全球衛星導航定位系統（global navigation and positioning satellite system）指利用新一代的極軌衛星星座對全球提供定位服務的系統。
基本介紹
- 中文名：全球衛星導航定位系統
- 外文名：global navigation and positioning satellite system
- 簡稱：GPS
- 軌道高度：約為2×104 km
簡介,特點,原理,系統組成,系統參數,
簡介
全球衛星導航定位系統（globalnavigationandpositioningsatellitesystem）採用極軌道星座和無源定位方式為美國提供全球覆蓋的導航及定位系統。簡稱GPS。其軌道高度約為2×104km，在6條軌道上運行有24顆衛星，每12h繞地球一周，能保證地球上任何地點的用戶都能至少同時看到4顆衛星。它屬於非靜止衛星定位系統。移動用戶利用導航定位接收機來接收4顆（或4顆以上）衛星的導航定位信號，並測量不同信號的到達時間，求出移動用戶的三維空間坐標，自動給出經度和緯度顯示，從而實現用戶的自主定位。也可通過無線傳輸手段將用戶定位信息傳送到調度中心，實現對移動用戶的調度控制。
GPS向用戶廣播的導航信號為雙頻，分別為1575.42MHz和1226.60MHz。採用多種直接序列擴頻碼的碼分多址和偽碼測距技術。直接序列擴頻碼主要有P碼和C/A碼。P碼的定位精度高，三維精度可達5m之內；C/A碼定位精度較低，三維精度在50m內。目前C/A碼是對民用免費開放的。因為它是無源定位系統，移動用戶的數量沒有限制。
特點
全球衛星導航定位系統為被動式系統，由用戶接收該系統幾顆衛星的信號自行計算定位，而用戶不向該系統的衛星發射信號；原則上，用戶的數最可以無限制；用戶免費使用，但對非本系統的用戶不承擔義務。
原理
傳統的羅蘭（Loran）導航系統是利用移動體（如船）至岸上固定的主台和兩個副台的等值距離差的兩組雙曲線而定位。
全球衛星導航定位系統則採用移動用戶同時測量無線電波從四顆衛星到達用戶的時間，求出移動體瞬時的三維空間坐標和用戶時鐘校正係數。用戶時鐘一般不十分精確，需由衛星上的原子鐘校準，以供修正三維空間坐標誤差。
系統組成
由一組導航定位衛星星座、地面控制站網和用戶終端（即專為導航定位用戶使用的接收終端）三部分組成。
地面控制站網包括一個主控制站、幾個監測站和上行發射站。主控站從各監測站收到的有關衛星的數據，精確計算衛星軌道參數和時鐘修正量，由幾個上行站及時發向衛星，由星上存儲器存儲並向地面用戶傳送導航定位信息。
衛星星座的組成要使得地球上不同位置的用戶均能同時至少收到四顆衛星的信號。
系統參數
從20世紀70年代開始研製的美國全球定位系統GPS設計由21+3顆極軌衛星組成星座，分6個軌道，軌道面傾角為六十幾度，軌道離地面約為2萬公里，衛星繞地球一周略小於12小時。衛星連續向全球傳送兩個偽隨機噪聲編碼的導航信號，其中一個叫做C/A碼為粗碼，供民用；一個叫P碼為精碼，供該系統指定的專用單位使用。導航信號中包括衛星運行參數和時鐘修正數據等，供接收用戶終端自行計算定位。GPS系統已投入運行，其定位誤差一般小於100m。利用差分GPS定位方法，可大大提高定位精度。
原蘇聯的全球導航衛星系統GLONASS與GPS近似。它於20世紀70年代啟動，從80年代初期開始發射衛星作試驗，預計90年代後期全面投入運行。正式全面運行時，星座衛星數設計為21+3顆，分三個軌道面傾角為六十幾度，軌道離地面高度約為1.9萬公里。
