GPS系統(tǒng)的組成和定位原理資料下載

我在哪？ 現(xiàn)在 是 什么時(shí)間？? 要達(dá)到目的地該怎么走？ 說(shuō)到GPS，大多數(shù)人的第一反應(yīng)就是定位和導(dǎo)航，這是GPS設(shè)計(jì)的初衷，也是其最典型的應(yīng)用。 并且，由于GPS免費(fèi)、公開(kāi)，并且性能可靠，全球的形形色色的大量用戶已經(jīng)為其開(kāi)發(fā)出了數(shù)百種用途，幾乎影響到我們生活的方方面面。 空中，飛機(jī)借助GPS導(dǎo)航在云中穿梭；路上，無(wú)數(shù)的汽車通過(guò)GPS來(lái)規(guī)劃行駛路線；甚至，在你的手機(jī)后臺(tái)，一個(gè)個(gè)APP在貪婪地記錄著你的位置，在提供便利服務(wù)的同時(shí)，個(gè)人行蹤也被默默地上傳，作為大數(shù)據(jù)和所謂人工智能的食糧。 最關(guān)鍵的是，5G基站需要高精度的時(shí)間同步才能正常工作，這也要依賴于GPS。當(dāng)然，隨著中國(guó)的北斗系統(tǒng)的發(fā)展，GPS的重要性有所下降。 1 ? ? 什么是GPS ？ GPS的全稱是Global Positionsing System，也就是全球定位系統(tǒng)。 這個(gè)看似如此全球化的名字，實(shí)際上掌握在美國(guó)國(guó)防部手中，最初是作為軍用的，開(kāi)放給民用之后，在全球形成了一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)鏈。 上世紀(jì)中葉，隨著美國(guó)在全球的擴(kuò)張 ，海陸空三軍都亟需一個(gè)可靠的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。 海軍和空軍各自提出了各自的實(shí)現(xiàn)方案，甚至已經(jīng)開(kāi)始了實(shí)驗(yàn)。 國(guó)防部一看，這些系統(tǒng)的復(fù)雜度很大，各家自行研發(fā)的話太費(fèi)錢了，既然大家的目標(biāo)是一致的，何不集中力量一起搞呢？ 于是，在1973年，GPS計(jì)劃在國(guó)防部下轄的衛(wèi)星導(dǎo)航定位聯(lián)合計(jì)劃局的領(lǐng)導(dǎo)下誕生了。 經(jīng)過(guò)了十幾年的方案論證，初步設(shè)計(jì)，全面研制以及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，終于在1989年，第一顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功，宣告GPS系統(tǒng)進(jìn)入工程建設(shè)狀態(tài)。到了1994年，規(guī)模為24個(gè)的GPS星座已經(jīng)建成。至此，GPS計(jì)劃共花掉了50億美元。 最初，耗費(fèi)了巨資的GPS系統(tǒng)完全由美國(guó)軍方使用，后來(lái)開(kāi)放給民用，但給信號(hào)加入了選擇性誤差（增加干擾），用來(lái)降低定位精度。直到2000年5月，克林頓下令取消干擾，終于，民用信號(hào)也可以達(dá)到和軍用相同的精度了。 雖然美國(guó)已經(jīng)將這個(gè)先進(jìn)的系統(tǒng)免費(fèi)開(kāi)放給全球民用，但其所有權(quán)依然屬于美國(guó)政府，因此美國(guó)隨時(shí)可以在一些地方關(guān)閉GPS服務(wù)。這樣的基礎(chǔ)服務(wù)一旦被掐斷，必然是痛徹心扉。在1999年，美國(guó)就對(duì)印巴沖突中的印度這么干過(guò)。 其實(shí)毛爺爺早就教導(dǎo)過(guò)我們：“ 自己動(dòng)手，豐衣足食。嗟來(lái)之食，吃下去肚子要痛的。 ”其他國(guó)家自然也不愿看人眼色，紛紛著手研制自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。 于是，俄羅斯搞出來(lái)了個(gè)GLONASS系統(tǒng)（GLobal NAvigation Satellite System，格洛納斯）；歐盟也自食其力大力研發(fā)伽利略系統(tǒng)（Galileo）；中國(guó)的北斗（Beidou）導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)也在2020年得以建成。 上述這些衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，連帶GPS被統(tǒng)稱做GNSS（Global Navigation Satellite System，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）。GNSS看著和俄羅斯GLONASS的全稱是一樣的？還真一樣，不過(guò)由于縮寫不同，想要區(qū)分開(kāi)還是很容易的。 2 ? ? GPS系統(tǒng)的組成 GPS系統(tǒng)主要由天上飛的 衛(wèi)星（空間星座），地面監(jiān)控部分 ，以及 用戶設(shè)備 部分組成。 2.1 ?星座： GPS衛(wèi)星星座原本設(shè)計(jì)由24顆衛(wèi)星組成，其中21顆為工作衛(wèi)星，3顆為備用衛(wèi)星。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面上，即每個(gè)軌道面上有4顆衛(wèi)星。