全球定位系统(GPS)简介解读
全球定位系统的名词解释
全球定位系统的名词解释引言：全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是一种接收从空间中的卫星发送的信号以确定地球上任何一点准确位置的技术。
GPS已经成为现代社会不可或缺的一部分，广泛应用于航空航海、军事、交通导航、地理测量、旅游导航等领域。
本文将对GPS的相关名词进行解释和阐述，以帮助读者更好地理解GPS 技术的含义和应用。
一、卫星导航系统（Satellite Navigation System）卫星导航系统是指利用一组卫星来提供全球范围内的导航服务的系统。
GPS就是其中最有名的一种卫星导航系统，通过追踪和计算卫星信号的时间和位置，可以确定接收器所处的准确位置。
同时，其他国家也构建了自己的卫星导航系统，如中国的“北斗导航系统”和俄罗斯的“格洛纳斯系统”。
二、卫星（Satellite）卫星是通过人造方式被送入地球轨道并围绕地球运行的天体。
卫星在GPS系统中起到非常重要的作用，它们发送着信号，提供着位置和时间的信息。
目前，GPS系统中共有30颗左右的卫星，它们以特定的轨道运行，确保全球任何地方都能接收到有效的信号。
三、接收器（Receiver）接收器是指用于接收和处理卫星信号的设备。
在GPS系统中，接收器用于接收卫星发送的信号，解析信号中包含的时间和位置信息，并计算出接收器所处的精确位置。
接收器的发展使得GPS技术能够应用于各个领域，从普通手机上的导航功能到精密的地理测量仪器。
四、导航（Navigation）导航是指通过确定位置并计算出行的方向和距离来指引人们前往目的地的过程。
GPS通过卫星信号定位来实现导航功能，无论是陆地、海洋还是天空，只要接收器能接收到卫星信号，都可以利用GPS导航系统进行准确定位和导航。
五、精度（Accuracy）精度是指测量结果与真实值之间的接近程度。
在GPS系统中，精度表示了接收器所计算出的位置与实际位置之间的误差大小。
GPS接收器的精度受到多种因素的影响，如信号干扰、地形和大气条件等。
GPS_百度百科
GPS_百度百科一、GPS的基本概念和原理GPS，全称为全球定位系统（Global Positioning System），是一种基于卫星导航系统的定位技术。
它由一系列的卫星、地面控制站和用户设备组成，能够准确测量地球上任意点的位置坐标，并提供导航、定位等功能。
GPS的原理主要基于三个方面：卫星发射的信号、接收器接收的信号和测量时间。
首先，GPS系统中有24颗卫星（包括备用卫星），它们通过人造卫星轨道在地球上的分布。
这些卫星以恒定速度绕地球旋转，每颗卫星每天都会固定几次跟踪站的位置，并通过无线电信号发送卫星的位置信息。
其次，GPS接收器位于地面或者其他移动设备中，用来接收卫星发射的信号。
接收器会接收到至少四颗卫星的信号，并通过测量信号的传播时间来计算接收器到每颗卫星的距离。
通过将这些距离进行三角测量，GPS接收器能够确定接收器所在的位置。
最后，GPS接收器需要测量时间来确定信号传播的速度，并精确计算出定位信息。
GPS接收器内置一个高精度的原子钟，用来测量信号传播的时间。
接收器通过比较卫星发射信号的时间和它接收到信号的时间差来计算信号的传播时间，从而得出定位信息。
二、GPS的应用领域GPS的应用广泛，涵盖了几乎所有与位置有关的领域。
下面简要介绍几个主要的GPS应用领域：1.车辆导航和交通管理：GPS可以实时导航汽车、飞机等交通工具，提供最佳路线和交通信息，并帮助交通管理部门监控交通流量和疏导交通。
2.航海和航空：GPS已经成为航海和航空领域的重要工具，可用于船舶和飞机的导航定位、航线规划等。
3.军事应用：GPS最初是作为军事导航系统而研发的，现在仍广泛应用于军事领域，用于战术导航、目标定位、军事通信等。
4.地质勘探和测绘：GPS能够提供高精度的地球表面位置坐标，因此在地质勘探、测绘和地质灾害预警等方面有重要应用。
5.环境监测和气象预测：GPS可以用于监测大气湿度、气压和大气延迟等数据，从而提供准确的气象预测和环境监测。
GPS全球定位系统工作原理和精度分析
GPS全球定位系统工作原理和精度分析引言：全球定位系统（GPS）是一种利用地球上的卫星系统来确定和跟踪目标位置的技术。
它的原理是利用地面接收器接收来自卫星的信号，并通过运算来计算目标的位置坐标。
本文将介绍GPS的工作原理和精度分析。
一、GPS的工作原理GPS系统由三个基本组件组成：卫星系统、控制系统和用户接收器。
1.1 卫星系统GPS系统使用24颗工作卫星，它们均匀分布在地球的轨道上，确保在任何时间和任何地点都能接收到至少4颗卫星的信号。
这些卫星以恒定的速度绕地球运行，并以精确的时间间隔发射信号。
1.2 控制系统GPS系统的控制系统由地面站组成，负责监控和维护卫星的运行状态。
地面站通过精确的测量和计算，提供卫星的轨道参数和钟差数据，以确保卫星信号的准确性。
1.3 用户接收器用户接收器是GPS系统的最后一个组件，用于接收来自卫星的信号，并利用这些信号计算目标的位置。
用户接收器通常由天线、接收器和计算模块组成。
它通过测量卫星信号的到达时间差来计算目标的位置。
用户接收器通过接收至少4颗卫星的信号来确定三维坐标，并通过对这些信号的计算来获取目标的精确位置。
二、GPS的精度分析GPS系统的精度可以受到多种因素的影响。
以下是一些主要因素：2.1 卫星几何卫星几何是指卫星的相对位置和高度。
如果卫星分布很均匀，覆盖范围广，GPS系统的精度就会更高。
2.2 天气条件恶劣的天气条件，如大雨、大雪或浓雾，会影响GPS信号的传播和接收。
此外，太阳活动也可能干扰GPS系统的信号传输，导致精度下降。
2.3 接收器性能用户接收器的性能也会对GPS的精度产生影响。
高质量的接收器通常具有更好的灵敏度和抗干扰能力，能够提供更准确的测量结果。
2.4 接收器位置用户接收器的位置也对GPS系统的精度产生影响。
建筑物、树木或其他遮挡物可能阻挡卫星信号的接收，从而影响GPS定位的准确性。
2.5 信号传播延迟GPS信号在通过大气层时会受到传播延迟的影响。
GPS的基本概念和作用
GPS的基本概念和作用一、GPS系统概念Global Positioning System)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。
经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。
全球定位系统由三部分构成：(1)地面控制部分，由主控站(负责管理、协调整个地面控制系统的工作)、地面天线(在主控站的控制下，向卫星注入寻电文)、监测站(数据自动收集中心)和通讯辅助系统(数据传输)组成；(2)空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个道平面上；(3)用户装置部分，主要由GPS接收机和卫星天线组成。
全球定位系统的主要特点：(1)全天候；(2)全球覆盖；(3)三维定速定时高精度；(4)快速省时高效率：(5)应用广泛多功能。
全球定位系统的主要用途：(1)陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、市政规划控制等；(2)海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等；(3)航空航天应用，包括飞机导航、航空遥感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。
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。
经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。
GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。
GPS原理24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。
6.2全球定位系统(GPS)
1、全球定位系统概述（1）GPS的概念及其发展GPS是英文缩写，其全名为Navigation System Timing and Raging／Global positioning System，即。
"授时与测距导航系统／全球定位系统".全球定位系统GPS，于1973年由美国政府组织研究，耗费巨资，历经约20年，于1993年全部建成。
该系统是伴随现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代精密卫星导航和定位系统，不仅具有全球性、全天候、连续的三维测速、导航、定位与授时能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性。
该系统的研制成功已成为美国导航技术现代化的重要标志，被视为本世纪继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的又一重大科技成就。
全球定位系统的研制，最初主要用于军事目的。
如为陆海空三军提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测、应急通讯和爆破定位等方面，其作用已在1991年海湾战争中得到了证实。
以美国为首的多国部队所持有的17000台GPS接收机被认为是作战武器的效率倍增器，是赢得海湾战争胜利的重要技术条件之一。
随着GPS系统步入试验和实用阶段，其定位技术的高度自动化及所达到的高精度和巨大的潜力，引起了各国政府的普遍关注，同时引起了广大测量工作者的极大兴趣。
特别是近几年来，GPS定位技术，在应用基础研究、新应用领域开拓、软硬件开发等方面都取得了迅速发展。
目前，GPS精密定位技术已经广泛地渗透到了经济建设和科学技术的许多领域，尤其是在大地测量学及其相关学科领域，如地球动力学、海洋大地测量学、天文学、地球物理和资源勘探、航空与卫星遥感精密工程测量、变形监测、城市控制测量等方面的广泛应用，充分显示了这一卫星定位技术的高精度和高效益。
这预示测绘界将面临着一场意义深远的变革，从而使测绘领域步入一个崭新的时代。
在我国测绘行业，GPS的应用起步较晚，但发展速度很快。
测绘工作者们在GPS 应用基础研究和实用软件开发等方面取得了大量的成果；从而为GPS技术在我国全面推广提供了技术保证。
GPS定位原理及介绍
GPS定位原理及介绍GPS（Global Positioning System，全球定位系统）是一种利用人造卫星进行导航和定位的技术。
它由多颗卫星和地面控制站组成，可以提供全球范围内的三维定位服务。
GPS的原理是基于三角定位原理。
GPS接收器接收到来自多颗卫星的信号，并测量信号的传播时间来计算距离。
通过同时接收多颗卫星的信号，接收器可以利用三角定位原理计算出自己的位置。
GPS系统主要由三部分组成：卫星系统、地面控制站和用户接收器。
卫星系统是GPS系统的核心部分，由24颗运行在中轨道上的卫星组成。
这些卫星以几乎相同的轨道和速度运行，并在全球范围内分布，以确保至少有四颗卫星同时可见。
地面控制站用于监控卫星的运行状态和轨道参数，并传输相关数据给卫星。
用户接收器是GPS系统的终端，用于接收卫星信号并进行定位计算。
GPS定位的过程包括信号传播延迟补偿、距离计算、定位计算和坐标转换。
首先，接收器需要对接收到的卫星信号进行补偿，以消除信号传播过程中的延迟，得到准确的传播时间。
接下来，通过测量接收到的卫星信号的传播时间，可以计算出接收器与卫星之间的距离。
通过同时测量多颗卫星的距离，可以利用三角定位原理计算出接收器的二维位置。
最后，通过测量接收到的卫星信号的相位差，可以计算出接收器与卫星之间的高度差，从而得到接收器的三维位置。
GPS定位具有精度高、全球覆盖、实时性好等特点，已广泛应用于航空航天、军事、交通、测绘、导航、地质勘探等领域。
在航空航天领域，GPS技术可以用于导航系统、卫星轨道确定、导弹制导、飞行控制等方面，为飞行员提供准确的定位和导航信息。
在军事领域，GPS技术可以用于士兵定位、导弹导航、军舰航行等方面，提升军队的作战能力。
在交通运输领域，GPS技术可以用于车辆导航、交通监控、路况预测等方面，提供准确的导航服务和交通管理信息。
在测绘领域，GPS技术可以用于地图制作、地质勘探、土地测量等方面，提高测绘精度和效率。
《全球定位系统及其应用》 讲义
《全球定位系统及其应用》讲义一、全球定位系统（GPS）的概述全球定位系统，简称 GPS，是一种基于卫星的导航系统，能够为全球用户提供高精度的定位、导航和定时服务。
它由美国国防部开发并维护，最初主要用于军事目的，但随着技术的发展和普及，如今已广泛应用于民用领域，深刻改变了人们的生活和工作方式。
GPS 系统由三部分组成：空间部分、地面控制部分和用户设备部分。
空间部分由 24 颗卫星组成，这些卫星分布在 6 个轨道平面上，以确保在地球上的任何地点、任何时间都能接收到至少4 颗卫星的信号。
这些卫星不断地向地球发送包含其位置和时间信息的无线电信号。
地面控制部分包括主控站、监测站和注入站。
主控站负责管理和协调整个系统的运行，监测站负责监测卫星的运行状态，注入站则负责向卫星发送控制指令和更新卫星上的导航信息。
用户设备部分则是我们常见的 GPS 接收器，如手机、汽车导航仪、手持 GPS 设备等。
这些接收器通过接收卫星信号，并计算卫星与接收器之间的距离，从而确定接收器的位置、速度和时间等信息。
二、GPS 的工作原理GPS 的工作原理基于三角测量法。
当 GPS 接收器接收到来自至少 4 颗卫星的信号时，它可以通过测量信号的传播时间来计算卫星与接收器之间的距离。
由于卫星的位置是已知的，通过多个卫星的距离测量，就可以利用三角测量的原理确定接收器在地球上的位置。
具体来说，卫星发送的信号包含了卫星的位置和发送时间的信息。
接收器接收到信号后，记录下接收时间。
由于信号是以光速传播的，通过计算信号的传播时间乘以光速，就可以得到卫星与接收器之间的距离。
然而，由于时钟误差等因素的影响，测量得到的距离并不是精确的“真实距离”，而是包含了误差的“伪距”。
为了消除这些误差，GPS 系统采用了多种技术和算法，如差分 GPS、载波相位测量等，以提高定位的精度。
三、GPS 的应用领域1、交通运输在交通运输领域，GPS 发挥着至关重要的作用。
汽车导航系统是我们最为熟悉的应用之一。
GPS在精准农业中的应用
3、精准农业
精准农业是当今世界农业发展的新潮流，是 由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、 定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的 系统，其基本涵义是根据作物生长的土壤性状， 调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土 壤性状与生产力空间变异，另一方面确定农作物 的生产目标，进行定位的“系统诊断、优化配方 、技术组装、科学管理”，调动土壤生产力，以 最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收 入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取 得经济效益和环境效益。
这项技术可 以用来引导飞 机、船舶、车 辆以及个人， 安全、准确地 沿着选定的路 线，准时到达 目的地。
• 2、 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、核爆监测和应急通讯
1998年，Wiebold等人对是否要依 据生产信息来决定抑制精准农业进行 了讨论。在美国等发达国家的大规模 经营和机械化操作条件下，精准农业 在适合规模化经营的地区发展起来， 并在美国取得了很好的经济效益。此 外，以色列、荷兰、日本和韩国等国 家也针对各国的农业特点，加快开展 了对精准农业的研究工作。
等一些军事目的，是美国独霸全球战 略的重要组成。经过20余年的研究实 验，耗资300亿美元，到1994年3月， 全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星 座己布设完成。
3、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。
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解算用户位置时，需考虑误差影响。公式中包 括了接收机和卫星钟的钟差、对流层、电离层误差 等，还包括其他观测误差。 在伪距定位中可将卫星钟钟差作为已知值；电 离层、对流层等延迟误差均有相应的模型改正，电 离层延迟还可进行双频改正。 式中最后包含4个未知数，包括用户的三维坐 标以及接收机钟差。同步观测4颗以上卫星，利用 平差方法便可求得用户的三维位置。
④ 此外还包括地球自转在内的其他误差。
GNSS误差项
卫星星历误差
与卫星有关的误差
卫星钟钟差 相对论效应 电离层延迟
与信号传播有关的误差
对流层延迟
多路径效应 接收机钟钟差
与接收机有关的误差
接收机相位中心误差
接收机位置误差 引力延迟
其他误差
地球自转 地球固体潮 其他
GPS定位算法简介
伪距定位 载波相位定位 差分定位
地面监测部分
主控站，管理中心和技术中心 监测站，全球分布17个监控站 注入站，向卫星输入导航电文等 通信和辅助系统
用户部分
接收机 天线
GPS定位原理 GPS采用距离交会方法进行定位。通过接 收到的卫星载波解调出导航电文，解算观测 时刻卫星的轨道坐标，联合接收到的卫星至 用户的伪距，在可视卫星超过4颗的条件下， 计算得到用户的位置。
由于载波相位定位精度高，卫星钟的钟 差改正数 引起的误差超过1m，所以不再将 此作为已知值，可利用IGS提供的精密钟差 通过内插进行改正，或者将钟差改正数作 为近似值，在解算方程时进行迭代改正。
差分定位 假设在某已知点（基准站）上配置一台 接收机，而用户（流动站）在相距不远的地 方进行导航定位，由于两个终端相距较近， 卫星星历误差、大气延迟等误差大致相同。 利用已知点上的接收机反算求得误差综 合改正数，并通过数据通信链将改正数发送 给附近用户，用户进行相应误差改正，最后 用户导航定位结果精度可以提高至1m以内。
i ctu cti N i Vion Vtrop Δu
~i i s int( ) 及 的实际观测量，包括整周计数 u 为卫星 Re( ) 不足一周的部分 ，即 ~i int( ) Re( ) u 为载波的波长。 Ni 为卫星 s i 的整周模糊度。 其余部分与伪距定位的参数相同。
GPS误差项 信号从卫星发射端至接收机端的传播过程 中会出现各误差。按性质不同可分为系统误 差和偶然误差。偶然误差主要受到噪声或者 由观测等原因而形成，可以通过平差或滤波 等方式控制。系统误差的误差值大，对定位 结果的影响严重，需要通过特定方法加以改 正。
系统误差从误差源分大致可以分为三类：
① 与卫星有关的误差：包括星历误差，卫星钟钟差， 相对论效应。 ② 与信号传播有关的误差：包括电离层延迟误差， 对流层延迟误差，多路径误差等。 ③ 与接收机有关的误差：包括接收机钟的钟差，接 收机位置误差等。
载波相位定位
利用载波相位进行精密定位,相对于伪距定 位时测距码的码元宽度——C/A码精度大约为 3m，载波的波长非常短，GPS L1载波波长为 19cm，在采用码相关法解调后，测距精度可 达波长的1/100。 利用载波相位方法进行定位时，测距精度 可高达3mm左右，相比于伪距定位，其精度高 出2个数量级。
i ~ ρui (xi xu )2 (yi yu )2 (zi zu )2 ctu cti Vion Vtrop Δu
~ ρui 为卫星 至用户之间的伪距； ( x i , y i , z i ) 为相应历元时刻卫星 s i 的瞬时坐标；
( xu , yu , zu ) 为用户的位置坐标； c 为光速； t u为接收机钟钟差； ti为卫星钟钟差； Vion 为电离层延迟； Vtrop 为对流层延迟； i 为其他偶然误差。 Δu
载波是一种无标记的余弦波，接收机进行 测量时只能够记录不足一周的部分以及锁定 卫星信号进行首次测量后的整周计数，测量 过程中会产生整周模糊度。 此外载波信号容易被障碍物遮挡；外界干 扰也能引起信号的失锁，整周计数因此会出 现暂时中止等问题，从而产生周跳现象。
~ i (xi x )2 (yi y )2 (zi z )2 u u u u
Q&A
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GPS应用简介
导航
测绘
CORS LBS
POS
MMS 多模接收机
其他
其他GNSS系统
预计2020年，全球将遍布超过100颗导航卫星
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GPS（30） GLONASS（24） Galileo（30） 北斗（Compass）（35） QZSS（3） IRNSS（7）
全球定位系统（GPS）简介周耀目 录GPS系统组成 GPS定位原理 GPS误差项 GPS定位算法简介 GPS应用简介
GPS系统组成
空间部分
GPS卫星 • Block ⅡA， ⅡR，ⅡM及 ⅡF卫星 GPS卫星星座 • 24颗卫星，6个轨道面，每个轨道4颗卫星 • 相邻轨道升交点赤经之差为60°