一、GPS系统的定义GPS是利用导航卫星进行测距、测速和定位，能够连续、实时、全天候地为全球范围内海陆空各个用户提供高精度的三维位置、速度和时间信息的窨无线电导航系统。全球卫星导航定位技术分为以下两类：•美国的GPS•俄罗斯的GLONASS美国的全球卫星定位系统（GPS），是继阿波罗登月和航天飞机之后的第三航天工程。1973年美国授权研制第二代星际被动式无线导航定位系统，1993年全部发射部署完毕，1995年4月17日达到全运行状态。俄罗斯的全球导航卫星系统（GlobalNavigationSateliteSystem）简称GLONASS，是前苏联于1982年宣布研制的全球导航定位系统。前苏联解体前发射了10颗，随后俄罗斯于1996年1月18日发射部署完毕，并投入全运行状态。二、GPS系统的组成GPS系统由三部分组成：空间部分、地面控制部分和用户部分。1。空间部分GPS的空间部分由24颗飞行在20183km高空的GPS工作卫星组成，这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座，其中21颗为可用于导航的卫星，另3颗为活动的备用卫星。这24颗卫星分布在6个倾角为55度的轨道上绕地球运动。卫星的运动周期约为12恒星时。每颗GPS卫星发射两种频率的载波信号，即频率10。23MHz的154倍和120倍它们的波长分别为19。03cm和24.42cm。在L1和L2上又分别调制着多种信号，这些信号主要有以下3种。•C/A码，又称为粗捕获码，它被调制在L1载波上，是1MHz的伪随机噪声码（PRN码），其码长为1023位（周期为1ms）。由于每颗卫星的C/A码都不一样，因此，经常用它们的PRN号来区分它们。C/A码是普通用户用以测定监测站到卫星间的距离的一种主要信号。•P码，又称为精码，它被调制在L1和L2载波上，是10MHz的伪伪随机噪声码，其周期为7天。在实施AS时，P码与W码进行模二相加生成保密的Y码。此时，一秀用户无法利用P码来进行导航定位。•导航信息，导航信息被调制在L1载波上，其信号频率为50Hz，包含GPS卫星的轨道参数、卫星时钟改正数和其他一些系统参数。用户一般需要利用此导航信息来计算某一时刻GPS卫星在地球轨道上的位置。导航信息也称为广播星历。2•地面控制部分GPS的地面控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站组成的监控系统所构成。根据其作用的不同，这些跟踪站又分为主控站、监控站和注入站。主控站有一个，位于美国科罗拉多（Colorado）的法尔孔（Falcon）空军基地。它的作用是根据各监控站对GPS的观测数据，计算出卫星的星历和卫星时钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站注入以卫星中去；同时，它还对卫星进行控制，向卫星发布指令；当工作卫星出现故障时，高度备用卫星，替代失效的工作卫星工作；另外，主控站还具有监控站的功能。监控站有5个，除了主控站外，其他4个分别位于夏威夷（Hawaii）、阿松森群岛（Ascencion）、迭哥伽西亚（DiegoGarcia）、和卡瓦加兰（Kwajalein）。监控站的作用是招收卫星信号，监测卫星的工作状态。注入站有3个它们分别位于阿松森群岛（Ascencion）、迭哥伽西亚（DiegoGarcia）、和卡瓦加兰（Kwajalein）。注入站的作用是将主控站计算也的卫星星历和卫星时钟的改正参数等注入到卫星中去。3•用户部分GPS的用户部分由GPS招收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机气象仪器等组成。它的作用是招收GPS卫星所发也的信号，利用这些信号进行导航定位等工作。GPS招收机最简单的使用是不组网单机使用，例如船用导航仪，陆用手持定位仪等。它包括以下组件。•有源天线（含前置放大器）；•高频信号识别和处理电路；•用于控制招收机捕捉数据、解释导航电文的微机；•进行差分基准信号招收和差分运算（前向差分）；•操作健、显示板和数据差分存储器；•其他附属部件，如石英钟、电源等。说明：历书——GPS卫星都播发有关它们自身的导航信号，告诉接收机哪些卫星处于工作状态以及它们的位置。GPS用码信号来识别它们的书，告诉接收机在地平线上的点由哪些星可以接收。星历——把卫星的精确位置准确地告诉接收机，每颗卫星都播发自己的星历。星历是“超级历书”。三、GPS定位原理和方法1•定位原理GPS采用交互定位的原理。已知几个点的距离，则可求出求未知所处的位置。对GPS而言，已知点是空间的卫星，未知点是地面某一移动目标。卫星的距离由卫星信号传播时间来测定，将传播时间乘上光速可求出距离。R=vt其中，无线信号传输速度为v=3X108m/s,卫星信号传到地面时间为t（卫星信号传送到地面大约需要0.06s）。最基本的问题是要求卫星和用户接收机都配备精确的时钟。但一般为