GPS 技术

GPS是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，旨在为陆、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、核爆监测和应急通信等一些军事目的。它是美国全球战略的重要组成部分。

GPS 组成

GPS就是一种系统，它有三个部分，空间卫星、地面监控设备和用户设备（GPS接收机）。它们各自都有自己的功能和作用，但是它们又组合在一起，成为一个整体，缺一不可，如图1a所示。

图1 GPS 的组成

这个空间卫星部分由24颗卫星组成，其中21颗是工作卫星，3颗是备用卫星。它们分布在6个轨道上，这样就能够保证在地球上任何地方、任何时候都能够看到4颗以上的卫星，并且能够提供连续的导航定位能力。这种分布方式还能够保持良好的定位解算精度几何图形。

这个设备负责监控GPS。它有1个主控站、3个注入站和5个监控站。主控站在美国科罗拉多空军基地，它收集监控站的跟踪数据，计算卫星轨道和钟差参数，然后把这些数据发送给注入站。同时，它也会诊断卫星的工作状态并进行调度。注入站的主要功能是将主控站发送来的卫星星历和钟差信息注入卫星。监控站的作用是对所收到的卫星进行连续的P码伪距跟踪测量，并将观测结果传送到主控站。

用户的设备主要是由各种GPS接收机组成，用来接收、跟踪、变换和测量GPS信号。根据工作原理，可以分为码相关型、二次方型、混合型、干涉型接收机；根据用途，可以分为导航型、测地型、授时型接收机；根据载波频率，可以分为单频、双频接收机；根据接收通道数，可以分为多通道、序贯通道、多路多用通道接收机。对于研究地壳板块运动的用户，通常采用双频多通道混合型测地接收机。用户的导航装置界面如图1-1b所示。

GPS 特点

GPS就是一个可以用来定位的东西，它的特点很多，比如说准确度高，可以在任何天气下使用，效率也很高，而且功能也很多，操作也很简单，所以它被广泛应用。

GPS相对定位准确度已经在应用实践中得到了证明，50km以内可达到10-6，100～500km可达10-7，1000km可达10-9。在300～1500m工程精密定位中，1小时以上观测的平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长校差最大为0.5mm，校差中误差为0.3mm。

目前针对20km以内相对静态定位，观测时间仅需15～20min；对于快速静态相对定位测量，当每个流动站与基准站相距在15km以内时，流动站观测时间只需1～2min，然后即可随时定位，每站观测只需几秒钟。

GPS 应用

GPS在导航、跟踪和测量方面都很有用。人们最常用的方法是用GPS来定位导航。现在的汽车、船只和飞机等运动物体基本都配备了GPS，它的界面也是我们最熟悉的图像。

它可以应用在很多方面。比如说，用在船舶的远洋导航和进港引水，还可以用在飞机的航路引导和进场降落。不仅如此，它还能帮助汽车实现自主导航定位，还可以用在地面车辆的跟踪和城市智能交通管理上。在安全方面，它还可以用于警察、消防和医疗等部门的紧急救援工作，还可以帮助追踪目标和在野外探险时提供导引。

GPS在日常生活和军事领域都具有得天独厚的优势。在日常生活中，GPS可用于人身受到攻击危险时的报警、特殊病人、少年儿童的监护与救助以及生活中遇到各种困难时的求助。在军事领域，GPS已经成为一种重要技术手段，从为军舰、飞机、战车、地面作战人员等提供全天候、连续实时、高准确度的定位导航，扩展到准确制导武器复合制导。

GPS技术已经在军事领域得到广泛应用，不仅为军舰、飞机、战车以及地面作战人员等提供全天候、连续实时、高准确度的定位导航服务，而且在准确制导武器复合制导方面也发挥着重要作用。

GPS 前景

GPS技术因其全天候、高准确度和自动测量的特点，已成为先进的测量手段和新的生产力，广泛应用于国民经济建设、国防建设和社会发展的各个领域。

美国政府宣布在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消选择可用性（SA）政策。这一决定将使GPS民用信号的准确度在全球范围内得到改善。利用C/A码进行单点定位的准确度由100m提高到200m。这一举措将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，同时也将刺激GPS市场的增长。

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