GPS系统概念

     全球定位系统（ NAVSTAR GPS，NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System，以下简称GPS）原是美国国防部为了军事定时、定位与导航的目的所发展，希望以卫星导航为基础的技术可构成主要的无线电导航系统，未来并能满足下一个世纪的应用。第一颗GPS卫星在1978年发射，首十颗卫星称为BLOCK I试验型卫星，从1989年到1993年所发射的卫星称为BLOCK II/IIA量产型卫星，第二十四颗BLOCK II/IIA卫星在1994年发射后，GPS已达到初步操作能力（Initial Operational Capability，IOC），24颗GPS卫星提供全世界24小时全天候的定位与导航信息。美国空军太空司令部于1995年4月27号宣布GPS已达到完整操作能力（Full Operational Capability），将BLOCK I卫星加以汰换而24颗卫星全部为BLOCK II/IIA卫星，之后又发射四颗BLOCK IIA及一颗BLOCK IIR卫星，成功地满足军事实务的操作。由于此技术的迅速发展，使得民间应用的需求与日遽增，对于传统导航方式更有革命性的影响。

全球卫星定位系统介绍

     全球卫星定位系统实际上是由 24颗卫星所组成，其中有3颗为备用卫星，这些卫星分布于距地表20,200公里的上空，而且分属于6个轨道面；卫星轨道面倾斜角为55度﹐提供全球全天候﹐每秒一次﹐持续不断的定位讯号。这些卫星每11小时58分环绕地球一次，即每天绕过您的头顶二次，就像是月球一样不停地绕着地球旋转，其速度约每秒1.8哩。这些卫星需要地面管制站随时加以监控是否GPS卫星在其正确的轨道上及正常运作，另外监控中心可上传资料给卫星，卫星再将这些信息下传给GPS使用者使用。地面共有五个监控中心，四个上传资料站及一个控制中心，这些控制站以纬度来划分其所控制的卫星。在概念上﹐GPS是代表着整个系统﹐包括天空上的卫星、地面控制站及GPS接收机。不过一般而言﹐GPS即意指一个GPS接收机﹐这是因为我们在使用上多半只会接触GPS接收机的缘故。一般所使用之GPS接收机在任何时刻接收到4颗或更多的卫星。

GPS发展历史

在卫星定位系统出现之前，远程导航与定位主要用无线导航系统。

1、无线电导航系统

1）罗兰--C：工作在100KHZ，由三个地面导航台组成，导航工作区域2000KM，一般精度200-300M。
　　 2）Omega（奥米茄）：工作在十几千赫。由八个地面导航台组成，可覆盖全球。精度几英里。
　　 3）多卜勒系统：利用多卜勒频移原理，通过测量其频移得到运动物参数（地速和偏流角），推算出飞行器位置，属自备式航位推算系统。误差随航程增加而累加。 缺点：覆盖的工作区域小；电波传播受大气影响；定位精度不高。

2、卫星定位系统

　　最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统（ Transit），1958年研制，64年正式投入使用。由于该系统卫星数目较小（5-6颗），运行高度较低（平均1000KM），从地面站观测到卫星的时间隔较长（平均1.5h），因而它无法提供连续的实时三维导航，而且精度较低。 为满足军事部门和民用部门对连续实时和三维导航的迫切要求。1973年美国国防部制定了GPS计划。

3、GPS发展历程