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什麽是GPS?

GPS是全球定位系統。簡單來說,這是壹個由覆蓋全球的24顆衛星組成的衛星系統。這種系統可以保證在地球上的任意壹點上隨時可以觀測到四顆衛星,從而保證衛星可以采集到觀測點的經緯度和高度,從而實現導航、定位和授時的功能。這項技術可以用來引導飛機、船只、車輛和個人沿著選定的路線安全、準確地到達目的地。

全球定位系統(GPS)是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯合研制的新壹代空間衛星導航定位系統。其主要用途是為陸、海、空提供實時、全天候和全球導航服務,並用於情報收集、核爆炸監測和應急通信等壹些軍事用途。它是美國全球主導戰略的重要組成部分。經過20多年的研究和實驗,耗資300億美元。到1994年3月,已經布設了24個全球覆蓋率達98%的GPS衛星星座。

GPS全球定位系統由三部分組成:空間部分——GPS星座;地面控制部分-地面監控系統;用戶設備部分-GPS信號接收器。

GPS的前身

GPS系統的前身是美軍研制的子午線衛星定位系統(Transit),1958年研制,64年投入使用。該系統采用5至6顆衛星組成的星網工作,每天最多繞地球13次,不能給出高度信息,定位精度不盡如人意。然而,子午系統使R&D部獲得了衛星定位的初步經驗,並驗證了衛星系統定位的可行性,為GPS系統的發展奠定了基礎。由於衛星定位在導航方面顯示出巨大的優勢,而子午系統在潛艇和艦船導航方面有很大的缺陷。美國陸軍、海軍、空軍和民用部門都迫切需要壹種新的衛星導航系統。因此,美國海軍研究實驗室(NRL)提出了壹個名為Tinmation的全球定位網絡計劃,由12到18顆衛星組成,高度為10000km。1967年、1969年和1974年分別發射了壹顆實驗衛星,在這些衛星上初步測試了原子鐘授時系統,這是GPS系統精確定位的基礎。而美國空軍則提出了621-b的方案,每個星座由4到5顆衛星組成。這些衛星除1外,全部采用周期為24小時的傾斜軌道。這種方案基於偽隨機碼(PRN)傳播衛星測距信號,其強大的功能在信號密度低於1%的環境噪聲時也能被檢測到。偽隨機碼的成功應用是GPS系統成功的重要基礎。海軍的計劃主要用於為艦船提供低動態二維定位,而空軍的計劃可以提供高動態服務,但系統過於復雜。因為同時開發兩個系統會造成巨大的開支,而這裏的兩個計劃都是為了提供全球定位,所以在1973年,美國國防部將兩個系統合並為壹個,由國防部領導的衛星導航定位聯合規劃局(JPO)負責,辦公室設在洛杉磯的空軍航天辦公室。該機構成員眾多,包括美國陸軍、海軍、海軍陸戰隊、交通部、國防制圖局、北約和澳大利亞的代表。