衛星定位系統是以確定空間位置為目標面構成的相互關聯的一個集合體或裝置（部件）。它是以衛星為基礎的無線電衛星導航定位系統，具有全能性、全球性、全天候、連續性和實時性的精密三維導航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性美國的GPs、俄羅斯的“格洛納斯”、歐盟的“伽利略”系統和我國自主的北斗衛星導航系統并稱全球四大衛星導航系統。

全球定位系統GPS(什么是GPS)

GPS（Global Positioning System）即全球定位系統，是由美國建立的一個衛星導航定位系統，它以全球24顆定位人造衛星為基礎，向全球各地全天候地提供三維位置、三維速度等信息。利用該系統，用戶還能夠進行高精度的時間傳遞和高精度的精密定位，多被應用于車輛定位、防盜、反劫、行駛路線監控及呼叫指揮等功能簡單地說，衛星定位系統是一個由覆蓋全球的24顆衛星組成的衛星系統。這個系統可以保證在任意時刻，地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛星，以保證衛星可以采集到該觀測點的經緯度和高度，以便實現導航、定位、授時等功能。這項技術可以用來引導飛機、船舶、車輛以及個人安全、準確地沿著選定的路線，準時到達目的地GPS計劃始于1973年，已于1994年進入完全運行狀態。

GPS的前身是美國軍方研制的一種子午儀衛星定位系統（Transit），起始于1958年美國軍方的一個項目，1964年正式投入使用。該系統用5~6顆衛星組成的星網工作，每天最多繞過地球13次，并且無法給出高度信息，在定位精度方面也不盡如人意。然而，子午儀系統使得研發部門對衛星定位取得了初步的經驗，并驗證了由衛星系統進行定位的可行性，為GPS的研制作了鋪墊。由于衛星定位顯示出在導航方面的巨大優越性及子午儀系統存在對潛艇和艦船導航方面的巨大缺陷，美國海陸空三軍及民用部門都感到迫切需要一種新的衛星導航系統。（GPS定位天線生產廠家）

為此，美國海軍研究實驗室（NRL）提出了名為 Lineation的用12~18顆衛星組成10000km高度的全球定位網計劃。并于1967年、1969年和1974年各發射了一顆試驗衛星，在這些衛星上初步試驗了原子鐘計時系統，這是GPS精確定位的基礎。主要目的是為陸海空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監測和應急通信等一些軍事目的。

美國空軍則提出了以每星群4~5顆衛星組成3~4個星群的計劃，這些衛星中除1顆采用同步軌道外其余的都使用周期為24h的傾斜軌道，該計劃以偽隨機碼（PRN）為基礎傳播衛星測距信號，其強大的功能使得當信號密度低于環境噪聲的1%時也能將其檢測出來。

偽隨機碼的成功運用是GPS得以取得成功的一個重要基礎。海軍的計劃主要用于為艦船提供低動態的二維定位，空軍的計劃能夠提供高動態服務，然而系統過于復雜。由于同時研制兩個系統會造成巨大的費用開支而且這里兩個計劃都是為了提供全球定位而設計的，所以1973年美國國防部將兩者合二為一，并由國防部牽頭的衛星導航定位聯合計劃局（JPO）領導，還將辦事機構設立在洛杉磯的空軍航天處。（GPS天線原理是什么）

同步軌道是指衛星的軌道周期等于地球在慣性空間中的自轉周期（23小時56分4秒），且方向亦與之一致，衛星在每天同一時間的星下點軌跡相同，當軌道與赤道平面重合時叫作地球靜止軌道，即衛星與地面的位置相對保持不變。

偽隨機碼是指結構可以預先確定，可重復產生和復制，具有某種隨機序列、隨機特性的序列碼。所謂“隨機碼”，就是無論這個碼有多長都不會出現循環的現象，而“偽隨機碼”在碼長達到一定程度時會從其第一位開始循環

隨后，GPS計劃在美國聯合計劃局的領導下誕生了，該方案將24顆衛星放置在互成120°的三個軌道上。每個軌道上有8顆衛星，地球上任何一點均能觀測到6~9顆衛星。這樣，粗碼精度可達100m，精碼精度為10m。由于預算壓縮，GPS計劃不得不減少衛星發射數量，改為將18顆衛星分布在互成60°的6個軌道上，然面這一方案使得衛星可靠性得不到保障。1988年又進行了最后一次修改：21顆工作星和3顆備用星工作在互成60°的6條軌道上。這也是GPS衛星所使用的工作方式經過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛星星座已布設完成1.系統組成套完整的GPS系統可分為空間部分、地面控制系統和用戶設備部分

GPs的空間部分主要負責提供星歷和時間信息、發射偽距和載表信號及其他輔助信息。它由24顆衛星組成（21顆工作衛星，3顆備用衛星），位于距地表20200km的上空，運行周期為12h，5個多小時出現在地平線以上。衛星均勻分布在6個軌道面上（每個軌道面4顆），軌道傾角為55°，衛星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛星，并能在衛星中預存導航信息，GPS的衛星因為大氣摩擦等問題，隨著時間的推移，導航精度會逐漸降低地面控制站負責收集由衛星傳回的信息，并計算衛星星歷、相對距離、大氣校正等數據地面控制系統由監測站（Monitor station），主控制站（Master Monitor Station）、地面天線Ground antenna）、注人站及通信輔助系統所組成，主控制站位于美國科羅拉多州春田市Colorado Springfield）監測站：用GPS接收系統測量每顆衛星的偽距和距離差，采集氣象數據，并將觀測數據傳送給主控點。5個監控站均為無人守值的數據采集中心。

主控站：接收各監測站的GPS衛星觀測數據、衛星工作狀態數據、各監測站和注入站自身的工作狀態數據。

注入站：接受主控站送達的各衛星導航電文并將之注入飛越其上空的每顆衛星。

由于衛星鐘、接收機鐘的誤羞以及無線電信號經過電離層和對流層中的延遲，實際測出的距離A與衛星到接收機的幾何距離B有一定的差值，因此，一般稱測量出的距離為偽距。

用戶設備部分為GPs接收機，民用的定位精度可達10米內。其主要功能是捕獲到按定衛星截止角所選擇的待測衛星，并跟蹤這些衛星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛星信號后，就可測量出接收天線至衛星的偽距和距離的變化率，解調出衛星軌道參數等數據根據這些數據，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經緯度、高度、速度、時間等信息。接收機硬件和機內軟件以及GPs數據的后處理軟件包構成完整的GPS用戶設備