GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统。它能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息,是卫星通信技术在导航领域的应用典范。它极大地提高了地球社会的信息化水平,有力地推动了数字经济的发展。
GPS的主要功能为:导航、测量和授时。其组成包括:空间部分、地面控制系统、用户设备。①空间部分。GPS的空间部分是由24颗卫星组成(21颗工作卫星,3颗备用卫星),它位于距地表20200公里的上空,运行周期为12小时。卫星均匀分布在6个轨道面上(每个轨道面4颗),轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星,并能在卫星中预存导航信息,GPS的卫星因为大气摩擦等问题,随着时间的推移,导航精度会逐渐降低。②地面控制系统。地面控制系统由监测站、主控制站、地面天线所组成,主控制站位于美国科罗拉多州春田市(Colorado Springfield)。地面控制站负责收集由卫星传回的信息,并计算卫星星历、相对距离,大气校正等数据。③用户设备。主要是GPS信号接收机。捕获按一定卫星截止角所选择的待测卫星,并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后,就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据,接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算,计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。