GPS之家

Global Positioning System - GPS

　　全球定位系统(Global Positioning System - GPS)可以用两句话来概括:我这是在哪?我要找的人他在哪?从本世纪70年代开始，美国历时近20年，前后耗资约120亿美元，一直到1993年6月26日这两句看似简单而又艰难无比的问题才算是得到了一个基本能让人接受的答案。

　　今天，当你随身携带一个价值不足几百美元的GPS接收装置时，你就可以立刻知道自己在地球上的准确位置，包括经度、纬度甚至海拔高度，误差不超过几十---几百英尺。这项令人难以置信的新技术之所以成功，完全得益于科学与工程学两方面的进步，尤其是人类在精确计时方面的发展。

　　GPS具备在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力。经近10年的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，并成功地应用于大地测量、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，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。

　　GPS系统的最初打算原系美国国防部全部军事系统中的一个组成部分，主要用于军事目的，这一点往往被人们所忽略。这一事实在相当一段时间里同时也引发了广泛的争议。这种担心并非杞人忧天，和任何一种新技术一样，进步也带来了危机。和许许多多先进的技术与产品一样，它有可能被用于帮助走私分子、恐怖分子以及敌对武装。但争议的结果，五角大楼受到制造了来自于各方包括生产GPS装置的公司的强大压力---谁都知道这是个巨大的潜在市场，最后同意将GPS系统用于商业领域。作为妥协，五角大楼制定了一个被称为选择性使用的原则，即GPS系统中播出的最精确的信号将严格保留给军方和其他有权使用的用户。现在，GPS卫星发射两种信号:民用信号的精度达到100英尺以内，第二种信号只有军方才能解码，其精度在60英尺以内。五角大楼还保留了随时对民用信号加载误差从而使信号精度降低到300英尺的范围内的权利(注:本限制已经在早些年得以取消)。

　　按目前的方案，全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上(每轨道面四颗)，轨道倾角为55度。卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形(DOP)。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。

　　地面监控部分包括四个监控间、一个上行注入站和一个主控站。监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。主控站设在范登堡空军基地。它对地面监控部实行全面控制。主控站主要任务是收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值。上行注入站也设在范登堡空军基地。它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。

　　全球定位系统具有性能好、精度高、应用广的特点，是迄今最好的导航定位系统。随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断地开拓，目前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。

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