知识百科 GPS全球定位系统

Posted 2022-07-23 知

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知识百科 GPS全球定位系统

GPS全球定位系统

全球定位系统(Global Positioning System-GPS)是美国从20世纪70年代开始研制。它历时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能力的新一代卫星导航与定位系统。经过近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，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。

随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断地开拓，目前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。

GPS系统的特点是“全球，全天候工作”，能为用户提供连续、实时的三维位置、三维速度和精密时间，不受天气的影响。“定位精度高”是它的特点之一：单机定位精度优于10米，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。

“功能多，应用广”：随着人们对GPS认识的加深，GPS不仅在测量、导航、测速、测时等方面得到更广泛的应用，而且其应用领域不断扩大。

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。无线电导航系统的缺点是覆盖的工作区域小、电波传播受大气影响、定位精度不高。

最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统(Transit)，1958年研制，1964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。GPS发展实施计划共分三个阶段：

第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星，研制了地面接收机及建立地面跟踪网。

第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。

第三阶段为实用组网阶段。1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，表明GPS系统进入工程建设阶段。1993年底使用的GPS网即(21+3)GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。

目前GPS系统提供的定位精度是优于10米。而为得到更高的定位精度，我们通常采用差分GPS技术：将一台GPS接收机安置在基准站上进行观测。根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数，并由基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。