gps卫星定位系统（全球定位系统（ GPS））

本文目录

• 全球定位系统( GPS)
• GPS指的是什么
• 什么是gps定位系统
• GPS卫星定位系统的工作原理
• 全球定位系统（GPS）简介
• 北斗卫星和GPS卫星的区别
• GPS定位系统包括哪三大部分
• gps定位系统有由哪三部分组成
• 什么是GPS
• 最好的GPS定位软件

全球定位系统( GPS)

全球定位系统又叫导航卫星系统，是由在22200km高度的21颗或24颗卫星组成的，GPS受美国政府控制，根据GPS利用三边测量方法可确定目标的纬度、经度和海拔高度。GPS在海洋地球物理定位中广泛应用，也可以用GPS来设定陆上的测量基准台。GPS总共有六条卫星轨道，每个轨道面上均匀分布4颗卫星，轨道平面与赤道平面之间的夹角为55°，每颗卫星绕地球一圈的周期约为12h。

每颗卫星都有4个原子钟，形成一个超高稳定的计时系统。在DiegoGarcia、Hawaii、Kwajelein和Ascension四个站点观测每颗卫星轨道的扰动情况，在科罗拉多斯普林斯有一组设备使所有的卫星定位准确，计时系统保持同步。每颗卫星的载波频率为1575.2MHz和1277.6MHz(另外还有一个为军用频率)。在上面叠加了一个50Hz的信号，使用双相位相移，如果是+90°表示1，-90°表示0。叠加上的信息包括一个“握手信号”，使用户的时间和卫星时间同步，还给出一个“日历”信息，其中包括一个18天内的卫星位置、对流层异常的校正因子和其他一些有用的信息。每颗卫星的握手信号与日历信息之间的时间间隔不同，可以根据这个特征区分每颗卫星的发射。采用两种广播编码方式，军用的P码定位精度很高。

有几种类型的接收器，其中有一种手持式的可供使用。根据四颗卫星的量程信息求出其联立方程组的解就是用户的位置。接收器必须从可同时见到的所有卫星中选择可提供最佳定位信号的三颗卫星与测量者组成一个四面体，如果四面体的体积最大，则三边测量的精度最高。另外还需使用第四颗卫星，以解决卫星和用户的计时系统之间的时差问题。如果用户事先已知哪几颗卫星的定位精度最高，则用户只需要寻找这几颗卫星的信号即可，就能大大提高定位的速度。

GPS允许和前面所述的几种测量方法进行联测，利用卫星信号与用户接收器参考信号之间的相位差，可求出连续的测量站点之间的坐标差。采用与导航卫星定位相同的步骤，可确定多普勒频移。如果使用两个频率，就可以校正地球大气层与电离层折射的影响。如果在距离测量点大约500km远处有另外一个固定的接收器，和测量点进行联测(差分GPS)，可以消除卫星轨道局部扰动的影响。地球物理中使用的差分GPS的定位精度可达2m～5m。

根据卫星坐标系统可以得到GPS的坐标值，再将其变换为当地坐标值。在测量时无论测量者是静止的还是移动的，无论是要实时知道测量点的位置，还是最后处理时才需要知道结果，无论是要知道相对位置还是绝对位置，无论是否使用联测，测量精度只与使用的GPS的类型有关。美国政府警告说，出于保密的原因，现在的GPS的定位精度降低到50m～100m。

GPS指的是什么

GPS(GlobalPositionSystem)即全球定位系统，是一个卫星导航系统，由美国国防部投资建设，并免费向民间用户开放。它是一个真正实现了全球、全天候、连续、实时，以空中卫星为基础的高精度无线电导航定位系统。GPS系统包括3大部分：空间部分——GPS卫星星座；地面控制部分——地面监控系统；用户设备部分——GPS信号接收机。

什么是gps定位系统

全球定位系统（GPS）的全称是：卫星测时测距导航/全球定位系统（Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System）。1973年12月，美国国防部批准陆、海、空三军联合研制第二代的卫星导航系统——全球定位系统（GPS）。

应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科中，从而给测绘领域带来了一场深刻的技术革命。

扩展资料

该系统是以卫星为基础的无线电导航系统，具有全能性（陆地、海洋、航空、航天）、全球性、全天候、连续性、实时性的导航、定位和定时等多种功能。能为各类静止或高速运动的用户迅速提供精密的瞬间三维空间坐标、速度矢量和精确授时等多种服务。

GPS系统的主体部分由24颗地球同步卫星组成，这些卫星与地面支撑系统组成网络，以向全球广播自己的位置信息。

GPS卫星定位系统的工作原理

GPS模块定位原理

24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。

由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X,Y,Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。

事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。

由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，使得民用GPS的定位精度只有10米。为提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS）技术，建立基准站（差分台）进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。

什么是GPS模块

GPS 模块就是GPS信号接收器,它是一个可以用无线蓝牙或有线方式与电脑或手机连接，将它接收到的GPS信号传递给电脑或手机中的GPS软件进行处理。我们常说的GPS定位模块称为用户部分，它像“收音机”一样接收、解调卫星的广播C/A码信号，中以频率为1575.42MHz。GPS模块并不播发信号，属于被动定位。

GPS模块的应用关键在于串口通信协议的制定，也就是模块的相关输入输出协议格式。它主要包括数据类型与信息格式，其中数据类型主要有二进制信息和NMEA全国海洋电子协会数据信息。这两类信息可以通过串口与GPS接收机进行通信。

GPS模块通过运算与每个卫星的伪距离，采用距离交会法求出接收机的得出经度、纬度、高度和时间修正量这四个参数，特点是点位速度快，但误差大。初次定位的模块至少需要4颗卫星参与计算，称为3D定位，3颗卫星即可实现2D定位，但精度不佳。GPS模块通过串行通信口不断输出NMEA格式的定位信息及辅助信息，供接收者选择应用。

全球定位系统（GPS）简介

全球定位系统是用人造地球卫星进行点位测量的系统。它广泛用于海空导航、导弹制导、动态观测、时间传递、速度测量、车辆引导等领域。在测绘技术和工程建设方面，不仅在建立大地控制网、全球性的地球参数测量、板块运动状态监测、航空航天参数测定、建立陆地海洋大地测量基准等方面得到应用，而且在工程建设的规划、设计、施工、验收与监测、大型精密设备安装、变形观测、线路测量、精密工程测量等方面也日益广泛地得到引用。

一、GPS测量的优点

GPS是全球定位系统（Global Positioning System）的简称。GPS测量是利用卫星进行定位的一项新的测量技术。与传统的测量技术相比，它具有如下几个方面的优点：

1）用途广。用GPS信号可进行海空导航、车辆引行、导弹制导、精密定位、工程测量、动态观测等。

2）观测简便。测量时，测量员只要将GPS接收机天线单元安置在测站上，接通电源，启动接收单元；在结束测量时，只需量取天线高度，关闭电源便完成野外数据采集。另外，GPS是全天候测量系统，因此，可以在较短时间内以较少人力物力完成外业工作。

3）精度高。用载波相位测量作相对定位，相对定位精度可达到±（5mm+1×10-6·D）（D是比例误差）的距离精度，观测时间小于1h。若采用快速定位方法，观测时间仅需2min左右，即能达到厘米级的定位精度。

4）经济效率高。GPS测量不要求测站之间通视，可以省去常规测量所需的造标费用，又由于GPS测量精度高，作业时间短，因此经济效益十分显著。

二、GPS系统

GPS系统包括下列三大部分。

1.GPS卫星星座（空间部分）

GPS系统包括24颗卫星，均匀分布在6个近似圆形的轨道上，各个轨道平面之间交角为60°，每个轨道上有4颗卫星，轨道距地面高度约20200km，卫星绕地球一周的时间为12h，地球上任何地方在任何时刻都能收到至少4颗卫星发来的信号。

每个GPS卫星连续地发送两个不同频率的无线电波（L₁=1575.42MHz，L₂=1227.60MHz）。载波上调制了多种信号，最主要的有测距码（P精码、C/A 粗码）和导航电文。测距码用于测量卫星到地面点接收机的距离；导航电文用于计算卫星的轨道参数。

2.地面监控系统（地面控制部分）

GPS卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否沿着预定轨道运行，都由地面监控系统进行监测和控制。地面监控系统包括一个主控站、3个注入站和5个监测站，分布在美国本土和世界其他地区的美军基地上。

GPS卫星是一种动态的已知点，它是依据卫星发送的星历（描述卫星运动及其轨道的参数）计算而得的。每颗GPS卫星所播发的星历是由地面监控系统提供的。

另外，地面监控系统还监测各颗卫星的时间，并计算它们的有关改正数，进而由导航电文发送给用户，以确保各颗卫星处于同一GPS时间系统。

3.GPS接收机

GPS接收机的主要功能是解码，分离出导航电文，进行相位和伪距测量。GPS接收机从结构来讲，主要由五个单元组成：天线和前置放大器；信号处理单元，它是接收机的核心；控制和显示单元；存储单元；电源单元。

GPS接收机主要用于以下两个方面：

1）静态定位。用户天线在跟踪GPS卫星的过程中固定不变，接收机高精度地测量GPS信号的传播时间，连同GPS卫星在轨的已知位置，可算出固定不动的用户天线的三维坐标。后者可以是个固定点，也可以是若干点位构成的GPS网。静态定位的特点是多余观测量大，可靠性强，定位精度高。

2）动态定位。载体（车辆、船舰、飞机等）上的用户天线在跟踪GPS卫星的过程中相对地球运动，接收机用GPS信号实时地测得运动载体的状态参数。动态定位的特点是逐点测定运动载体的状态参数，多余观测量少，精度较低。

GPS接收机的型号很多，按其所用载波频率的多少可分为用一个载波频率（L₁）的单频接收机和用两个载波频率（L₁L₂）的双频接收机。单频接收机便宜，而双频接收机能消除某些大气延迟的影响。对于边长大于10km的精密测量，最好采用双频接收机，而一般的控制测量，单频接收机就行了。

三、GPS定位的基本原理

GPS测量有伪距与载波相位两种基本的观测量。GPS接收机测量了卫星信号（测距码）由卫星传播至接收机的时间，再乘上电磁波传播的速度，便得到由卫星到接收机的伪距。但由于传播时间含有卫星时钟与接收机时钟不同步误差，以及测距码在大气中传播的延迟误差等，所以求得的伪距并不等于卫星与测站的几何距离。载波相位测量是把接收到的卫星信号和接收机本身的信号混频，再进行相位测量。伪距测量的精度约为一个测距码的码元长度的百分之一，对P码而言约为30cm，对C/A码而言为3m左右。而载波的波长则短得多（分别为19cm和24cm），所以载波相位测量精度一般为1～2mm。由于相位测量只能测定载波波长不足一个波长的部分，因此所测的相位可看成是波长整倍数未知的伪距。

GPS定位时，把卫星看成是动态的已知控制点，利用所测的距离进行空间后方交会，便可得到接收机的位置。

GPS定位包括单点定位和相对定位。

独立确定待定点在WGS-84世界大地坐标系中的绝对位置的方法，称为单点定位或绝对定位。其优点是只需一台接收机即可独立定位；外出观测的组织及实施较为自由方便，数据处理也较简单，但其结果受卫星星历误差和卫星信号传播过程中的大气延迟误差的影响比较显著，所以定位精度较差，一般为几十米。单点定位在船舶、飞机的导航、地质矿产勘探、暗礁定位、海洋捕鱼、国防建设及低精度测量等领域中有着广泛的应用前景。

相对定位是确定同步跟踪相同的GPS卫星信号的若干台接收机之间的相对位置（三维坐标差）的一种定位方法。相对定位测量时，许多误差对同步观测的测站有相同的或大致相同的影响。因此，计算时，这些误差可以抵消或大幅度削弱，从而获得很高精度的相对位置，一般精度为几毫米至几厘米。相对定位与单点定位相比，外业观测的组织与实施以及数据处理就复杂一些。相对定位广泛用于大地测量、工程测量、地壳形变监测等精密定位领域。

四、GPS相对定位的主要误差来源

1）时钟误差。卫星上的时钟误差和接收机的时钟误差都是GPS测量的主要误差。

2）卫星位置误差。GPS卫星的位置是依据卫星发送的星历计算而得的，其平均误差约为20mm。令dr为卫星位置误差，则其对相对定位的影响可近似用下式估算，即

建筑工程测量

式中：D——两接收机问的距离；

dD——相对位置误差；

S——接收机到卫星的距离，近似为20000km。

例如dr=20m，对两点相位位置的影响为1×10-6。

3）大气延迟影响。卫星信号要穿过大气层才到达接收机，因此大气对卫星信号有延迟作用（影响其传播速度）。从地面到约50km高空的大气叫对流层，对流层的延迟是大气中气温、气压和湿度的函数，可通过测站上所测量的气象要素进行改正。50km以上高空的大气叫电离层，它的影响用双频接收机的测量结果来改正。

4）多路径误差。经某些物体表面反射后到达接收机的信号和直接来自卫星的信号叠加进入接收机，使测量产生误差。其影响与天线周围环境有关。因此，选择合适的测站位置是减少此项误差的主要措施。

5）观测误差。观测误差与测量所用信号的波长有关。用C/A码和P码做伪距观测，误差分别为3m和0.3m；载波相位测量，误差为1～2mm。

一般来讲，GPS相对定位的精度可表示为

σ2=a2+b2·D2 （6-26）

式中：σ——相对定位中误差；

a——固定误差部分；

b——比例误差部分；

D——两测站间的距离。

复习题

1.经纬仪导线测量的外业工作包括哪些内容？

2.选定导线点时应注意哪些问题？

3.导线与附合导线的计算有哪些异同点？

4.按表6-11已知数据，计算闭合导线各点的坐标值。

表6-11 闭合导线坐标

北斗卫星和GPS卫星的区别

gps和北斗有什么区别如下：
1、生产的国家不同：gps是由美国海陆空三军联合研制的全球卫星定位系统；而北斗是由我国自主研发的全球卫星导航系统。
2、卫星的种类和数量不同：gps和北斗系统的卫星的种类和数量会因为时间的不同而发生改变。
3、所使用的信号不同：gps使用的双频信号；而北斗使用的是三频信号。
4、精准度不同：gps和北斗会因为地区的不同，所定位的精准度也会有所差别。

GPS定位系统包括哪三大部分

1、空间部分

GPS的空间部分是由24颗卫星组成，它位于距地表20200km的上空，运行周期为12h。卫星均匀分布在6个轨道面上，轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息，GPS的卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。

2、地面控制系统

地面控制系统由监测站(Monitor Station）、主控制站（Master Monitor Station）、地面天线（Ground Antenna）所组成，主控制站位于美国科罗拉多州春田市（Colorado. Springfield）。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息，并计算卫星星历、相对距离，大气校正等数据。

3、用户设备部分

用户设备部分即GPS信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。

扩展资料：

GPS定位在过程中出现的各种误差根据来源可分为三类：与卫星有关的误差、与信号传播有关的误差及与接收机有关的误差。这些误差对GPS定位的影响各不相同，且误差的大小还与卫星的位置、待定点的位置、接收机设备、观测时间、大气环境以及地理环境等因素有关。针对不同的误差有不同的处理方法。

由于不是使用同步卫星，因此卫星相对于地面进行高速移动。所以必须使用相对论进行卫星时间的修正。

SA (Selective Availability) 显示选择码是人为误差的一个例子，此码由美国国防部控制，可以限制非军事用途的精确度。每一个GPS卫星的SA偏差都不相同，定位的位置误差值是卫星SA偏差的综合函数。美国政府于2000年5月1日解除此码后，此误差已自然消除。

gps定位系统有由哪三部分组成

你好，GPS全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分——GPS星座;地面控制部分——地面监控系统;用户设备部分——GPS 信号接收机。\r\n\r\n1。空间部分\r\n\r\nGPS的空间部分是由24颗工作卫星组成, 它位于距地表20-200km的上空, 均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗), \r\n轨道倾角为55°。此外,还有4 颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星, \r\n并能保持良好定位解算精度的几何图象。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。GPS 卫星产生两组电码, 一组称为C/A 码( Coarse/Acquisition \r\nCode 11023MHz) ;一组称P码(Procise Code 10123MHz) ,P \r\n码因频率较高,不易受干扰,定位精度高等特点,受美国军方管制,并设有密码,一般民间无法解读,主要为美国军方服务。C/ \r\nA码通过人为刻意处理降低精度后,主要开放给民间使用。\r\n\r\n2。地面控制部分\r\n\r\n地面控制部分由一个主控站,5个全球监测站和3个地面控制站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接收机。监测站将取得的卫星观测数据,包括电离层和气象数据,经过初步处理后,传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3 \r\n个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时,把这些导航数据及主控站指令注入到卫星。这种注入采取每颗GPS \r\n卫星每天一次的方式,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障,那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间,但导航精度会逐渐降低。\r\n\r\n3。用户设备部分\r\n\r\n用户设备部分即GPS \r\n信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS \r\n数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS \r\n接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。目前各种类型的接收机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。

什么是GPS

GPS是Global Postioning System的简称，即全球卫星定位系统。目前除美国外，还有俄罗斯、欧盟全球定位系统，而通常意义上的GPS是指美国全球卫星定位系统。它通过接受美国发射的24颗卫星中任意3颗以上卫星所发射的导航信号，可以在任何地点、任何时候准确地测量到物体瞬时的位置，确切地说是物体的经纬度、高度、速度等位置信息。GPS最初只是运用于军事领域，目前GPS已被广泛应用于交通行业，它利用GPS的定位技术结合无线通信技术（GSM或CDMA）、地理信息管理系统（GIS）等高新技术，实现对车辆的监控，经过GSM网络的数字通道，将信号输送到车辆监控中心，监控中心通过差分技术换算位置信息，然后通过GIS将位置信号用地图语言显示出来，最终可通过服务中心实现车辆的定位导航、防盗反劫、服务救援、远程监控、轨迹记录等功能

最好的GPS定位软件

GPS定位软件有很多，适合自己的才是最好的。
GPS属于被动式卫星导航系统，在被动式测距系统中，用户天线只需要接收来自这些卫星的导航定位信号，从而就可测得用户天线至卫星的距离或距离差。这种发送测距信号和接收测距信号分别位居两个不同地方的测距方式，称为被动测距。用它所测得的站星距离，并利用已知的卫星在轨位置，可推算出用户天线的三维位置。
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