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发表于 2010-3-2 03:21 AM |只看该作者 |倒序浏览

GPS全球定位系统
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全球定位系统（英语：Global Positioning System，通常简称GPS），又稱全球衛星定位系統，是一个中距离圆型轨道卫星导航系统。它可以为地球表面绝大部分地区（98%）提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。系统由美国国防部研制和维护，可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续精确的确定三维位置、三维运动和时间的需要。该系统包括太空中的24颗GPS卫星；地面上的1个主控站、3个数据注入站和5个监测站及作为用户端的GPS接收机。最少只需其中3颗卫星，就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度；所能收联接到的衛星數越多，解碼出來的位置就越精確。

该系统由美国政府于20世纪70年代开始进行研制并于1994年全面建成。使用者只需拥有GPS接收机即可使用该服务，无需另外付费。GPS信号分为民用的标准定位服务（SPS，StandardPositioning Service）和軍規的精確定位服务（PPS，Precise PositioningService）兩類。由於SPS無須任何授權即可任意使用，原本美國因為擔心敵對國家或組織會利用SPS對美國發動攻擊，故在民用訊號中人为地加入误差(即SA政策，Selective Availability)以降低其精確度，使其最终定位精確度大概在100米左右；軍規的精度在十米以下。2000年以后，克林顿政府决定取消对民用訊號的干擾。因此，现在民用GPS也可以达到十米左右的定位精度。

GPS系统拥有如下多种优点：全天候，不受任何天气的影响；全球覆盖（高达98%）；三维定速定时高精度；快速、省时、高效率；应用广泛、多功能；可移动定位；不同于双星定位系统，使用过程中接收机不需要发出任何信号增加了隐蔽性，提高了其军事应用效能。

GPS卫星

在測試架上的GPS衛星

GPS卫星是由洛克菲尔国际公司空间部研制的，卫星重774kg，使用寿命为7年。卫星采用蜂窝结构，主体呈柱形，直径为1.5m。。在星体的两端面上装有全向遥测遥控天线，用于与地面监控网的通信。此外卫星还装有姿态控制系统和轨道控制系统，以便使卫星保持在适当的高度和角度，准确对准卫星的可见地面。

由GPS系统的工作原理可知，星载时钟的精确度越高，其定位精度也越高。早期试验型卫星采用由霍普金斯大学研制的石英振荡器，相对频率稳定度为10 − 11/秒。误差为14米。1974年以后，GPS卫星采用铷原子钟，相对频率稳定度达到10 − 12/秒，误差8m。1977年，BOKCK II型采用了马斯频率和时间系统公司研制的铯原子钟后相对稳定频率达到10 − 13/秒,误差则降为2.9m。1981年，休斯公司研制的相对稳定频率为10 − 14/秒的氢原子钟使BLOCK IIR型卫星误差仅为1m。

GPS的功能

精确定时：广泛应用在天文台、通信系统基站、电视台中
工程施工：道路、桥梁、隧道的施工中大量采用GPS设备进行工程测量
勘探测绘：野外勘探及城区规划中都有用到
导航：
- 武器导航：精确制导导弹、巡航导弹
- 车辆导航：车辆调度、监控系统
- 船舶导航：远洋导航、港口/内河引水
- 飞机导航：航线导航、进场着陆控制
- 星际导航：卫星轨道定位
- 个人导航：个人旅游及野外探险
定位：
- 车辆防盗系统
- 手机，PDA，PPC等通信移动设备防盗，电子地图，定位系统
- 儿童及特殊人群的防走失系统
- 精准农业：农机具导航、自动驾驶，土地高精度平整

GPS的六大特点

第一，全天候，不受任何天气的影响；
第二，全球覆盖（高达98%）；
第三，三维定点定速定时高精度；
第四，快速、省时、高效率；
第五，应用广泛、多功能；
第六，可移动定位。

其他定位系統目前正在运行的全球卫星定位系统有美国的GPS系统和俄罗斯的GLONASS系统。
中國的北斗卫星导航定位系统，是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统（CNSS），是继美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航定位系统目前已經發射了6顆衛星，於2015年擴充為全球衛星導航系統。
欧盟1999年初正式推出“伽利略”计划，部署新一代定位卫星。該方案由27顆運行衛星和3顆預備衛星組成，可以覆蓋全球，位置精度達幾米，亦可與美國的GPS系統兼容，總投資為35億歐元。目前已經發射三顆實驗衛星，2010年開始提供服務。
全球衛星導航系統國際委員會是聯合國的一個非正式機構。其目的是促進與民用衛星定位、導航、正時和增值服務有關的問題及各種全球衛星導航系統的兼容性和互通性問題的合作和發展。

應用