全球定位系统GPS,全球定位系统GPS由 三大部分组成
作者:hacker | 分类:网络攻防 | 浏览:188 | 日期:2022年07月31日目录：
全球四大卫星导航系统的英文简称？
全球卫星导航系统也叫全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS），是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统 。包括一个或多个卫星星座及其支持特定工作所需的增强系统 。
全球卫星导航系统国际委员会公布的全球4大卫星导航系统供应商，包括美国的全球定位系统GPS、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）、欧盟的伽利略卫星导航系统（GALILEO）和中国的北斗卫星导航系统（BDS）。
其中GPS是世界上之一个建立并用于导航定位的全球系统，GLONASS经历快速复苏后已成为全球第二大卫星导航系统，二者正处现代化的更新进程中；GALILEO是之一个完全民用的卫星导航系统，正在试验阶段；BDS已经具备了亚太区域的导航定位、授时服务功能，由北斗二号逐步过渡到北斗三号，处于全球化快速发展阶段。
全球定位系统（GPS）简介
全球定位系统是用人造地球卫星进行点位测量全球定位系统GPS的系统。它广泛用于海空导航、导弹制导、动态观测、时间传递、速度测量、车辆引导等领域。在测绘技术和工程建设方面，不仅在建立大地控制网、全球性的地球参数测量、板块运动状态监测、航空航天参数测定、建立陆地海洋大地测量基准等方面得到应用，而且在工程建设的规划、设计、施工、验收与监测、大型精密设备安装、变形观测、线路测量、精密工程测量等方面也日益广泛地得到引用。
一、GPS测量的优点
GPS是全球定位系统（Global Positioning System）的简称。GPS测量是利用卫星进行定位的一项新的测量技术。与传统的测量技术相比，它具有如下几个方面的优点全球定位系统GPS：
1）用途广。用GPS信号可进行海空导航、车辆引行、导弹制导、精密定位、工程测量、动态观测等。
2）观测简便。测量时，测量员只要将GPS接收机天线单元安置在测站上，接通电源，启动接收单元；在结束测量时，只需量取天线高度，关闭电源便完成野外数据采集。另外，GPS是全天候测量系统，因此，可以在较短时间内以较少人力物力完成外业工作。
3）精度高。用载波相位测量作相对定位，相对定位精度可达到±（5mm+1×10-6·D）（D是比例误差）的距离精度，观测时间小于1h。若采用快速定位 *** ，观测时间仅需2min左右，即能达到厘米级的定位精度。
4）经济效率高。GPS测量不要求测站之间通视，可以省去常规测量所需的造标费用，又由于GPS测量精度高，作业时间短，因此经济效益十分显著。
二、GPS系统
GPS系统包括下列三大部分。
1.GPS卫星星座（空间部分）
GPS系统包括24颗卫星，均匀分布在6个近似圆形的轨道上，各个轨道平面之间交角为60°，每个轨道上有4颗卫星，轨道距地面高度约20200km，卫星绕地球一周的时间为12h，地球上任何地方在任何时刻都能收到至少4颗卫星发来的信号。
每个GPS卫星连续地发送两个不同频率的无线电波（L1=1575.42MHz，L2=1227.60MHz）。载波上调制了多种信号，最主要的有测距码（P精码、C/A 粗码）和导航电文。测距码用于测量卫星到地面点接收机的距离；导航电文用于计算卫星的轨道参数。
2.地面监控系统（地面控制部分）
GPS卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否沿着预定轨道运行，都由地面监控系统进行监测和控制。地面监控系统包括一个主控站、3个注入站和5个监测站，分布在美国本土和世界其他地区的美军基地上。
GPS卫星是一种动态的已知点，它是依据卫星发送的星历（描述卫星运动及其轨道的参数）计算而得的。每颗GPS卫星所播发的星历是由地面监控系统提供的。
另外，地面监控系统还监测各颗卫星的时间，并计算它们的有关改正数，进而由导航电文发送给用户，以确保各颗卫星处于同一GPS时间系统。
3.GPS接收机
GPS接收机的主要功能是解码，分离出导航电文，进行相位和伪距测量。GPS接收机从结构来讲，主要由五个单元组成：天线和前置放大器；信号处理单元，它是接收机的核心；控制和显示单元；存储单元；电源单元。
GPS接收机主要用于以下两个方面：
1）静态定位。用户天线在跟踪GPS卫星的过程中固定不变，接收机高精度地测量GPS信号的传播时间，连同GPS卫星在轨的已知位置，可算出固定不动的用户天线的三维坐标。后者可以是个固定点，也可以是若干点位构成的GPS网。静态定位的特点是多余观测量大，可靠性强，定位精度高。
2）动态定位。载体（车辆、船舰、飞机等）上的用户天线在跟踪GPS卫星的过程中相对地球运动，接收机用GPS信号实时地测得运动载体的状态参数。动态定位的特点是逐点测定运动载体的状态参数，多余观测量少，精度较低。
GPS接收机的型号很多，按其所用载波频率的多少可分为用一个载波频率（L1）的单频接收机和用两个载波频率（L1L2）的双频接收机。单频接收机便宜，而双频接收机能消除某些大气延迟的影响。对于边长大于10km的精密测量，更好采用双频接收机，而一般的控制测量，单频接收机就行了。
三、GPS定位的基本原理
GPS测量有伪距与载波相位两种基本的观测量。GPS接收机测量了卫星信号（测距码）由卫星传播至接收机的时间，再乘上电磁波传播的速度，便得到由卫星到接收机的伪距。但由于传播时间含有卫星时钟与接收机时钟不同步误差，以及测距码在大气中传播的延迟误差等，所以求得的伪距并不等于卫星与测站的几何距离。载波相位测量是把接收到的卫星信号和接收机本身的信号混频，再进行相位测量。伪距测量的精度约为一个测距码的码元长度的百分之一，对P码而言约为30cm，对C/A码而言为3m左右。而载波的波长则短得多（分别为19cm和24cm），所以载波相位测量精度一般为1～2mm。由于相位测量只能测定载波波长不足一个波长的部分，因此所测的相位可看成是波长整倍数未知的伪距。
GPS定位时，把卫星看成是动态的已知控制点，利用所测的距离进行空间后方交会，便可得到接收机的位置。
GPS定位包括单点定位和相对定位。
独立确定待定点在WGS-84世界大地坐标系中的绝对位置的 *** ，称为单点定位或绝对定位。其优点是只需一台接收机即可独立定位；外出观测的组织及实施较为自由方便，数据处理也较简单，但其结果受卫星星历误差和卫星信号传播过程中的大气延迟误差的影响比较显著，所以定位精度较差，一般为几十米。单点定位在船舶、飞机的导航、地质矿产勘探、暗礁定位、海洋捕鱼、国防建设及低精度测量等领域中有着广泛的应用前景。
相对定位是确定同步跟踪相同的GPS卫星信号的若干台接收机之间的相对位置（三维坐标差）的一种定位 *** 。相对定位测量时，许多误差对同步观测的测站有相同的或大致相同的影响。因此，计算时，这些误差可以抵消或大幅度削弱，从而获得很高精度的相对位置，一般精度为几毫米至几厘米。相对定位与单点定位相比，外业观测的组织与实施以及数据处理就复杂一些。相对定位广泛用于大地测量、工程测量、地壳形变监测等精密定位领域。
四、GPS相对定位的主要误差来源
1）时钟误差。卫星上的时钟误差和接收机的时钟误差都是GPS测量的主要误差。
2）卫星位置误差。GPS卫星的位置是依据卫星发送的星历计算而得的，其平均误差约为20mm。令dr为卫星位置误差，则其对相对定位的影响可近似用下式估算，即
建筑工程测量
式中：D——两接收机问的距离；
dD——相对位置误差；
S——接收机到卫星的距离，近似为20000km。
例如dr=20m，对两点相位位置的影响为1×10-6。
3）大气延迟影响。卫星信号要穿过大气层才到达接收机，因此大气对卫星信号有延迟作用（影响其传播速度）。从地面到约50km高空的大气叫对流层，对流层的延迟是大气中气温、气压和湿度的函数，可通过测站上所测量的气象要素进行改正。50km以上高空的大气叫电离层，它的影响用双频接收机的测量结果来改正。
4）多路径误差。经某些物体表面反射后到达接收机的信号和直接来自卫星的信号叠加进入接收机，使测量产生误差。其影响与天线周围环境有关。因此，选择合适的测站位置是减少此项误差的主要措施。
5）观测误差。观测误差与测量所用信号的波长有关。用C/A码和P码做伪距观测，误差分别为3m和0.3m；载波相位测量，误差为1～2mm。
一般来讲，GPS相对定位的精度可表示为
σ2=a2+b2·D2 （6-26）
式中：σ——相对定位中误差；
a——固定误差部分；
b——比例误差部分；
D——两测站间的距离。
复习题
1.经纬仪导线测量的外业工作包括哪些内容全球定位系统GPS？
2.选定导线点时应注意哪些问题？
3.导线与附合导线的计算有哪些异同点？
4.按表6-11已知数据，计算闭合导线各点的坐标值。
表6-11 闭合导线坐标
全球定位系统( GPS)
全球定位系统又叫导航卫星系统，是由在22200km高度的21颗或24颗卫星组成的，GPS受美国 *** 控制，根据GPS利用三边测量 *** 可确定目标的纬度、经度和海拔高度。GPS在海洋地球物理定位中广泛应用，也可以用GPS来设定陆上的测量基准台。GPS总共有六条卫星轨道，每个轨道面上均匀分布4颗卫星，轨道平面与赤道平面之间的夹角为55°，每颗卫星绕地球一圈的周期约为12h。
每颗卫星都有4个原子钟，形成一个超高稳定的计时系统。在DiegoGarcia、Hawaii、Kwajelein和Ascension四个站点观测每颗卫星轨道的扰动情况，在科罗拉多斯普林斯有一组设备使所有的卫星定位准确，计时系统保持同步。每颗卫星的载波频率为1575.2MHz和1277.6MHz(另外还有一个为军用频率)。在上面叠加了一个50Hz的信号，使用双相位相移，如果是+90°表示1，-90°表示0。叠加上的信息包括一个“握手信号”，使用户的时间和卫星时间同步，还给出一个“日历”信息，其中包括一个18天内的卫星位置、对流层异常的校正因子和其他一些有用的信息。每颗卫星的握手信号与日历信息之间的时间间隔不同，可以根据这个特征区分每颗卫星的发射。采用两种广播编码方式，军用的P码定位精度很高。
有几种类型的接收器，其中有一种手持式的可供使用。根据四颗卫星的量程信息求出其联立方程组的解就是用户的位置。接收器必须从可同时见到的所有卫星中选择可提供更佳定位信号的三颗卫星与测量者组成一个四面体，如果四面体的体积更大，则三边测量的精度更高。另外还需使用第四颗卫星，以解决卫星和用户的计时系统之间的时差问题。如果用户事先已知哪几颗卫星的定位精度更高，则用户只需要寻找这几颗卫星的信号即可，就能大大提高定位的速度。
GPS允许和前面所述的几种测量 *** 进行联测，利用卫星信号与用户接收器参考信号之间的相位差，可求出连续的测量站点之间的坐标差。采用与导航卫星定位相同的步骤，可确定多普勒频移。如果使用两个频率，就可以校正地球大气层与电离层折射的影响。如果在距离测量点大约500km远处有另外一个固定的接收器，和测量点进行联测(差分GPS)，可以消除卫星轨道局部扰动的影响。地球物理中使用的差分GPS的定位精度可达2m～5m。
根据卫星坐标系统可以得到GPS的坐标值，再将其变换为当地坐标值。在测量时无论测量者是静止的还是移动的，无论是要实时知道测量点的位置，还是最后处理时才需要知道结果，无论是要知道相对位置还是绝对位置，无论是否使用联测，测量精度只与使用的GPS的类型有关。美国 *** 警告说，出于保密的原因，现在的GPS的定位精度降低到50m～100m。
全球定位系统简称
全球定位系统（英文名：GlobalPositioningSystem，简称GPS），又称全球卫星定位系统，中文简称为“球位系”。
是一个结合卫星及通讯发展的技术，利用导航卫星进行测时和测距的中距离圆型轨道卫星导航系统。
GPS的基本定位原理是卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。
全球有哪四大卫星导航系统
四大卫星导航系统分别为：美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯“格洛纳斯”系统、欧洲“伽利略”系统、中国“北斗”系统。
1、美国全球定位系统(GPS)
GPS是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。
经近10年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得了广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科中，从而给测绘领域带来了一场深刻的技术革命。
2、俄罗斯“格洛纳斯”系统
该系统最早开发于苏联时期，后由俄罗斯继续该计划。俄罗斯 1993年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。
该系统于2007年开始运营，当时只开放俄罗斯境内卫星定位及导航服务。到2009年，其服务范围已经拓展到全球。该系统主要服务内容包括确定陆地、海上及空中目标的坐标及运动速度信息等。
3、欧洲“伽利略”系统
伽利略卫星导航系统，是由欧盟研制和建立的全球卫星导航定位系统，该计划于1999年2月由欧洲委员会公布，欧洲委员会和欧空局共同负责。系统由轨道高度为23616km的30颗卫星组成，其中27颗工作星，3颗备份星。卫星轨道高度约2.4万公里，位于3个倾角为56度的轨道平面内。
截止2016年12月，已经发射了18颗工作卫星，具备了早期操作能力（EOC），并计划在2019年具备完全操作能力（FOC）。
4、中国“北斗”系统
中国北斗卫星导航系统（英文名称：BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。
扩展资料
中国“北斗”系统的“三步走”发展战略
之一步，建设北斗一号系统。
1994年，启动北斗一号系统工程建设；2000年，发射2颗地球静止轨道卫星，建成系统并投入使用，采用有源定位体制，为中国用户提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务；2003年，发射第3颗地球静止轨道卫星，进一步增强系统性能。
第二步，建设北斗二号系统。
2004年，启动北斗二号系统工程建设；2012年年底，完成14颗卫星（5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆地球轨道卫星）发射组网。北斗二号系统在兼容北斗一号系统技术体制基础上，增加无源定位体制，为亚太地区用户提供定位、测速、授时和短报文通信服务。
第三步，建设北斗三号系统。
2009年，启动北斗三号系统建设；2018年年底，完成19颗卫星发射组网，完成基本系统建设，向全球提供服务；计划2020年年底前，完成30颗卫星发射组网，全面建成北斗三号系统。
北斗三号系统继承北斗有源服务和无源服务两种技术体制，能够为全球用户提供基本导航（定位、测速、授时）、全球短报文通信、国际搜救服务，中国及周边地区用户还可享有区域短报文通信、星基增强、精密单点定位等服务。
全球四大卫星定位系统分别是那四个 ？
截至2020年12月，全球四大定位系统为：美国GPS、欧盟伽利略、俄罗斯格洛纳斯、中国北斗。
1、美国GPS
由美国国防部于20世纪70年代初开始设计、研制，于1993年全部建成。1994年，美国宣布在10年内向全世界免费提供GPS使用权，但美国只向外国提供低精度的卫星信号。据说该系统有美国设置的“后门”，一旦发生战争，美国可以关闭对某地区的信息服务。
2、欧盟伽利略
欧盟于1999年首次公布伽利略卫星导航系统计划，其目的是摆脱欧洲对美国全球定位系统的依赖，打破其垄断，组成“伽利略”卫星定位系统。该项目总共将发射30颗卫星，位置精度达几米，亦可与美国的GPS系统兼容。
3、俄罗斯格洛纳斯
“GLONASS ”是由俄罗斯单独研发部署的卫星导航系统，该项目启动于上世纪70年代俄罗斯有22颗Glonass卫星在轨运行，但仅有16颗运转正常。该系统需要有18颗卫星才可满足继续为全俄罗斯提供导航服务的需求，至少需要24颗卫星才提供全球导航服务。
4、中国北斗
2003年5月25日零时34分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功地将第三颗“北斗一号”导航定位卫星送入太空，前两颗“北斗一号”卫星分别于2000年10月31日和12月21日发射升空，运行导航定位系统工作稳定，状态良好。
扩展资料：
卫星定位系统的应用：
1、精密工程、测量及变形监测中的应用
将应用GPS卫星定位技术建立的控制网叫GPS网，GPS网分为两大类，一类是全球或全国性的高精度GPS网；一类是区域性的GPS网。
大地测量的科研任务是研究地球形状及其随时间的变化，利用全球覆盖的高精度GPS网建立起高精度的动态坐标框架。区域GPS网是指国家C、D、E级GPS网或专为工程项目布测的工程GPS网。
2、交通系统中的应用
对当前位置的定位以及对目标物的定位是地面车辆导航系统的两个关键技术。前者需要GPS获取点位根据，而后者则偏重以数字地图为基础，确定点位置，这实际上是一个地图相关分析的问题。
3、地球动力学中的应用
用GPS来监测全球和区域板块运动，监测区域地壳运动，对地球成因及动力机制的研究。研究地下断层活动模式、应力场变化，对地震危险值估计和预报。
为了进行地壳形变监测，由地震局、总参测绘局、国家测绘局、中国科学院承担的“九五”重大科学工程项目“中同地壳运动监测 *** 工程”已于2000年建成。
4、军事中的应用
军事上可用于协同作战、导弹的制导、搜索及救援人员野外定位。协同作战方面，GPS可为各级指挥系统提供各种目标及事件所发生的时间和地点。搜索及救援人员野外定位方面，在茫茫的沙漠上，没有任何标志，主要靠导航卫星进行定位，才能知道自己在什么地方。
参考资料来源：百度百科-全球卫星定位系统
参考资料来源：百度百科-全球定位系统 （高精度无线电导航的定位系统）
