GPS全稱為“Global Positioning System”，中文意思為“全球定位系統”，是一種以人造地球衛星為基礎的高精度無線電導航的定位系統，它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；它是具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位功能的新一代衛星導航與定位系統。

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全球定位系統(Global Positioning System，GPS)，是一種以人造地球衛星為基礎的高精度無線電導航的定位系統，它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，同時也是物流行業管理的智多星。隨著物流業的快速發展，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星導航與定位系統。經近10年我國測繪等部門的使用表明，GPS以全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，贏得了廣大測繪工作者的信賴，并成功地應用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、運載工具導航和管制、地殼運動監測、工程變形監測、資源勘察、地球動力學等多種學科中，從而給測繪領域帶來了一場深刻的技術革命 。

GPS是美國第二代衛星導航系統。它是在子午儀衛星導航系統的基礎上發展起來的，它采納了子午儀系統的成功經驗。按目前的方案，GPS的空間部分使用24顆高度約2.02萬千米的衛星組成衛星星座。24顆衛星均為近圓形軌道，運行周期約為11小時58分，分布在6個軌道面上（每軌道面4顆），軌道傾角為55度。衛星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形。這就提供了在時間上連續的全球導航能力。

GPS主要由三大組成部分：空間部分、地面監控部分和用戶設備部分。GPS系統具有高精度、全天候、使用廣泛等特點。

定位原理

GPS定位包括偽距單點定位、載波相位定位和實時差分定位。

1．偽距測量及偽距單點定位

偽距測量就是測定衛星到接收機的距離，即由衛星發射的測距碼信號到達GPS接收機的傳播時間乘以光速所得的距離。偽距法單點定位，就是利用GPS接收機在某一時刻測定與4顆以上GPS衛星的偽距，及從衛星導航電文中獲得的衛星瞬時坐標，采用距離交會法求出天線在WGS-84坐標系中的三維坐標。

2．載波相位測量及載波相位定位

載波相位測量是測定GPS衛星載波信號到接收機天線之間的相位延遲。GPS衛星載波上調制了測距碼和導航電文，接收機接收到衛星信號后，先將載波上的測距碼和衛星電文去掉，重新獲得載波，稱為重建載波。GPS接收機將衛星重建載波與接收機內由振蕩器產生的本振信號通過相位計比相，即可得到相位差。

3．實時差分定位

GPS實時差分定位的原理是在已有的精確地心坐標點上安放GPS接收機（稱為基準站），利用已知的地心坐標和星歷計算GPS觀測值的校正值，并通過無線電通信設備（稱為數據鏈）將校正值發送給運動中的GPS接收機（稱為流動站）。流動站利用校正值對自己的GPS觀測值進行修正，以消除上述誤差，從而提高實時定位精度。GPS動態差分方法有多種，主要有位置差分、偽距差分( RTD)、載波相位實時差分(RTK)和廣域差分等。

GPS特點

GPS是目前成用最為成功的衛星定位系統，被譽為人類定位技術的一個里程碑。歸納起來，系統具有以下特點：

(1)全球，全天候連續不斷的導航定位能力。GPS能為全球任何地點或近地空間的各類用戶提供連續的、全天候的導航定位能力，用戶不用發射信號，因而能滿足多用戶使用。

(2)實時導航，定位精度高，觀測時間短。利用GPS定位時，在1s內可以取得幾次位置數據，這種近乎實時的導航能力對于高動態用戶具有很大的意義，同時能為用戶提供連續的三維位置、三維速度和精確的時間信息。目前利用C/A碼的實時定位精度可達20-50m，速度精度為0.1m/s，利用特殊處理可達0.005m/s，相對定位精度可達毫米級。

隨著GPS系統的不斷完善和軟件的不斷更新，目前20km以內相對靜態定位僅需15-20min，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，流動站觀測時間只需1-2min，然后可隨時定位，每站觀測只需幾秒。

(3)測站無需通視：GPS測量只要求測站上空開闊，不要求測站之間互相通視，因此可節省大量的造標費用（一般造標費用占總經費的30%、50%）。由于無需點間通視，點位位置可根據需要可疏可密，這樣就使得選點工作變得非常靈活，也可省去經典測量中的傳算點、過渡點的測量工作。

(4)可提供全球統一的三維地心坐標：GPS測量可同時精確測定測站平面位置和大地高程。目前GPS水準可滿足四等水準測量的精度，另外，GPS定位是在全球統一的WGS-84坐標系統中計算的，因此全球不同地點的測量成果是相互關聯的。

(5)儀器操作簡便：隨著GPS接收機的不斷改進，GPS測量的自動化程度越來越高。在觀測巾測量員只需安置儀器，連接電纜線，量取天線高，監視儀器的工作狀態，而其他觀測工作，如衛星的捕扶，跟蹤觀測和記錄等均由儀器自動完成，結束測量時，僅需關閉電源，收好接收機，便完成了野外數據采集任務。

如果往一個測站上需做長時間的連續觀測，還可以通過數據通信方式將所采集的數據傳送到數據處理中心，實現全自動化的數據采集與處理。另外，接收機的體積也越來越小，相應的重量也越來越輕，極大地減輕測量作者的勞動強度，使野外工作變得更為輕松 。

(6)抗干擾能力強、保密性好：GPS采用擴頻技術和偽碼技術，用戶只需接收GPS信號，自身不會發射信號，出而不會受到外界其他信號源的干擾。

(7)功能多、應用廣泛：GPS是軍、民兩用系統，其應用范圍十分廣泛。具體的應用實例包括：汽車導航和交通管理、巡線車輛管理、道路工程、個人定位以及導航儀等。