GPS卫星导航

24颗GPS卫星在离地面2万零2百公里的高空上，以行，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，我们可得到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，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度只有100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。 ^[1] 

美国GPS

特点：成熟

GPS(全球定位系统)是美国历经20年耗资超过300亿美元建立的全球卫星定位系统，目前共有30颗、4种型号的导航卫星。

该系统卫星轨道高度2万公里，能使地球上任何地方的用户在任何时候都能看到至少四颗卫星，是一个全天候，实时性的导航定位系统，也是目前世界上应用最广泛、技术最成熟的导航定位系统。

欧洲伽利略

特点：精准

伽利略定位系统是欧盟一个正在建造中的卫星定位系统，有“欧洲版GPS”之称。伽利略定位系统预计总共发射30颗卫星，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补卫星。卫星轨道高度约2.4万公里，其精度将比GPS更为精准。

美国GPS向别国提供的卫星信号，只能发现地面大约10米长的物体，而伽利略的卫星则能发现1米长的目标。形象地说，GPS系统只能找到街道，而伽利略则可找到家门。

太空中已有4颗正式的伽利略系统卫星。欧盟计划使伽利略系统在2014年初步投入运营。

俄罗斯格洛纳斯

特点：抗干扰能力强

格洛纳斯由24颗卫星组成，尽管其定位精度比GPS、伽利略略低，但其抗干扰能力却是最强的。格洛纳斯项目是前苏联在1976年启动的项目，最初开始的时候就是军用性质。苏联解体以后，由于缺乏足够的经费，格洛纳斯的计划不断延迟。

2011年11月，随着一颗“格洛纳斯-M”卫星发射成功，该系统额定24颗卫星已全部在轨工作，另有4颗在轨备份，从而实现全球覆盖。

中国北斗

特点：短信和导航结合

北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，预计由30颗以上卫星组成。

与美国GPS系统、俄罗斯格洛纳斯系统、欧洲伽利略系统相比，把短信和导航结合是中国北斗卫星导航系统的独特发明。一般来讲，世界上其他的全球卫星导航系统只是告诉用户什么时间、在什么地方，而北斗系统除此之外还可以将用户的位置信息发送出去，使用户想告知的其他人获知用户的情况。 ^[2] 

全球定位系统由三部分构成：⑴地面控制部分，由主控站(负责管理、协调整个地面控制系统的 工作）、地面天线（在主控站的控制下，向卫星注入寻电文）、监测站（数据自动收集中心）和通讯辅助系统（数据传输）组成；⑵空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个道平面上；⑶用户装置部分， 主要由GPS接收机和卫星天线组成。

全球定位系统的主要特点：⑴全天候；⑵ 全球覆盖；⑶三维定速定时高精度；⑷快速省时高效率；⑸应用广泛等。

1、定位精度高

单击定位精度优于10m，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50KM以内可达10-6，100-500KM可达10-7，1000KM可达10-9。在300-1500M工程精密定位中，1小时以上观测的解其平面其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定得边长比较，其边长较差最大为0.5mm，校差中误差为0.3mm。

2、观测时间短

随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目20KM以内相对静态定位，仅需15-20分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观测时间只需1-2分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。

全球定位系统的主要用途：⑴陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、 市政规划控制等；⑵海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等；⑶航空航天应用，包括飞机导航、航空遥 感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。

GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。

经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。

gps全球卫星定位导航系统在民用领域的应用，除了专业应用领域以外，随着近代人们生活品质的要求与提升，都市建设与交通运输的快速发展，使得汽车导航技术与各式观光旅游资讯蓬勃发展，也连带gps迅速发展，令大家惊奇其所带来的便利与强大功能，而相关生活应用的gps产品与应用，也如雨后春笋般出现。比如车载gps的出现，给驾车者提供了极大地方便，随着中国私人汽车保有量的增长及用途的转变，gps车载系统市场容量不断增长。有车族进行中短途的商业旅行和假日旅游已经司空见惯，车载导航系统可以为私人汽车车主提供丰富的道路资讯。在北京，随着奥运的临近，北京市计划在2008年之前给全市的700多条线路，数万台公共汽车安装gps监控系统，北京的出租车也将于2008年之前完成gps监控系统的安装，奥运期间估计物流量为3亿吨，建立物流控制与管理系统成为北京经济发展和筹备奥运的重大举措之一，难以想象如果没有gps智能调度系统仅依靠传统交通指挥，北京奥运期间巨大的交通流量如何顺畅疏导。国外的gps应用更为广泛，比如整合gps,gis与gsm的协寻装置在欧美国家已成为风潮，此类协寻装置可置于家中老人，儿童或宠物身上，若发生协寻事件时，家人透过gsm联系协寻器，协寻器会自动由发射器送出gps定位讯号，在无gps定位讯号时，也可亦可通过过gsm定位方式，于手机或网络地图上得知协寻对象位置。

由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。

随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布2000年至2006期间，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到20米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。据有关专家预测，在美国，单单是汽车GPS导航系统，2000年后的市场将达到30亿美元，而在中国，汽车导航的市场也将达到50亿元人民币。可见，GPS技术市场的应用前景非常可观。