什么是GPS卫星定位？系统构成是？原理介绍

当前，随着卫星导航系统的不断发展，其在工程施工、城市交通、军事、测绘等众多领域取得广泛应用，作为全球知名度最高的卫星定位系统之一——GPS卫星定位系统在全球获得广泛应用。那么，什么是GPS卫星定位系统?构成是?原理是怎样?本文将具体介绍。

1.GPS卫星定位

GPS 为 GlobalPositioningSystem(全球定位系统 )的缩写。实际上，这是一种全球性无线电卫星导航系统，由24个人造卫星星座及其地面接收站组成。GPS就是利用人造卫星这类“人造星体”作为参考点来确定一个物体的位置，其精确程度达几米到几十米。

GPS卫星定位的概念的提出始于60年代末，至70年代初美国国防部正式提出立项资助这一计划。GPS卫星定位系统的出现是测量技术的一项技术性变革，它具有高精度、观测时间短、测站间不需要通视和全天候作业等特点，使得三维坐标测定变得简单。

2.GPS系统构成

GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。

(1)GPS空间卫星星座

由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道平面的倾角为55°，卫星的平均高度为20200km，运行周期为11h58min。卫星用L波段的两个无线电载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号，导航定位信号中含有卫星的位置信息，使卫星成为一个动态的已知点。在地球的任何地点、任何时刻，在高度角15以上，平均可同时观测到6颗卫星，最多可达到9颗。GPS卫星产生两组电码，一组称为C/A码(Coarse/AcquisitionCode11023MHz)，一组称为 P 码(ProciseCode10123MHz)。

(2)地面监控站

地面控制部分由一个主控站，5个全球监测站和3个地面控制站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。监测站将取得的卫星观测数据，包括电离层和气象数据，经过初步处理后，传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据，计算出卫星的轨道和时钟参数，然后将结果送到3个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时，把这些导航数据及主控站指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障，那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间，但导航精度会逐渐降低。

(3)GPS用户设备

由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备(如计算机)等组成。GPS接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，跟踪卫星的运行，并对信号进行交换、放大和处理，再通过计算机和相应软件，经基线解算、网平差，求出GPS接收机中心(测站点)的三维坐标。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。目前各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。

3.GPS卫星定位系统工作原理

GPS卫星定位测量定位时，用户可以利用接收机的储存星历得到各个卫星的粗略位置。根据这些数据和自身位置，由计算机选择卫星与用户联线之间张角较大的四颗卫星作为观测对象。观测时，接收机利用码发生器生成的信息与卫星接收的信号进行相关处理，并根据导航电文的时间标和子帧计数测量用户和卫星之间的伪距。将修正后的伪距及输入的初始数据及四颗卫星的观测值列出3个观测方程式，即可解出接收机的位置，并转换所需要的坐标系统，以达到定位目的。

以上梳理了GPS卫星定位系统的构成及工作原理，希望对你有所帮助，如果你想了解更多相关内容，敬请关注三个皮匠报告的行业知识栏目。

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