美国GPS介绍

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美国GPS介绍

来源：作者：国学发布时间：1969-12-31

GPS（Global Positioning System）全球卫星定位系统即导航卫星授时和测距全球卫星定位系统，是美国国防部主要为满足军事部门对海上﹑陆地和空中载体进行高精度导航定位的需要而建立的,英文缩写NAVSTAR GPS，简称GPS，是美国1973年11月开始研制的第二代星基被动式无线电导航系统，是美国继阿波罗登月飞船和航天飞机之后第三大航天工程，GPS由24颗高度为20200 km的卫星形成空间部分——卫星星座，其中21颗作为工作卫星，三颗作为备用卫星，连同设在美国本土的地面监测部分和采用伪随机码测跨技术的接收机，满足了提供全球范围从地面到9000 km高空之间任一载体高精度的三维位置，三维速度和系统时间信息的要求。
GPS由空间部分、地面监控部分和用户部分组成。
空间部分使用24颗高度约20200 km的卫星组成卫星座，24颗卫星分布在六个等间隔的轨道上，轨道面相对赤道面的倾角为55度，每个轨道面上有4颗卫星，卫星轨道为圆形，远行周期为11小时58分，这样的卫星分布，可保证全球任何地区、任何时刻有不少于4颗卫星以供观测。

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卫星发射2个载波无线信号，L1=1575.42MKz，L2=1227.60MKz，在L1载波上调制有1.023MKz的伪随机噪音码(称为粗码或C/A码)、10.23MKz的伪随机码(称为精码或P码)，及每秒50bits的导航电文，在L2载波只调制有精码和导航电文，C/A码可用精度测距并过渡到捕获精码，精码用于精密测距。由于美国政府对精码加密，所以一般用户只能用C/A码。GPS提供两种精度水平的导航服务，即精密定位服务(PPS)和标准定位服务(SPS)。PPS主要提供军用和特殊部门，并使用美国指定生产的具有对P码解密功能的用户接收机，所以一般用户只能使用SPS。

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地面监控部分包括四个监控站、一个主站和注入站，并从战略角度上考虑，全部用于美国境内，监控部分的主要任务是监测每颗卫星的运行情况，并通过注入站及时修正卫星的有关参数。以保证整个GPS系统能正常运行。

用户部分主要是GPS接收机，它接收卫星发射的信号并利用本机产的伪随机噪音码取得距离观测量和导航电文，根据导航电文提供的卫星位置和钟差改正信息计算位置。用户接收机按使用环境可分为低动态用户接收机和高动态接收机，按所要求的精度可分为C/A接收机和双频精码(P码)接收机。
GPS 设计的主要目的是用于导航，收集情报等军事目的。但后来人们发现，GPS系统不仅能达到上述目的，而且用GPS卫星发来的导航定位信号能够进行厘米级甚至毫米级精度的静态相对定位，米级甚至亚米级精度的动态，亚米级至厘米级精度的速度测量和毫微秒级精度的时间测量。因此，GPS应用十分广泛，如将GPS技术、通讯技术、数字信息处理技术用于对银行运钞车的车辆监控安全报警管理系统，成功地解决了差分定位、实时多址、运动目标显示等技术，投入实际运作，效果十分良好。國學參考
用于公交系统，能够方便准确地、全面直观地对每一辆受控车辆的运行状态进行监控，实现多条线路的集中调度，合理使用运力，精简人员，达到公交企业由劳动密集型各技术集型过渡。特别是GPS/INU结合的智能系统，成功地克服GPS工作盲区，实现自主、无遮挡、全方位、实时高精度地捕捉运动目标的各种信息。
GPS在气象业务的应用前景也十分广阔，中国气象局大气探测综合试验基地成功地建起了GPS探空系统，实现探空业务高度自动化、智能化、高精度的探空业务系统，真正实现精干高效。还通过施放GPS臭氧探空气球对臭氧层结构的变化进行探测、研究。我国气象部门还成功应用GPS技术遥控超轻无人驾驶飞机进行低层大气探测。GPS技术用于测量业更是精确、方便、快捷。可以用于经纬度、拔海高度、距离等测量。随着气象业务现代化的不断飞速发展，GPS系统在气象业务的应用将不断取得进展。
GPS 技术应用于测绘领域，已经建立了高精度﹑全国性的大地测量控制网，测量全球性的地球动态参数；建立陆地海洋大地测量基准，进行高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘；用于监测地球板块运动状态和地壳形变；用于工程测量，成为建立城市与工程控制网的主要手段。用于测定航空航天摄影瞬间的相机位置，实现仅有少量地面或无地面控制的航测快速成图，导致地理信息系统﹑全球环境遥感监测的技术革命。此外，GPS信号还可用于海﹑空和陆地的导航（如上述车辆导），导弹的制导，大地测量和工程车辆的精密定位，时间的传递和速度的测量等。 CHINAGEOG.COM
对城市勘测单位而言，用GPS作城市控制网测量，省时省力，是建立一般测量控制网的理想手段。正因为其相对传统布网手段有无与伦比的优势，GPS技术在生产单位迅速得到了普及。
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