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什么是GPS？

英文是全球定位系统的缩写，中文简称“全球定位系统”。GPS是20世纪70年代美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。GPS功能必须具备三个要素：GPS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，可以提供车辆防盗、防抢劫、行驶路线监控、呼叫指挥等功能。

GPS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，GPS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工程精密定位中，观测1小时以上的平面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0.5mm，标定中值误差为0.3mm。

GPS导航系统的基本原理是测量已知位置的卫星与用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可以知道接收机的具体位置。为了达到这个目的，可以根据星上时钟记录的时间，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，然后乘以光速得到的(由于大气层和电离层的干扰，这个距离不是用户到卫星的真实距离，而是伪距(PR):GPS卫星在正常工作时，会不断使用由1和0二进制符号组成的伪随机码(简称伪码)来传输导航电文。

GPS定位原理

GPS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码的频率为1.023MHz，重复周期为一毫秒，码间距为一微秒，相当于300mp码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码距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。导航电文包括卫星星历、工作状态、时钟修正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中解调出来的，并以50b/s调制在载波频率上发送。导航电文的每个主帧包含5个子帧，每个子帧的长度为6s。前三帧各有10个代码；每30秒重复一次，每小时更新一次。最后两帧一共15000b。

导航电文的内容主要包括遥测码、转换码、第一、第二和第三数据块，其中星历数据最为重要。当用户收到导航电文时，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，导航电文中的卫星星历数据可用于计算卫星发送电文时的位置，并可得知用户在WGS-84大地坐标系中的位置和速度。

由此可见，GPS导航系统的卫星部分的作用是不断地传输导航电文。但由于用户的接收机所用的时钟不可能总是与星载时钟同步，所以除了用户的三维坐标X、Y、Z之外，还要引入一个t，即卫星与接收机的时差，作为一个未知数，然后这四个未知数要用四个方程求解。所以如果你想知道接收器在哪里，你必须能够接收到至少四颗卫星的信号。

GPS接收机对接收到的卫星信号进行解码，或者采用其他技术去除载波上调制的信息，就可以恢复载波。严格来说，载波相位应该叫载波拍相位，是接收到的卫星信号受多普勒频移影响的载波相位与接收机本振产生的信号相位之差。通常，通过在由接收器时钟确定的历元时间进行测量并跟踪卫星信号，可以记录相位的变化值。然而，观测开始时接收机和卫星振荡器的初始相位值

编者按：全球定位系统(GPS)已经广泛应用于很多领域，但最贴近我们生活的还是手机中的GPS系统。通过这个系统，我们可以查看我们城市的天气、交通和其他情况。不过，边肖建议，网民在使用GPS时应尽量处于wifi环境，以免在手机网络上消耗大量流量。

阅读：a-GPS和GPS的区别

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