全球卫星导航定位系统

全球卫星导航定位系统（global navigation and positioning satellite system）指利用新一代的极轨卫星星座对全球提供定位服务的系统。

简介

全球卫星导航定位系统（globalnavigationandpositioningsatellitesystem）采用极轨道星座和无源定位方式为美国提供全球覆盖的导航及定位系统。简称GPS。其轨道高度约为2×104km，在6条轨道上运行有24颗卫星，每12h绕地球一周，能保证地球上任何地点的用户都能至少同时看到4颗卫星。它属于非静止卫星定位系统。移动用户利用导航定位接收机来接收4颗（或4颗以上）卫星的导航定位信号，并测量不同信号的到达时间，求出移动用户的三维空间坐标，自动给出经度和纬度显示，从而实现用户的自主定位。也可通过无线传输手段将用户定位信息传送到调度中心，实现对移动用户的调度控制。

GPS向用户广播的导航信号为双频，分别为1575.42MHz和1226.60MHz。采用多种直接序列扩频码的码分多址和伪码测距技术。直接序列扩频码主要有P码和C/A码。P码的定位精度高，三维精度可达5m之内；C/A码定位精度较低，三维精度在50m内。目前C/A码是对民用免费开放的。因为它是无源定位系统，移动用户的数量没有限制。

特点

全球卫星导航定位系统为被动式系统，由用户接收该系统几颗卫星的信号自行计算定位，而用户不向该系统的卫星发射信号；原则上，用户的数最可以无限制；用户免费使用，但对非本系统的用户不承担义务。

原理

传统的罗兰（Loran）导航系统是利用移动体（如船）至岸上固定的主台和两个副台的等值距离差的两组双曲线而定位。

全球卫星导航定位系统则采用移动用户同时测量无线电波从四颗卫星到达用户的时间，求出移动体瞬时的三维空间坐标和用户时钟校正系数。用户时钟一般不十分精确，需由卫星上的原子钟校准，以供修正三维空间坐标误差。

系统组成

由一组导航定位卫星星座、地面控制站网和用户终端（即专为导航定位用户使用的接收终端）三部分组成。

地面控制站网包括一个主控制站、几个监测站和上行发射站。主控站从各监测站收到的有关卫星的数据，精确计算卫星轨道参数和时钟修正量，由几个上行站及时发向卫星，由星上存储器存储并向地面用户发送导航定位信息。

卫星星座的组成要使得地球上不同位置的用户均能同时至少收到四颗卫星的信号。

系统参数

从20世纪70年代开始研制的美国全球定位系统GPS设计由21+3颗极轨卫星组成星座，分6个轨道，轨道面倾角为六十几度，轨道离地面约为2万公里，卫星绕地球一周略小于12小时。卫星连续向全球发送两个伪随机噪声编码的导航信号，其中一个叫做C/A码为粗码，供民用；一个叫P码为精码，供该系统指定的专用单位使用。导航信号中包括卫星运行参数和时钟修正数据等，供接收用户终端自行计算定位。GPS系统已投入运行，其定位误差一般小于100m。利用差分GPS定位方法，可大大提高定位精度。

原苏联的全球导航卫星系统GLONASS与GPS近似。它于20世纪70年代启动，从80年代初期开始发射卫星作试验，预计90年代后期全面投入运行。正式全面运行时，星座卫星数设计为21+3颗，分三个轨道面倾角为六十几度，轨道离地面高度约为1.9万公里。

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