全球定位系統(tǒng)(英文：Global Positioning System，GPS [14])，是美國研制發(fā)射的一種以人造地球衛(wèi)星為基礎的高精度無線電導航的定位系統(tǒng)。全球定位系統(tǒng)(GPS)在全球任何地方以及近地空間都能夠提供準確的地理位置、車行速度及精確的時間信息。GPS自問世以來，就以其高精度、全天候、全球覆蓋、方便靈活吸引了眾多用戶。GPS不僅是汽車的守護神，同時也是物流行業(yè)管理的智多星。隨著物流業(yè)的快速發(fā)展，GPS有著舉足輕重的作用，成為繼汽車市場后的第二大主要消費群體。GPS是美國從20世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位功能的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng) [1]。美國擁有的GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)在技術上領先。美國的GPS包括繞地球運行的24顆衛(wèi)星，它們均勻地分布在6個軌道上。每顆衛(wèi)星距地面約1.7萬千米。

GPS是指利用GPS衛(wèi)星，向全球各地全天候、實時性地提供三維位置、三維速度等信息的一種無線電導航定位系統(tǒng)。GPS的前身是1958年美國軍方研制的一種子午儀(Transit)衛(wèi)星定位系統(tǒng)，1964年正式投入使用，該系統(tǒng)用5~6顆衛(wèi)星組成的星網(wǎng)工作，每天最多繞過地球13圈，并且無法給出高度信息，在定位精度方面也不盡如人意。然而，子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng)使得研發(fā)部門對衛(wèi)星定位取得了初步的經(jīng)驗，并驗證了由衛(wèi)星系統(tǒng)進行定位的可行性，就為GPS的研制做了鋪墊。由于衛(wèi)星定位顯示出在導航方面的巨大優(yōu)越性以及子午儀系統(tǒng)存在對潛艇和艦船導航方面的巨大缺陷，美國陸、海、空三軍及民用部門都感到迫切需要一種新的衛(wèi)星導航系統(tǒng) [3]。

?GPS定位技術(Global Positioning System，簡稱GPS)是一種利用人造地球衛(wèi)星進行高精度無線電導航的定位系統(tǒng)?。它由美國國防部研制和維護，旨在為全球用戶提供精確的位置、速度和時間信息。

GPS定位技術的基本原理

GPS定位技術通過接收衛(wèi)星發(fā)送的信號來確定接收機的位置。當接收機接收到至少四顆衛(wèi)星的信號時，可以通過計算信號傳播時間來確定距離，進而計算出接收機的具體位置。這種技術利用了三角測量的原理，通過測量信號從衛(wèi)星到接收機的傳播時間來計算距離，從而確定接收機的三維坐標?12。

GPS系統(tǒng)的組成

GPS系統(tǒng)主要由三部分組成：

?空間部分?：由24顆GPS衛(wèi)星組成，均勻分布在6個軌道平面上，每個軌道平面內(nèi)有4顆衛(wèi)星，確保全球任何地方至少能同時觀測到4顆衛(wèi)星?2。

?地面控制部分?：包括1個主控站、3個數(shù)據(jù)注入站和5個監(jiān)測站，負責監(jiān)控衛(wèi)星狀態(tài)并調(diào)整衛(wèi)星時鐘和軌道參數(shù)?2。

?用戶設備部分?：即GPS接收機，用戶通過接收機接收衛(wèi)星信號并計算自身位置?2。

GPS定位技術的應用領域

GPS定位技術廣泛應用于多個領域：

?導航和定位?：在車輛導航、無人機航行、地理測繪等方面有著重要應用?3。

?時間同步?：提供高精度的時間標準，用于科學研究和工業(yè)應用。

?軍事應用?：滿足軍事用戶對精確位置、速度和時間的需求?2。

歷史背景和發(fā)展歷程

GPS系統(tǒng)由美國政府于20世紀70年代開始研制，1994年全面建成。最初，GPS信號分為民用和軍用兩種，民用信號曾被人為加入誤差以降低精度。2000年后，克林頓政府決定取消對民用信號的干擾，使得民用GPS的精度也達到了十米左右?2。

什么是gps簡述其組成及特點

GPS是全球定位系統(tǒng)

，由空間部分(衛(wèi)星)、地面控制部分和用戶設備部分組成。其特點包括全球性、全天候、高精度、實時性、多功能性和被動性。

什么是GPS?簡述其組成及特點

GPS的定義與背景

GPS(Global Positioning System)即全球定位系統(tǒng)，是一種利用衛(wèi)星進行導航和定位的技術。該系統(tǒng)最初由美國國防部于20世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成。GPS系統(tǒng)旨在為全球范圍內(nèi)的用戶提供精確的位置、速度和時間信息，廣泛應用于軍事、民用、科研等多個領域。

GPS的組成結(jié)構

空間部分

GPS的空間部分由一組衛(wèi)星組成，目前共有28顆衛(wèi)星在軌運行

，其中24顆處于正常工作狀態(tài)，其余4顆作為備用。這些衛(wèi)星均勻分布在6個不同的軌道平面上，每個軌道平面有4顆衛(wèi)星，以55°的傾角繞地球運行。這種分布方式確保了地球上任何地點、任何時間至少能觀測到4顆衛(wèi)星，從而實現(xiàn)了全球覆蓋和連續(xù)導航能力。衛(wèi)星的主要功能是向地球發(fā)送導航定位信號，這些信號包含時間戳和衛(wèi)星的位置信息，是GPS定位的基礎。

地面控制部分

地面控制部分包括主控站、監(jiān)測站和地面控制站，負責監(jiān)控GPS衛(wèi)星并傳輸數(shù)據(jù)。主控站收集監(jiān)測站的數(shù)據(jù)，計算衛(wèi)星的軌道和時鐘參數(shù)，確保衛(wèi)星的精確運行。監(jiān)測站則分布在全球各地，用于接收衛(wèi)星信號并測量其傳播時間，從而計算衛(wèi)星的精確位置。地面控制站負責將主控站計算的數(shù)據(jù)注入到衛(wèi)星中，確保衛(wèi)星能夠持續(xù)向地球發(fā)送準確的導航定位信號。

用戶設備部分

用戶設備部分即GPS信號接收機，它能夠接收來自至少四顆衛(wèi)星的信號，并通過測量信號傳播時間來確定接收機的三維位置、速度和時間。GPS接收機通常具有輕便、小巧的特點，便于攜帶和搬運。隨著技術的不斷發(fā)展，GPS接收機已經(jīng)廣泛應用于智能手機、車載導航、無人機等各個領域。

GPS的主要特點

全球覆蓋與全天候服務

GPS系統(tǒng)覆蓋全球，無論陸地、海洋還是空中，都可以進行定位

。同時，GPS不受天氣、時間或地理位置的限制，任何時間、任何地點都可以使用，實現(xiàn)了全天候服務。

高精度定位

在理想條件下，GPS可以提供非常精確的位置信息，誤差通常小于幾米。隨著差分GPS技術的不斷發(fā)展，GPS定位精度甚至可以達到厘米級。這使得GPS在測繪、地質(zhì)勘探、農(nóng)業(yè)精準作業(yè)等領域具有廣泛的應用前景。

實時性與連續(xù)性

GPS接收器可以實時提供位置信息，無需等待或后處理。同時，由于GPS衛(wèi)星的連續(xù)運行和地面控制部分的實時監(jiān)控，GPS系統(tǒng)能夠確保連續(xù)導航和定位服務。這對于動態(tài)目標如車輛、船舶、飛機等的實時跟蹤和定位具有重要意義。

多功能性

除了定位，GPS還可以用于測速、導航、授時等多種應用。例如，在車輛導航系統(tǒng)中，GPS可以提供實時路況信息、最優(yōu)路徑規(guī)劃等功能;在授時領域，GPS可以為各類電子設備提供精確的時間同步服務。

GPS的應用領域拓展

隨著技術的不斷發(fā)展，GPS的應用領域也在不斷拓展。目前，GPS已經(jīng)廣泛應用于軍事、民用、科研等多個領域

。在軍事領域，GPS可以為軍隊提供精確的導航和定位服務，提高作戰(zhàn)效率;在民用領域，GPS已經(jīng)成為智能手機、車載導航、無人機等設備的標配功能，為人們的日常生活帶來了極大的便利;在科研領域，GPS被廣泛應用于地球科學、氣象學、生態(tài)學等領域的研究中，為科學研究提供了重要的數(shù)據(jù)支持。

綜上所述，GPS作為一種基于衛(wèi)星的無線電導航系統(tǒng)，具有全球覆蓋、高精度定位、實時性與連續(xù)性、多功能性等特點，在各個領域發(fā)揮著重要作用。隨著技術的不斷發(fā)展，GPS的應用前景將更加廣闊。