学文网摘 要：经济的发展，技术的提升，使高科技的技术已深入千家万户。其中，最值得一提的是，美国从20世纪70年代开始研制的耗时200亿美元于1994年完成的全球卫星定位系统，且基于这个系统，很多的产品也应运而生。它带来的产品已经走入了人们的生活了，成为人们生活中不可或缺的一部分。
关键词：GPS全球定位系统；GPS导航；应用前景
1 GPS全球定位系统概述
GPS，又称为全球定位系统（Global Positioning System GPS），是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年3月完成其整体部署实现其全天候、高精度和全球的覆盖能力的全球卫星定位系统。现在，GPS与现代通信技术相结合，使得测定地球表面三维坐标的方法从静态发展到动态，从数据后处理发展到实时的定位与导航，极大地扩展了它的应用广度和深度。载波相位差分法GPS技术可以极大提高相对定位精度，在小范围内可以达到厘米级精度。此外，由于GPS测量技术对测点间的通视和几何***形等方面的要求比常规测量方法灵活、方便，已完全可以用来施测各种等级地控制网。GPS全站仪的发展在地形和土地测量以及各种工程、变形、地表沉陷监测中已经得到广泛应用，在精度、效率、成本等方面显示出巨大的优越性。
2 GPS的组成以及其用途
GPS系统包括三大部分：空间部分――GPS卫星星座；地面控制部分――地面监控系统；用户设备部分――GPS信号接收机。
2.1 空间部分――GPS卫星星座
由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。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面之间相距60度，即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度，一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。此外，还有4颗有源备份卫星在轨运行。卫星分布在地球的任何一个地方，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***像。
这就为监控地球外部的云层变化提供了方便，天气预报能更加及时、迅速地抓取到每一个时刻的天气变化，为人们的出行提供天气保障。GPS空间部分不仅仅为天气预报做准备，而且渗透在各个方面，人们对外太空的探索、了解地球等诸多方面都做出了不可限量的一部分。
2.2 地面控制部分――地面监控系统
地面控制部分由一个主控站、5个全球监测站和3个地面控制站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接收机。监测站将取得的卫星观测数据，包括电离层和气象数据，经过初步处理后，传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据，计算出卫星的轨道和时钟参数，然后将结果送到3个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时，把这些导航数据及主控站指令注入卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障，那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间，但导航精度会逐渐降低。
如此强大的地面监控系统为GPS定位做出了功不可没的贡献，当今世界GPS定位，深入在人们各个领域，腾讯QQ、微信、百度糯米等都应用了GPS技术，都依赖于其强大的技术为用户提供最便捷的服务。并且，人们也习惯了这样的推荐，爱上了这样的日子，好像手机知道自己去哪里，手机就是一个人工地***，再也不怕丢失在一个陌生的城市。
2.3 用户设备部分――GPS信号接收机
用户设备部分，即GPS信号接收机，其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包构成完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于，更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。目前，各种类型的接收机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。
GPS信号接收机，使得在荒野的人们能找到自己的位置，对自己所处的地方进行大致的了解，这个为喜欢探险与未知地带的人们提供了方便，是户外探险必不可少的设备。同时，在***事方面，为士兵深入荒野作战提供了便捷等，它已经深入在全球各个领域。
3 GPS全球定位系统的应用前景
GPS全球定位系统的应用前景是无限的，而且会越来越好。无论是在人们的生活方面、国家的***事方面、天文方面、医疗方面等，其潜力是无可限量的。生活方面，百度地***、高德地***这些APP为人们进行导航，在陌生的地方寻求目标；驾车出游靠手机导航，寻求最近的路线，查看最新的路况，制定最佳的出行路线，近年来，汽车业的飞速发展，特别是私家车的日益普及，催生了GPS车载导航系统这一巨大市场；通过GPS确定对方的位置，让两个身处陌生地方的两个人能够确定对方的位置。***事方面，交战双方通过GPS对所在的地形进行了解，找到有利于本方的地理位置，找寻对方的根据地，深入敌方内部进行致命打击。天文学方面，了解未知的宇宙世界，对陌生的星球，通过GPS对星球的表面进行拍摄，通过拍摄到的***片让地球上的人对该星球进行探索。
4 结语
随着GPS技术的不断发展，未来，人们对GPS导航的需求已从最基本的行车导航、路口转弯提示等基础功能，向实时信息和增值服务等基于用户体验的功能转变。GPS卫星导航与无线通信技术相结合，如GPS接收机嵌入到手机移动电话、便携式PC、PDA和手表等通信、安全和消费类电子产品中，从根本上促进IT技术的整体发展，已成为未来GPS技术发展的一个重要方向。手机等智能设备与GPS的融合是未来的一个重要发展方向。目前，国内外手机生产厂商都表现出对手机与GPS融合趋势的普遍认同，包括诺基亚、三星、索爱、摩托罗拉都了支持GPS导航功能的最新手机产品。同时，手机生产厂商们也把进一步加强手机的GPS导航功能，作为未来展开竞争的一个砝码。
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