，实现全天候、全球高精度地连续导航定位。
美国美国国防部于1973年开始，1993年建设成功，历经20年，耗资300亿美元，全称为“授时、测距导航系统/全球定位系统”（Navigation system Timing and Ranging/Global Positioning System）。
GPS是利用卫星发射的无线电信号进行导航定位，具有全球性、全天候、高精度、快速实时三维导航、定位、测速和授时功能，以及良好的保密性和抗干扰性。
二、GPS的影响及特点1、GPS的影响：它可以高精度、全天候、快速测定地面点的三维坐标，使传统的测量理论与方法产生了深刻变革，促进了测绘科学技术的现代化，在军事、民用及其它领域都得到了广泛应用。
卫星定位技术已引起了测绘技术的一场革命，从而使测绘领域步入一个崭新的时代。
2、GPS的特点：全球地面连续覆盖。
24颗GPS卫星合理地分布在太空中，地球上任何地点均可连续地同步观测到至少4颗卫星，保障了全球、全天候连续地三维定位。
定位精度高。
GPS可连续地、高精度地提供导航定位。
单点定位精度：C/A码±25 m，P码为±10 m；相对定位的精度：单频机为±（10 mm+2×10-6×D），双频机为±（5 mm+1×10-6×D）。
观测简便。
测量员的任务只是安装并开关仪器、量取仪器高、监视仪器的工作状态和采集环境的气象数据，卫星的捕获、跟踪观测和记录等均由仪器自动完成，大大减少了外业的作业时间及劳动强度。
经济效益好。
GPS测量不要求观测站之间通视，不需建造觇标。
大大减少观测工作的经费和时间，节省大量的人力、物力和财力，同时也使点位的选择变得更加灵活。
第二节GPS的组成§16—2 GPS的组成全球定位系统（GPS）主要由空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分三大部分组成，如图16-1所示。
一、空间星座部分1．GPS卫星星座全球定位系统的空间星座部分由24颗卫星组成，其中21颗工作卫星，3颗可随时启用的备用卫星。
工作卫星均匀分布在6个近圆形轨道面内，每个轨道面上有4颗卫星（见图16-2）。
卫星轨道面相对地球赤道面的倾角为55°，各轨道平面升交点的赤经相差60°，同一轨道上两卫星之间的升交角距相差90°。
轨道平均高度为20 200 km，卫星运行周期为11小时58分。
在地平线以上的卫星数目随时间和地点而异，最少为4颗，最多时达11颗。
2．GPS卫星及功能GPS卫星（见图16-3）的主体呈圆柱形，直径为1.5 m，重约774 kg，设计寿命为7.5年。
主体两侧配有能自动对日定向的双叶太阳能板，为卫星正常工作提供电源，通过一个驱动系统保持卫星运转并稳定轨道位置。
每颗卫星装有4台高精度原子钟（铷钟和铯钟各两台），以保证发射出标准频率（稳定度为），为GPS测量提供高精度的时间标准。
GPS卫星的主要功能是：（1）接收和储存由地面监控系统发射来的导航信息；（2）接收并执行地面监控系统发送的控制指令，如调整卫星姿态和启用备用时钟、备用卫星等；（3）向用户连续不断地发送导航与定位信息，并提供时间标准、卫星本身的空间实时位置及其它在轨卫星的概略位置。
3．GPS卫星信号及SA技术（1）GPS卫星信号GPS卫星信号与导航电文是通过发射高频载波信号来传送的（图16-4），振荡器产生一个基准频率F0=10.23 MHz的高频载波信号，分别以154倍和120倍实现倍频后，形成两个载波频率信号L1=1 575.42MHz，L2=1 227.60 MHz，波长分别为λ1=19.03 cm，λ2=24.42 cm。
GPS卫星的三种码信号（载波的三种相位调制）：P码或精码：两个载波被F0调制的伪随机码；主要用于较精密的导航定位，只供美国军方和授权用户使用。
C/A码或粗码：L1载波频率被调制为0.1F0的伪随机码；测距精度低。
导航电文或D码：两个载波上都调制了50（bit/s）的数据串，它向用户提供为计算卫星坐标用的卫星星历、系统时间、卫星钟性能及电离层改正参数等信息。
有每颗GPS卫星的识别码，区分来自不同卫星的信号。
（2）SA（Selective Availability）政策与技术SA（Selective Availability）政策：选择可用性政策。
为保障美国政府的利益与安全，使非特许用户不能获得高精度实时定位，美国国防部对GPS工作卫星发播的信号实行SA政策。
SA技术：对GPS卫星基准频率采用δ技术，即GPS的基准信号人为的引入一个高频抖动信号，以降低C/A码伪距观测量的精度；对导航电文采用ε技术，干扰卫星星历数据，降低GPS卫星播发轨道参数的精度，降低利用C/A码进行单点定位的精度。
在SA的影响下，伪距单点定位精度由±25 m降到±50 m 。
大多商用GPS接收机工作于C/A码，只能使用降低了精度的C/A码。
2000年5月美国政府取消了SA政策，民用C/A码的精度得到了显著的实质上的改善。
二、地面监控部分GPS的地面监控系统主要由分布在全球的五个地面站组成，按其功能分为主控站（MCS）、注入站（GA）和监测站（MS）三种（图16-5）。
主控站：一个，设在美国本土的科罗拉多空间中心。
负责协调和管理所有地面监控系统，具体任务：根据所有地面监测站的观测资料推算编制各卫星的星历、卫星钟差和大气层修正参数等，并把这些数据及导航电文传送到注入站；提供全球定位系统的时间基准；调整卫星状态和启用备用卫星；还具有监测站功能等。
注入站：现有三个，分别设在印度洋的迭哥伽西亚、南太平洋的卡瓦加兰和南大西洋的阿松森群岛。
其主要任务是将来自主控站的卫星星历、钟差、导航电文和其它控制指令注入到相应卫星的存储系统，并监测注入信息的正确性；亦具有监测站功能。
监测站：原有五个（含上述四个地面站，另一个设在夏威夷）。
主要任务:是连续观测和接收所有GPS卫星发出的信号并监测卫星的工作状况，将采集到的数据连同当地气象观测资料和时间信息经初步处理后传送到主控站。
2000年，监测站增加到10个（我国家测绘局与美国国家影像与制图局NIMA合作在房山建立了一个监测站），大大改善了卫星广播星历的精度。
对于精密定位，用户等效距离误差由原来的4.3 m 降低到1.3 m。
整个地面监控系统由主控站控制，地面站之间的通信系统无需人工操作，实现了高度自动化和标准化。
三、用户设备部分GPS的用户设备部分，包括GPS接收机硬件、数据处理软件和微处理机及其终端设备等。
1、GPS信号接收机：是用户设备部分的核心。
其主要任务是捕获卫星信号，跟踪并锁定卫星信号；对接收的卫星信号进行处理，测量出GPS信号从卫星到接收机天线间的传播时间；译出GPS卫星发射的导航电文，配以功能完善的软件，实时计算接收机天线的三维坐标、速度和时间。
GPS接收机：由天线、主机和电源三部分组成。
GPS接收机天线：由天线单元和前置放大器两部分组成。
天线的作用是将GPS卫星信号的微弱电磁波能量转化为相应电流，前置放大器将接收的GPS信号放大。
为减少信号损失，一般将天线和前置放大器封装成一体；主机：由变频器、信号通道、微处理器、存储器和显示器组成。
主机的主要作用是对天线接收到的信号进行数据处理、记录、存储、状态及结果显示等；电源：主要有内电源（一般为锂电池）和外接电源两种，为接收机提供工作时必要的能源。
2、GPS的种类（按用途分）导航型：一般采用伪距单点定位，定位精度较低，体积小、价格低廉，广泛用于船舶、车辆、飞机等运动载体的实时定位及导航。
按应用领域又分：手持型、车载型、航海型、航空型以及星载型。
测地型：主要采用载波相位观测值进行相对定位，定位精度较高，一般相对精度可达±（5 mm＋10-6×D）。
这类仪器构造复杂，价格昂贵。
主要用于精密大地测量、工程测量、地壳形变测量等领域。
分为单频机和双频机两种：单频机只接收L1载波相位，它不能消除电离层的影响，只适用于15 km 以内的短基线；双频机可接收L1、L2载波相位，因而可以消除电离层的影响，精度较高，可适用于长基线。
授时型：利用GPS卫星提供的高精度时间标准进行授时，常用于天文台授时、电力系统、无线电通讯系统中的时间同步等。
姿态测量型：可提供载体的航偏角、俯仰角和滚动角，主要用于船舶、飞机及卫星的姿态测量。
我国常用的接收机：Trimble 4700SE/SSE型（美国、天宝）;Wild530/550型（瑞士徕卡）;Astech-XII、Z-12型（美国阿什泰克）;NGS-200型（广州南方测绘仪器公司）;GJS型（北京博飞公司）。
双星：能接收美国和俄罗斯两卫星定位系统。
三节GPS坐标系统§16—3 GPS坐标系统一、WGS-84大地坐标系GPS是全球性的定位导航系统的坐标系统是全球性的，它是通过国际协议确定的协议地球坐标系（Coventional Terrestial System—CTS）。
目前，GPS测量中所使用的协议地球坐标系统称为WGS-84世界大地坐标系（World Geodetic System）。
WGS-84世界大地坐标系的几何定义：原点是地球质心；Z轴指向国际时间局—BIH（Bureau International deI′H eure）1984.0定义的协议地球极（Coventional Terrestial Pole—CTP）方向；X 轴指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交点；Y轴与Z轴、X轴构成右手坐标系，如图16-6所示。
二、WGS-84坐标基本关系式地面上任一点的三维直角坐标为（X，Y，Z），其大地坐标为（B，L，h），两坐标系之间的转换关系：(16-3 24.1)式中：a，(16-3 24.2)为椭球元素。
对于WGS-84椭球，长半轴a=6 378 137.0 m，第一偏心率平方(16-3 24.2)=0.006 694 379 99。
16-1 式的逆运算为：大地纬度B又是其自身的函数,需用式(16-2b)和(16-1d)迭代解算。