全球定位系统(GPS)定位原理简介
全球定位系统定位原理
全球定位系统定位原理全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是一种通过卫星定位技术来确定地球上任意位置的系统。
它是由美国国防部研发并投入使用的，现在已经成为全球范围内最主要的卫星导航系统。
GPS定位原理是基于三角测量原理和时差测量原理，通过接收来自卫星的信号，计算信号传输的时间差来确定接收器的位置。
GPS系统由三个主要部分组成：卫星部分、地面控制部分和用户接收器部分。
卫星部分是由一组绕地球轨道运行的卫星构成的，它们分布在不同的轨道上，确保全球范围内都能接收到至少4颗卫星的信号。
地面控制部分负责维护和管理卫星的运行，确保它们的轨道和时间精确无误。
用户接收器部分是由个人手持设备、汽车导航系统等组成，用于接收和处理卫星信号，计算出接收器的位置。
GPS定位原理的核心是三角测量原理。
当接收器接收到来自至少4颗卫星的信号后，它会测量每个卫星信号的传输时间差。
由于信号传播的速度已知，接收器可以通过测量时间差来计算出接收器与每个卫星之间的距离。
接着，通过三角测量原理，可以确定接收器的位置。
三角测量原理是利用三角形的边长和角度关系来计算未知边长或角度的方法，通过测量三个或更多卫星与接收器之间的距离，就可以确定接收器的位置。
除了三角测量原理，GPS定位原理还涉及到时差测量原理。
每颗卫星都会通过信号发送当前的时间，接收器接收到信号后会记录下接收时间。
通过计算信号的传输时间差，可以得到接收器与卫星之间的时差。
由于信号传播的速度已知，可以通过时差计算出接收器与卫星之间的距离。
通过多个卫星的时差测量，可以确定接收器的位置。
为了提高定位的精度，GPS系统还采用了一些增强技术。
例如，差分GPS技术通过在地面上放置一个参考站，与接收器进行通信，校正接收器的位置误差，从而提高定位的精度。
此外，GPS系统还可以通过接收更多的卫星信号来提高定位的精度，例如使用伪距观测法和载波相位观测法等。
全球定位系统是一种通过卫星定位技术来确定地球上任意位置的系统。
全球定位系统GPS原理及应用
全球定位系统GPS原理及应用全球定位系统(GPS)是一种利用卫星导航技术来确定地理位置的系统。
它由一组由美国政府运行的卫星、地面控制站和接收器组成。
全球定位系统的原理基于三角测量原理，通过计算接收器与卫星之间的距离来确定地理位置。
以下是全球定位系统的原理及应用的详细介绍。
当一个接收器接收到来自至少4颗卫星的信号后，它会通过测量信号的传输时间来确定从卫星到接收器的距离。
由于每颗卫星的位置已知，并且信号传播速度是已知的，因此可以通过距离和位置信息来确定接收器的地理位置。
全球定位系统还可以利用多次测量的平均值来提高定位的准确性。
1.航海和航空导航：全球定位系统在航海和航空方面被广泛使用，可以提供精确的位置和导航信息，帮助船舶和飞机安全地导航到目的地。
2.车辆导航和交通管理：全球定位系统可以在汽车、卡车和公共交通工具中使用，提供实时导航和交通信息，帮助驾驶员选择最佳路线，减少交通拥堵和行驶时间。
3.军事和安全应用：全球定位系统在军事和安全领域中扮演着重要角色，可以用于军事导航、目标定位和监视、军事行动规划等。
4.资源勘探和地质测量：全球定位系统可以用于资源勘探和地质测量，可以提供准确的地理位置和测量数据，帮助研究人员进行资源勘探和地质研究。
5.灾害管理：全球定位系统可以在灾害管理中使用，例如地震、洪水和风暴等灾害发生时，可以提供准确的位置信息和灾情监测，帮助救援人员进行灾情评估和救援行动。
总结：全球定位系统是一种利用卫星导航技术来确定地理位置的系统，它通过测量接收器与卫星之间的信号传输时间来确定地理位置。
全球定位系统广泛应用于航海、航空、车辆导航、军事、资源勘探、地质测量、灾害管理等领域。
随着技术的不断发展，全球定位系统的应用将进一步扩展，为人类的生活和工作带来更大的便利和效益。
全球定位系统原理_绝对定位原理
全球定位系统原理_绝对定位原理全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是一种使用卫星和地面设备来确定地球上任意位置的导航和定位系统。
GPS通过接收来自卫星的信号，可以实现高精度的绝对定位和导航功能。
其原理主要基于以下几个关键要素：1.卫星定位GPS系统由一组24颗卫星组成，这些卫星分布在地球轨道上，每颗卫星都有精确的轨道和运行时间。
卫星定位的原理是通过接收来自至少四颗卫星的信号来确定接收器的位置。
卫星发射的信号包含卫星的精确位置和时间信息。
2.接收器接收卫星信号GPS接收器是用来接收并处理来自卫星的信号的设备。
接收器内部包含一个天线，用于接收卫星发射的信号。
接收器将接收到的信号传递给处理器进行处理。
3.三角定位原理GPS定位原理基于三角定位原理。
接收器通过接收至少四颗卫星的信号，可以测量这些卫星和接收器之间的距离。
由于卫星的位置是已知的，接收器可以通过测量这些距离来确定自己的位置。
接收器利用一个复杂的数学算法和时间测量技术来计算自己的位置。
4.精确时间同步GPS系统的精度与时间的同步性密切相关。
因为GPS信号的传播速度是已知的，接收器可以通过测量信号的传播时间来计算出距离。
然而，精确的时间同步对于距离的计算至关重要。
GPS系统中的卫星都有精确的内部时钟，接收器通过接收卫星发射的时间信号来与卫星进行时间同步。
5.加速度计和陀螺仪GPS系统还可以结合加速度计和陀螺仪等辅助设备，提供更精确和准确的定位和导航功能。
加速度计可以测量加速度和速度的变化，从而帮助用户确定自己的移动方向和速度。
陀螺仪可以测量旋转速度和姿态，进一步提高定位的精度和准确性。
总之，全球定位系统的原理主要基于卫星定位、接收器接收卫星信号、三角定位原理、精确时间同步和辅助设备等多个要素。
通过利用卫星发射的信号和接收器的计算能力，GPS系统可以实现高精度的绝对定位和导航功能。
这种原理已广泛应用于航空、航海、军事、车辆导航和移动设备等领域。
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定位原理是什么
gps定位原理是什么
GPS定位原理是什么。
GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是一种利用卫星进行定位的技术。
它可以精准地确定地球上任何一个点的位置，并且能够提供准确的时间信息。
GPS定位原理主要是通过卫星发射信号和接收器接收信号来实现的。
首先，GPS系统由一系列卫星组成，它们围绕地球轨道运行，每颗卫星都会定期发射信号。
这些信号包含了卫星的位置和时间信息。
接收器接收到这些信号后，就能够计算出卫星和接收器之间的距离。
其次，GPS接收器至少需要接收到三颗卫星的信号才能进行定位。
因为在三维空间中，确定一个点的位置至少需要三个坐标。
当接收器接收到至少三颗卫星的信号后，它就能够通过计算卫星和接收器之间的距离来确定自己的位置。
另外，GPS接收器还需要考虑卫星信号传播的时间。
由于信号传播的速度是已知的，接收器可以通过测量信号传播的时间来确定
卫星和接收器之间的距离。
通过测量多颗卫星的信号传播时间，接收器就能够确定自己的位置。
除了三维定位外，GPS还可以提供高度信息。
当接收器接收到四颗以上的卫星信号时，它就能够进行高度的定位。
这是因为四颗卫星的信号可以提供接收器所在位置的三维坐标，再加上卫星的高度信息，就能够确定接收器的高度。
总的来说，GPS定位原理是通过接收卫星发射的信号来确定接收器的位置和时间。
通过测量多颗卫星的信号传播时间，接收器就能够实现精准的三维定位和高度测量。
这种定位原理已经被广泛应用于航空、航海、地理测绘、军事等领域，并且在日常生活中也发挥着重要作用。
GPS定位原理和简单公式
GPS定位原理和简单公式GPS是全球定位系统的缩写，是一种通过卫星系统来测量和确定地球上的物体位置的技术。
它利用一组卫星围绕地球轨道运行，通过接收来自卫星的信号来确定接收器（GPS设备）的位置、速度和时间等信息。
GPS定位原理基于三角测量原理和时间测量原理。
1.三角测量原理：GPS定位主要是通过测量接收器与卫星之间的距离来确定接收器的位置。
GPS接收器接收到至少4颗卫星的信号，通过测量信号的传播时间得知信号的传播距离，进而利用三角测量原理计算出接收器的位置。
2.时间测量原理：GPS系统中的每颗卫星都具有一个高精度的原子钟，接收器通过接收卫星信号中的时间信息，利用接收时间和发送时间之间的差值，计算出信号传播的时间，从而进一步计算出接收器与卫星之间的距离。
简单的GPS定位公式：1.距离计算公式：GPS接收器与卫星之间的距离可以通过测量信号传播时间得到。
假设接收器与卫星之间的距离为r，光速为c，传播时间为t，则有r=c×t。
2.三角测量公式：GPS定位是通过测量与至少4颗卫星的距离，来计算接收器的位置。
设接收器的位置为(x,y,z)，卫星的位置为(x_i,y_i,z_i)，与卫星的距离为r_i，根据三角测量原理，可得到以下方程：(x-x_1)^2+(y-y_1)^2+(z-z_1)^2=r_1^2(x-x_2)^2+(y-y_2)^2+(z-z_2)^2=r_2^2...(x-x_n)^2+(y-y_n)^2+(z-z_n)^2=r_n^2这是一个非线性方程组，可以通过迭代方法求解，求得接收器的位置。
3.定位算法：GPS定位一般使用最小二乘法来进行计算。
最小二乘法是一种数学优化方法，用于最小化误差的平方和。
在GPS定位中，通过最小化测量距离与计算距离之间的差值的平方和，来确定接收器的位置。
总结：GPS定位原理基于三角测量和时间测量原理，通过测量接收器与卫星之间的距离，利用三角测量公式和最小二乘法来计算接收器的位置。
GPS导航定位原理以及定位解算算法
GPS导航定位原理以及定位解算算法全球定位系统（GPS）是一种基于卫星导航的定位技术。
其基本原理是通过接收来自卫星系统的信号，并利用这些信号的时间差来计算接收器与卫星之间的距离，进而确定接收器的位置。
GPS定位原理：1.卫星信号发射：GPS系统由一组运行在地球轨道上的卫星组成。
这些卫星通过周期性地广播信号来与地面上的GPS接收器进行通信。
2.接收器接收信号：GPS接收器接收来自卫星的信号，一般至少需要接收到4颗卫星的信号才能进行定位。
3.信号延迟计算：GPS接收器通过测量信号从卫星发射到接收器接收的时间来计算信号的传播延迟，然后将延迟转换为距离。
4.距离计算：GPS接收器通过比较接收的信号与预先知道的卫星发射信号之间的时间差，进而计算出接收器与卫星之间的距离。
5.定位解算：通过同时计算接收器与多颗卫星之间的距离，可以确定接收器所在的位置。
这一过程通常使用三角测量或者多路径等算法来完成。
GPS定位解算算法：1.平面三角测量：这是一种常用的定位解算算法。
通过测量接收器与至少三颗卫星之间的距离，可以得到三个方程，从而确定接收器的位置。
2.弧长法：这一算法通过测量接收器与至少四颗卫星之间的距离，将每个卫星看作是一个弧线，然后通过计算不同卫星间弧线的交点来确定接收器的位置。
3.最小二乘法：这种算法将测量误差最小化，通过最小二乘法来计算接收器与卫星之间的距离和接收器的位置。
4.系统解算：该算法利用多个时间点上的观测数据，通过组合计算来减小误差，精确确定接收器的位置。
GPS定位解算算法根据具体的应用场景和精度要求有所不同，不同的算法有着各自的优缺点。
在实际应用中，通常结合多种算法进行定位，以提高精度。
同时，还可以通过使用差分GPS（DGPS）来消除大气延迟和接收器误差，进一步提高定位精度。
总结：GPS导航定位原理基于卫星信号的接收和测量，通过计算信号传播的时间差来确定接收器与卫星之间的距离，并通过不同的算法进行定位解算。
gps定位原理是什么
gps定位原理是什么GPS定位原理是什么。
GPS（全球定位系统）是一种通过卫星信号来确定地理位置的技术。
它由一组24颗卫星组成，这些卫星围绕地球轨道运行，每颗卫星都携带有原子钟和GPS接收机，能够向地面发射无线信号。
通过接收这些信号，GPS设备可以计算出自己的位置，速度和时间。
那么，GPS定位的原理是什么呢？首先，GPS定位需要至少四颗卫星的信号。
通过接收这些卫星的信号，GPS设备可以确定自己与每颗卫星的距离。
当GPS设备接收到来自卫星的信号时，它会记录下信号发射的时间，并且知道信号传播的速度是光速。
通过测量信号传播的时间差，GPS设备可以计算出自己与卫星的距离。
其次，GPS定位利用三角测量原理来确定位置。
假设我们知道自己与三颗卫星的距离，那么我们可以将自己的位置确定在三颗卫星所在的球面上。
当我们知道自己与第四颗卫星的距离时，我们可以将自己的位置确定在第四颗卫星所在的球面上。
而这两个球面的交点就是我们所在的位置。
另外，GPS定位还需要考虑时间的影响。
由于信号传播的时间非常短，所以GPS设备必须非常精确地测量信号的传播时间。
任何微小的时间误差都会导致位置计算的巨大误差。
因此，GPS设备需要使用非常精确的原子钟来测量时间，以确保定位的准确性。
最后，GPS定位还需要考虑信号的多路径效应。
当卫星信号在传播过程中遇到建筑物、树木或其他障碍物时，会产生反射和散射，导致信号的多路径传播。
这会使GPS设备接收到多个信号，从而影响位置的准确性。
为了解决这个问题，GPS设备会使用信号处理算法来滤除多路径信号，以提高定位的精度。
总的来说，GPS定位的原理是通过接收卫星信号，测量信号传播的时间和距离，利用三角测量原理确定位置，并考虑时间精度和信号多路径效应，最终计算出自己的地理位置。
这种技术已经被广泛应用在汽车导航、航空航海、地图绘制和户外运动等领域，成为现代社会不可或缺的一部分。
全球卫星定位系统的原理
全球卫星定位系统的原理一、概述全球卫星定位系统（GPS，GlobalPositioningSystem）是由美国国防部开发的一种全天候、全球性的卫星导航系统。
该系统利用人造卫星广播位置信息，用户设备通过接收卫星信号，计算出自身在地球上的位置。
GPS系统广泛应用于航空、航海、车辆导航、地震监测、地形测量等领域。
二、工作原理1.卫星定位原理GPS系统由24颗卫星组成，均匀分布在地球的六个轨道上（轨道高度约20000公里）。
用户设备通过接收至少三颗卫星的信号，来确定自身的位置。
卫星信号包括卫星的位置信息（纬度、经度、高度）和时钟信息。
2.伪距测量用户设备通过测量卫星信号的传输时间，计算出与卫星的距离，称为伪距。
伪距测量涉及到多边差分算法，以提高测量精度。
3.坐标系GPS系统使用WGS84坐标系，这是一种全球性的地理坐标系，具有固定的椭球参数。
用户设备可以根据接收到的卫星位置和伪距测量结果，计算出自身的纬度、经度和高度。
三、应用领域1.导航与定位GPS系统广泛应用于车辆导航、移动设备定位、户外活动定位等场景。
通过接收卫星信号，用户可以获得自身的位置信息，并实现路径规划、导航等功能。
2.农业与土地资源调查GPS系统可用于农业领域的土地资源调查、农田管理等。
通过GPS 定位，可以实现精准播种、施肥、灌溉等作业。
3.地震监测与应急救援GPS系统可用于地震监测和应急救援。
在地震发生后，GPS系统可以用于确定地震位置、受灾程度等信息。
同时，救援队伍可以利用GPS 系统进行快速定位和救援。
4.地形测量与城市规划GPS系统可用于地形测量和城市规划。
通过接收卫星信号，可以获取地形的三维信息，为城市规划和土地资源开发提供数据支持。
四、结论全球卫星定位系统是一种高效、精确的导航和定位工具，广泛应用于各个领域。
了解GPS系统的原理和应用，对于更好地发挥GPS系统的优势具有重要意义。
随着技术的不断进步，GPS系统的应用场景也将不断拓展，为人类生活带来更多便利。
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。
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第14章全球定位系统(GPS)定位原理简介本章提要本章对测绘新技术全球定位系统(GPS)的原理作简要介绍。
主要内容包含GPS的基本概念及优点，GPS的组成及卫星定位的基本原理，GPS接收机及其工作原理，以及GPS测量方法。
§14.1 概述全球定位系统(GPS)是“授时、测距导航系统／全球定位系统(Navigation systerm Timing and Ranging ／Global Positioning System)的简称。
该系统是由美国国防部于1973年组织研制，主要为军事导航与定位服务的系统。
历经20年，耗资300亿美元，于1993年建设成功。
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。
它已成为美国导航技术现代化的重要标志，被称为本世纪继阿波罗登月、航天飞机之后又一重大航天技术。
GPS导航定位系统不但可以用于军事上各种兵种和武器的导航定位，而且在民用上也发挥重大作用。
如智能交通系统中车辆导航、车辆管理和救援；民用飞机和船只导航及姿态测量；大气参数测试；电力和通讯系统中的时间控制；地震和地球板块运动监测；地球动力学研究等。
特别是在大地测量、城市和矿山控制测量、建筑物变形测量、水下地形测量等方面得到广泛的应用。
GPS于1986年开始引入我国测绘界，由于它比常规测量方法具有定位速度快、成本低、不受天气影响、点间无需通视、不建标等优越性，且具有仪器轻巧、操作方便等优点，目前已在测绘行业中广泛使用。
卫星定位技术的引入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。
(点击图片放大)图14-1 GPS卫星定位原理GPS定位是利用空间测距交会定点原理。
如图14—1所示，地面有三个无线电信号发射台，其坐标、、已知。
当用户接收机在某一时刻同时测定了接收机天线至三个发射台的距离、、，只需以三个发射台为球心，以所测距离为半径，即可交出用户接收机天线的空间位置。
其数学模型为：(14-1)式中：、、—待测点三维坐标。
GPS卫星定位是将三个无线电信号发射台放到卫星上。
所以需要知道某时刻卫星的空间位置，并同时测定该时刻卫星至接收机天线间的距离，即可定位。
这里卫星空间位置是由卫星发射的导航电文给出。
而卫星至接收机天线距离是通过接收卫星测距信号并与接收机内时钟进行相关处理求定。
由于一般卫星接收机是采用石英晶体振荡器，精度低。
加之卫星从2万公里高空向地面传输，空中经过电离层、对流层，会产生时延。
所以接收机测的距离含有误差。
通常将此距离称为伪距，用表示。
(14-2)式中：—电离层延迟改正；—对流层延迟改正；—卫星钟差改正；—接收机钟差改正。
这些误差中、可以用模型修正。
可用卫星星历文件中提供的卫星钟修正参数修正。
由式(14-2)、图14-1中可见，有四个未知数、、、，所以GPS三维定位至少需要四颗卫星，建立四个方程式才能解算。
当地面高程已知时也可用三颗卫星定位。
卫星向地面发射的含有卫星空间位置的导航电文是由GPS卫星地面监控站测定，并由地面注入站天线送入GPS卫星。
§14.2 全球定位系统(GPS)的组成全球定位系统(GPS)主要由空间卫星部分(GPS卫星星座)、地面监控部分和用户设备三部分组成，见图14-2。
(点击图片放大)图14-2全球定位系统构成14.2.1 空间星座部分(1)GPS卫星星座(点击图片放大)图14—3 GPS卫星如图14—3a，GPS卫星星座由24颗卫星组成。
其中2l颗工作卫星，3颗备用卫星。
工作卫星分布在6个近圆形的轨道面内，每个轨道上有4颗卫星。
卫星轨道面相对地球赤道面倾角为55°。
各轨道面升交点赤径相差60°。
轨道平均高度为20200km。
卫星运行周期为11小时58分。
卫星同时在地平线以上至少有4颗，最多可达11颗。
这样的布设方案将保证在世界任何地方、任何时间，都可进行实时三维定位。
GPS卫星星座基本参数见表14—1。
GPS卫星星座基本参数表14-1(2)GPS卫星及功能GPS卫星主体呈圆柱形，直径为1.5m，重约774kg。
两侧有双叶太阳能板，能自动对日定向，以提供卫星正常工作所需用电(见图14—3b)。
每颗卫星装有4台高精度原子钟(2台铷钟，2台铯钟)，频率稳定度为～，为GPS测量提供高精度时间标准。
GPS卫星主要功能是接收并存储由地面监控站发来的导航信息。
接收并执行主控站发出的控制命令，如调整卫星姿态、启用备用卫星等。
向用户连续发送卫星导航定位所需信息，如卫星轨道参数、卫星健康状态，以及卫星信号发射时间标准等。
(3)GPS卫星信号的组成GPS卫星向地面发射的信号是经过二次调制的组合信息。
它是由铷钟和铯钟提供的基准信号(F=10.23MHz)，经过分频或倍频产生D(t)码(50Hz)、C/A码(1.023MHz，波长293m)、P码(10.23MHz，波长29.3m)、载波(=1575.42MHz)和载波(=1227.60MHz)。
D(t)码是卫星导航电文。
其中含有卫星广播星历(它是以6个开普勒轨道参数和9个反映轨道摄动力影响的参数组成)和空中24颗卫星历书(卫星概略坐标)。
利用广播星历可以计算卫星空间坐标(，如图14-4。
星历参数列入表14-2。
(点击图片放大)图14-4 卫星轨道参数导航电文中的星历参数表表14-2参考时刻的平近点角平均运行速度差轨道偏心率轨道长半轴的方根参考时刻的长交点赤径参考时刻的轨道倾角近地点角距升交点赤径变率轨道倾角变率升交距角的调和改正项振幅卫星地心调和改正项振幅轨道倾角的调和改正项振幅星历参数的参考历元C/A码是用于快速捕获卫星的码，不同卫星有不同的C/A码。
D(t)码与C/A码或P(码)模2相加，然后再分别调制在载波上，合成后向地面发射。
其数学表达式为：(14-3)14.2.2 地面监控部分地面监控部分是由分布在世界各地五个地面站组成(图14—5)。
(点击图片放大)按功能可分为监测站、主控站和注入站三种，见图14—6。
(点击图片放大)(1)监测站监测站设在科罗拉多、阿松森群岛、迭哥伽西亚、卡瓦加兰和夏威夷。
站内设有双频GPS接收机、高精度原子钟、气象参数测试仪和计算机等设备。
主要任务是完成对GPS卫星信号的连续观测，并将搜集的数据和当地气象观测资料经处理后传送到主控站。
(2)主控站主控站设在美国本土科罗拉多空间中心。
它除了协调管理地面监控系统外，还负责将监测站的观测资料联合处理推算卫星星历、卫星钟差和大气修正参数，并将这些数据编制成导航电文送到注入站。
此外，它还可以调整偏离轨道的卫星，使之沿预定轨道运行或启用备用卫星。
(3)注入站注入站设在阿松森群岛、迭哥伽西亚、卡瓦加兰。
其主要任务是将主控站编制的导航电文，通过直径为3.6m 的天线注人给相应的卫星。
图14—6为地面监控系统原理图。
整个系统是由主控站控制，地面站之间由现代化通信系统联系，勿需人工操作，实现了高度自动化和标准化。
14.2.3 用户设备部分用户设备是指用户GPS接收机。
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。
能译出GPS卫星发射的导航电文，实时计算接收机天线的三维坐标、速度和时间。
§14.3 GPS卫星定位基本原理如前所述，GPS卫星定位原理是空间距离交会法。
根据测距原理，其定位方法主要有伪距法定位、载波相位测量定位和GPS差分定位。
对于待定点位，根据其运动状态可分为静态定位和动态定位。
静态定位是指用GPS测定相对于地球不运动的点位。
GPS接收机安置在该点上，接收数分钟乃至更长时间，以确定其三维坐标，又称为绝对定位。
动态定位是确定运动物体的三维坐标。
若将两台或两台以上GPS接收机分别安置在固定不变的待定点上，通过同步接收卫星信号，确定待测点之间的相对位置，称为相对定位。
GPS接收机接收的卫星信号有：伪距观测值和载波相位观测值及卫星广播星历。
利用伪距和载波相位均可进行静态定位。
利用伪距定位精度较低。
高精度定位常采用载波相位观测值的各种线性组合，即差分，以减弱卫星轨道误差、卫星钟差、接收机钟差、电离层和对流层延迟等误差影响。
这样获得的是两点间的坐标差即基线向量，其测量精度可达到±(5mm+)，D为相邻点间距离。
14.3.1 伪距观测值及伪距单点定位伪距测量就是测定由卫星发射的测距码信号到达GPS接收机的传播时间乘以光速所得的距离。
GPS卫星由卫星时钟产生一定结构的伪随机码，与卫星星历数据码模2相加后，调制在载波上向地面发送，经过τ时间的延迟到达接收机天线。
接收机在自己的时钟控制下产生一组结构与卫星伪随机码一样的测距码，称为复制码，并通过延时器使其延迟时间。
将卫星送来的测距码和接收机内产生的复制码送人相关器进行相关处理。
若自相关系数R()≠1时，继续调整延迟时间，直至相关系数R()＝1为止。
这时复制码与测距码完全对齐。
测定的延迟时间为卫星信号从卫星传送到接收机天线的时间。
该时间乘以光速c即为卫星至接收机的距离。
伪距法单点定位，就是利用GPS接收机在某一时刻测定的四颗以上GPS卫星伪距及从卫星导航电文中获得的卫星位置。
采用距离交会法求定天线所在的三维坐标。
其数学模型为式(14—2)。
由于大气延迟、卫星钟差、接收机钟差等误差影响，伪距法单点定位精度不高。
用C／A码伪距定位精度一般为25m，户码伪距定位精度为10m。
当美国施行SA技术后，C／A码伪距定位精度降到50m。
但是由于伪距单点定位速度快、无多值性问题，因此在运动载体的导航定位上仍应用很广泛。
此外伪距还可以作为载波相位测量中解决整周模糊度的参考数据。
14.3.2 载波相位观测值及观测方程测距码的码元长，测距分辨率低，这是伪随机码定位低的主要原因。
如C／A码码长293m，测量精度为百分之一时，伪距精度为3m。
P码码长29.3m，P码伪距精度为0.3m。
用这样精度的观测值，定位精度只能达到几十米，满足不了一些工程的需要。
如果将载波作为测量信号，由于载波波长短，载波=19cm，载波=24cm，按测量精度百分之一，载波相位测量精度为0.2mm。
但是由于载波信号是一种周期性正弦信号，在相位测量中只能测定其不足一个周期(即波长)的小数部分，存在着整周数不确定性问题，因此，载波相位解算过程比较复杂。
载波相位测量是测定GPS卫星载被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，所以GPS接收机接收到卫星信号后要将调制在载波上的测距码和卫星电文去掉，重新获得载波，这一工作称为重建载波。
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。