全球定位系统(Global Positioning System,简称GPS)是一种以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航和定位系统。它能够在全球任何地方提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息。GPS是美国陆海空三军共用的新一代卫星导航系统,由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。GPS系统由24颗卫星组成,工作卫星分布在轨道高度为20,200 km的六个轨道面内,每个轨道上分布4颗卫星。自1994年整个系统投入使用以来,在地球上任何位置、任何时刻,GPS都可为各类用户连续地提供动态的三维位置、三维速度和时间信息,实现了全球、全天候的连续实时导航、定位和授时。
GPS提供两种定位服务方式:
精密定位服务(PPS):
主要对象是美国军事部门和其特许的部门或同盟国。这类用户可利用P码获得较高的定位精度,单点实时定位精度可优于10米。
标准定位服务(SPS):
主要对象是民间用户,这类用户只能利用C/A码获得较低的定位精度,单点实时定位精度约为30米。
GPS系统由以下三个主要部分组成:
空间卫星:
由24颗卫星组成,其中21颗是工作卫星,3颗是备用卫星。这些卫星分布在6个轨道上,确保在地球上任何地方、任何时候都能够看到4颗以上的卫星,提供连续的导航定位能力。
地面监控设备:
主控站负责收集监控站的跟踪数据,计算卫星轨道和钟差参数,并将这些数据发送给注入站。同时,主控站还会诊断卫星的工作状态并进行调度。
用户设备:
即GPS接收机,用于接收GPS卫星的信号,并计算出用户的位置、速度和时间的精确信息。
GPS系统最初由美国国防部为军事用途而开发,现已被证实可用于体育、户外探险、车辆导航、物流管理等多种领域。GPS系统的应用极大地提高了地球社会的信息化水平,推动了数字经济的发展。