什么是全球定位系统

GPS是全球定位系统英文缩写，中文缩写为“球位系统”。GPS是美国陆军、海军和空于20世纪70年代联合研制的新一代空星间导航定位系统。全球定位系统功能必须具备三个要素:全球定位系统终端、传输网络和监控平台。这三个要素缺一不可；通过这三个要素，我们可以提供车辆防盗、防抢、行车路线监控、呼叫指挥等功能。

全球定位系统的特点:高精度、全天候、高效率、多功能、易操作、应用广泛等。实践证明，全球定位系统的相对定位精度在50公里以内可达10-6，100-500公里可达10-7米，1000公里可达10-9米。在300-1500M工程的精密定位中，观测一小时以上解的平面位置误差小于1mm。与ME-5000电磁波测距仪测得的边长相比，边长最大差值为0.5毫米，标定误差为0.3毫米。

GPS导航系统的基本原理是测量一颗位置已知的卫星与用户接收机之间的距离，然后通过综合多颗卫星的数据就可以知道接收机的具体位置。为了实现这个目标，可以根据卫星时钟记录的时间在卫星星历中找到卫星的位置。用户到卫星的距离是通过记录卫星信号传播到用户的时间，然后乘以光速(由于大气和电离层的干扰，这个距离不是用户到卫星的真实距离，而是伪距(PR):当GPS卫星正常工作时，它会连续发射由1和0二进制符号组成的伪随机码(简称伪码)的导航信息。

全球定位系统定位原理

全球定位系统中使用的伪码有两种，即民用C/A码和军用P(Y)码。C/A码频率为1.023MHz，重复周期为1毫秒，码间距为1微秒，相当于300米；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。y码是在P码的基础上形成的，具有更好的安全性能。导航信息包括卫星星历、工作条件、时钟校正、电离层时延校正、大气折射校正等信息。它从卫星信号中解调，并以50b/s调制在载波频率上传输。导航消息的每个主帧包含五个子帧，每个子帧有6s长。前三帧各有10个代码；每30秒重复一次，每小时更新一次。最后两帧总共是15000b。

导航信息的内容主要包括遥测码、转换码、第1、2、3数据块，其中最重要的是星历数据。当用户收到导航消息时，通过提取卫星时间并与自己的时钟进行比较，就可以知道卫星与用户之间的距离，然后利用导航消息中的卫星星历数据计算出发送消息时卫星的位置，就可以知道用户在WGS-84大地坐标系中的位置和速度等信息。

可以看出，GPS导航系统卫星部分的作用是连续传输导航信息。但是由于用户接收机使用的时钟和星载时钟不能一直同步，除了用户的三维坐标X，Y，Z外，引入一个δ t，即卫星和接收机的时间差，作为一个未知数，然后用四个方程求解这四个未知数。因此，如果你想知道接收器在哪里，你应该能够从至少四颗卫星接收信号。

全球定位系统接收器解码接收到的卫星信号或使用其他技术去除载波上调制的信息，从而可以恢复载波。严格来说，载波相位应该称为载波拍频相位，它是受多普勒频移影响的接收卫星信号的载波相位与接收机本振产生的信号相位之差。通常，当在接收机时钟确定的历元时间进行测量并跟踪卫星信号时，可以记录相位变化值。但观测开始时接收机和卫星振荡器的初始相位值未知，初始历元的相位整数未知，即整周模糊度只能作为数据处理中的一个参数求解。相位观测的精度高达毫米级，但前提是要解决整个周期的模糊性，因此相位观测只能在相对定位中有一段连续观测的情况下使用，相位观测只能达到优于米级的定位精度。

Postscript: 全球卫星定位系统GPS在很多领域的应用越来越广泛，但最贴近我们生活的却是手机中的GPS系统。通过这个系统，我们可以查看我市的天气、交通等情况。不过，边肖建议用户尽量在wifi环境下使用GPS，以免消耗大量手机网络流量。

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