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本文主要介紹了gps導航定位系統的組成、基本工作原理、特點以及在各領域中的應用等，力求讓測繪同行和有興趣的朋友對gps全球導航定位系統有一個全面基本的了解和認識。

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一、概述：自從五七年顆人造衛星上天，六十年代的人造衛星導航定位技術，七十年代美國軍方開始發展gps（globalpositioningsystem）衛星導航定位系統，直至1995年4月27日美國國防部宣部“gps系統已具備全部運作能力”。gps計劃的實現歷時23年，耗資200多億美元，前后共發射35顆衛星，目前仍在軌道上正常工作的有二25顆衛星，其中1顆為實驗衛星，24顆為工作衛星。它具有海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力，是美國第二代衛星導航系統，其特點是全天候、高精度、應用廣，是迄今好的導航定位系統。它廣泛的應用價值，引起了各國科學家的關注和研究，前蘇聯和西歐各國的科學家在積極開發利用gps信號資源的同時，還致力于研究開發各自的衛星導航定位系統，如前蘇聯建成的glonass衛星導航系統，我國也在致力于發展自已的衛星導航定位系統。同時，它的出現也導致了測繪行業一場深刻的技術變革。
二、gps系統的組成：由三大部分組成，即空間部分、地面監控部分、用戶設備部分。
1、空間部分：gps系統的空間部分是指gps工作衛星星座，其由24顆衛星組成，其中21顆工作衛星，3顆備用衛星，均勻分布在6個軌道上。衛星軌道平面與地球赤道面傾角為55°，各個軌道平面的升交點赤經相差60°，軌道平均高度為20200km.衛星運行周期為11小時58分（恒星時），同一軌道上的各衛星的升交角距為90°，gps衛星的上述時空配置，基本保證了地球上任何地點，在任何時刻均至少可以同時觀測到4顆衛星，以滿足地面用戶實時全天候精密導航和定位。gps衛星的主體呈圓柱形，直徑約為1.5m，重約774kg，兩側各安裝兩塊雙葉太陽能電池板，能自動對日定向，以保證衛星正常工作用電。每顆衛星帶有四臺高精度原子鐘，其中2臺為銣鐘，2臺為銫鐘。gps衛星上設有微處理機，可以進行必要的數據處理工作，它主要的3個基本功能：根據地面監控指令接收和儲存由地面監控站發來的導航信息，調整衛星姿態、啟動備用衛星；向gps用戶播送導航電文，提供導航和定位信息；通過高精度衛星鐘向用戶提供精密的時間標準。
2、地面監控部分：由5個地面站組成。1個主控站，其位于美國本土科羅拉多斯平土（coloradospings）的聯合空間執行中心csoc，3個注入站，其分別設在印度洋的迭哥加西、南大西洋的阿松森島和南太平洋的卡瓦加蘭。5個監控站，其中4個與主控站、注入站重疊，另外一個設在夏威夷。主控站的主要任務為：根據各監控站提供的觀測資料推算編制各顆衛星的星歷、衛星鐘差、和大氣層修正參數并把這些數據傳送到注入站；提供gps系統的時間標準；調整偏離軌道的衛星，使之沿預定的軌道運行；啟用備用衛星以取代失效的工作衛星。注入站的主要任務為：在主控站的控制下，把主控站傳來的各種數據和指令等正確并適時地注入到相應衛星的存儲系統。監測站的主要任務為：給主控站編算導航電文提供觀測數據，每個監控站均用gps信號接收機，對每顆可見衛星每6秒鐘進行一次偽距測量和積分多普勒觀測，并采集氣象要素等數據。
3、用戶設備部分：由gps接收機硬件和相應的數據處理軟件以及微處理機及其終端設備組成。其主要功能是接收gps衛星發射的信號，獲得必要的導航和定位信息及觀測量，并經簡單數據處理實現實時導航和定位，用后處理軟件包對觀測數據進行精加工，以獲取精密定位結果。
三、gps導航定位系統的特點：
gps導航定位系統之所以在許多領域得到廣泛應用，出現了與gps系統相關的產業，這都得益于其本身所具有的諸多優點，概括起來主要有以下幾個方面。
1、定位精度高：通過很多應用實踐已經證明，gps相對定位精度在50km以內可達10-6，100km～500km可達10-7，1000km以上可達10-9，在300-1500m工程精密定位中，1小時以上觀測的解算，其平面位置誤差小于1mm。基線邊長越長越能突顯是定位精度高的優勢。
2、觀測時間短：由于gps系統的不斷完善，軟件不斷更新，目前20km以內相對靜態定位，僅需15~20分鐘，快速靜態相對定位測量時，當每個流動站與基準站相距在15km以內時，流動站只需觀測1~2分鐘，動態相對定位測量時，流動站出發時觀測1~2分鐘，然后可隨時定位，每站觀測僅需幾秒鐘。
3、測站間無須通視：gps測量不要求站點間相互通視，只需測站上空開闊即可。
4、可提供三維坐標：經典大地測量將平面與高程采用不同方法施測，而gps可同時精確測定測站點的三維坐標，目前gps水準可達到四等水準測量的精度。
5、操作簡便：隨著gps機不斷改進，自動化程度越來越高，體積也越來越小，重量越來越輕，有的已達“傻瓜化”的程度。
6、全天候作業：使用gps測量，不受時間限制，24小時都可以工作，也不受起霧、刮風、下雨下雪等氣候的影響。
7、功能多、應用廣：gps系統不僅可用于測量，還可用于測速、測時。測速精度可達0.1m/s，測時精度可達幾十毫秒。隨著人們對gps系統的不斷開發，其應用領域正在不斷地擴大。