卫星接收机定位视频

GPS定位系统是指利用卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统。GPS定位系统是美国第二代卫星导航系统，是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。为了提高卫星定位的精度，美国从1973年开始筹建全球定位系统GPS(Global Positioning System)。在经过了方案论证、系统试验阶段后，于1989年开始发射正式工作卫星，并于1994年全部建成，投入使用，历时20年，耗资200亿美元，是具有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。

GPS系统包括三大部分:空间星座部分——GPS卫星、地面控制部分——地面监控系统、用户设备部分——GPS信号接收机。

按目前的方案，全球定位系统的空间部分使用21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作(21+3)GPS星座，高度约2.02万千米，均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在6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4颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形(DOP)。因而GPS可以对地球上任一地点随时进行定位服务。卫星向地面发射两个波段的载波信号，频率分别为1575.442兆赫兹(L1波段)和1227.6兆赫兹(L2波段)。卫星上安装了精度很高的原子钟，以确保频率的稳定性，在载波上调制有表示卫星位置的广播星历，用于测距的C/A码和P码，以及其他系统信息，能在全球范围内，向任意多用户提供高精度的、全天候的、连续的、实时的三维测速、三维定位和授时。

GPS系统的控制部分由设在美国本土的四个监控站、一个上行注入站和一个主控站组成。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，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卫星。

GPS接收机能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出用户接收机所处的三维位置，甚至三维速度和时间。GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备，即GPS信号接收机，可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。根据使用目的的不同，用户要求的GPS信号接收机也各有差异。

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度。

接收机实际上可以锁住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。

在GPS观测量中包含了卫星和接收机的钟差、大气传播延迟、多路径效应等误差，在定位计算时还要受到卫星广播星历误差的影响，在进行相对定位时大部分公共误差被抵消或削弱，因此定位精度将大大提高，双频接收机可以根据两个频率的观测量抵消大气中电离层误差的主要部分，在精度要求高，接收机间距离较远时(大气有明显差别)，应选用双频接收机。

GPS的应用领域非常广泛，例如车辆自导航、民航运输、渔业生产、火警救护的应急调遣、搜索与求援等。

如在洪水发生时，需要快速地为救灾工作做好准备，如绘制洪水边界图、排洪国界图、排洪通道、防洪大堤的调查。可随时查找运输车辆的当前位置，可获得车辆的定位数据和状态信息。实施跟踪一个或多个指定的运输车辆，使它们落在电子地图的窗口内。可设定跟踪优先级和时间间隔对目标进行跟踪，对车辆跟踪形成直观的运行轨迹。

GPS是自动化指挥系统、先进武器系统及新的战役战术理论的一项关键性基本保障技术，能为地面车辆、人员以及航空、航海、航天等领域的飞机、船只、潜艇、卫星、航天飞机进行导航定位，为武器发射、侦察、飞机进场着陆、交通管制、搜索营救，战场部队、车辆以及单兵定位，精确制导导弹打击目标坐标定位及弹道导引。由于GPS系统的空间卫星上载有的精确时钟可以发布时间和频率信息，因此，以空间卫星上的精确时钟为基础，在地面监测站的监控下，传送精确时间和频率是GPS的另一重要应用。应用该功能可进行精确时间或频率的控制，可为许多工程实验服务。此外，据国外资料显示，还可利用GPS获得气象数据，为某些实验和工程应用。

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。