全(quan)球定(ding)位系(xi)統（Global Positioning System - GPS）是(shi)美國(guo)從(cong)本世(shi)紀(ji)70年(nian)(nian)代開(kai)(kai)始(shi)研制，歷(li)時20年(nian)(nian)，耗(hao)資(zi)200億美元(yuan)，于(yu)1994年(nian)(nian)全(quan)面建成，具有(you)在(zai)海、陸、空(kong)進行全(quan)方位 實(shi)時三維導航與(yu)(yu)定(ding)位能力的(de)新一代衛星導航與(yu)(yu)定(ding)位系(xi)統。經近(jin)10年(nian)(nian)我國(guo)測(ce)(ce)繪(hui)等(deng)(deng)(deng)部門(men)的(de)使用(yong)表明，GPS以全(quan)天候、高精度、自動(dong)(dong)化、高效益等(deng)(deng)(deng)顯著(zhu)(zhu)特點，贏得廣(guang)大(da)測(ce)(ce)繪(hui)工作者的(de)信賴，并(bing)成功(gong)地(di)(di)應用(yong)于(yu)大(da)地(di)(di)測(ce)(ce)量(liang)、工程測(ce)(ce)量(liang)、航空(kong)攝影測(ce)(ce)量(liang)、運(yun)載工具導航和管制、地(di)(di)殼運(yun)動(dong)(dong)監(jian)測(ce)(ce)、工程變(bian)形監(jian)測(ce)(ce)、資(zi)源勘察(cha)、地(di)(di)球動(dong)(dong)力學(xue)等(deng)(deng)(deng)多種學(xue)科(ke)，從(cong)而給測(ce)(ce)繪(hui)領(ling)域帶來一場深刻的(de)技(ji)術革命(ming)。     隨(sui)著(zhu)(zhu)全(quan)球定(ding)位系(xi)統的(de)不(bu)斷(duan)改進，硬、軟(ruan)件的(de)不(bu)斷(duan)完善(shan)，應用(yong)領(ling)域正在(zai)不(bu)斷(duan)地(di)(di)開(kai)(kai)拓，目前已(yi)遍(bian)及國(guo)民經濟各種部門(men)，并(bing)開(kai)(kai)始(shi)逐步深入(ru)人們的(de)日(ri)常生活(huo)。     

      GPS系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)特點:     1、全(quan)球，全(quan)天候工作(zuo)：     能(neng)(neng)為(wei)用(yong)戶(hu)提供連(lian)(lian)續，實(shi)時(shi)的(de)(de)(de)三(san)(san)(san)維(wei)(wei)位(wei)(wei)置，三(san)(san)(san)維(wei)(wei)速(su)度(du)(du)和(he)精(jing)密時(shi)間(jian)。不受天氣的(de)(de)(de)影響。     2、定(ding)位(wei)(wei)精(jing)度(du)(du)高：     單機(ji)定(ding)位(wei)(wei)精(jing)度(du)(du)優于10米(mi)，采(cai)用(yong)差分(fen)定(ding)位(wei)(wei)，精(jing)度(du)(du)可達厘米(mi)級和(he)毫(hao)米(mi)級。     3、功(gong)能(neng)(neng)多，應用(yong)廣：     隨(sui)著人們對GPS認識的(de)(de)(de)加深，GPS不僅在(zai)測(ce)(ce)量，導航(hang)(hang)，測(ce)(ce)速(su)，測(ce)(ce)時(shi)等方面(mian)得到更廣泛的(de)(de)(de)應用(yong)，而(er)且(qie)其應用(yong)領域(yu)(yu)不斷擴大。     GPS的(de)(de)(de)發展     在(zai)衛(wei)(wei)星定(ding)位(wei)(wei)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)出(chu)現(xian)之前(qian)，遠(yuan)程導航(hang)(hang)與定(ding)位(wei)(wei)主要用(yong)無(wu)線(xian)導航(hang)(hang)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)。     1、無(wu)線(xian)電(dian)導航(hang)(hang)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)     羅蘭--C：工作(zuo)在(zai)100KHZ，由(you)三(san)(san)(san)個地(di)(di)面(mian)導航(hang)(hang)臺組成(cheng)(cheng)(cheng)，導航(hang)(hang)工作(zuo)區(qu)(qu)域(yu)(yu)2000KM，一(yi)般精(jing)度(du)(du)200-300M。     Omega（奧米(mi)茄）：工作(zuo)在(zai)十(shi)幾(ji)千赫。由(you)八(ba)個地(di)(di)面(mian)導航(hang)(hang)臺組成(cheng)(cheng)(cheng)，可覆(fu)蓋(gai)(gai)全(quan)球。精(jing)度(du)(du)幾(ji)英里。     多卜(bu)勒系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)：利用(yong)多卜(bu)勒頻移(yi)原理，通過測(ce)(ce)量其頻移(yi)得到運動物參數(shu)（地(di)(di)速(su)和(he)偏流角），推算出(chu)飛行(xing)器位(wei)(wei)置，屬自(zi)備式航(hang)(hang)位(wei)(wei)推算系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)。誤差隨(sui)航(hang)(hang)程增加而(er)累加。     缺點：覆(fu)蓋(gai)(gai)的(de)(de)(de)工作(zuo)區(qu)(qu)域(yu)(yu)小；電(dian)波(bo)傳播受大氣影響；定(ding)位(wei)(wei)精(jing)度(du)(du)不高     2、衛(wei)(wei)星定(ding)位(wei)(wei)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)     最早的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)星定(ding)位(wei)(wei)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)是美國的(de)(de)(de)子午(wu)儀系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)（Transit），1958年(nian)(nian)研(yan)制(zhi)，64年(nian)(nian)正(zheng)式投入(ru)使用(yong)。由(you)于該系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)衛(wei)(wei)星數(shu)目較(jiao)小（5-6顆(ke)(ke)(ke)），運行(xing)高度(du)(du)較(jiao)低(di)（平均1000KM），從地(di)(di)面(mian)站觀測(ce)(ce)到衛(wei)(wei)星的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)隔較(jiao)長（平均1.5h），因而(er)它無(wu)法提供連(lian)(lian)續的(de)(de)(de)實(shi)時(shi)三(san)(san)(san)維(wei)(wei)導航(hang)(hang)，而(er)且(qie)精(jing)度(du)(du)較(jiao)低(di)。為(wei)滿足軍(jun)事部門和(he)民用(yong)部門對連(lian)(lian)續實(shi)時(shi)和(he)三(san)(san)(san)維(wei)(wei)導航(hang)(hang)的(de)(de)(de)迫切要求。1973年(nian)(nian)美國國防部制(zhi)定(ding)了(le)GPS計(ji)劃(hua)。     3、GPS發展歷程     GPS實(shi)施計(ji)劃(hua)共分(fen)三(san)(san)(san)個階(jie)(jie)段(duan)：     第(di)一(yi)階(jie)(jie)段(duan)為(wei)方案論(lun)證和(he)初步設計(ji)階(jie)(jie)段(duan)。從1973年(nian)(nian)到1979年(nian)(nian)，共發射(she)了(le)4顆(ke)(ke)(ke)試(shi)驗衛(wei)(wei)星。研(yan)制(zhi)了(le)地(di)(di)面(mian)接收機(ji)及(ji)建立地(di)(di)面(mian)跟蹤網(wang)。     第(di)二階(jie)(jie)段(duan)為(wei)全(quan)面(mian)研(yan)制(zhi)和(he)試(shi)驗階(jie)(jie)段(duan)。從1979年(nian)(nian)到1984年(nian)(nian)，又陸續發射(she)了(le)7顆(ke)(ke)(ke)試(shi)驗衛(wei)(wei)星，研(yan)制(zhi)了(le)各種用(yong)途接收機(ji)。實(shi)驗表明，GPS定(ding)位(wei)(wei)精(jing)度(du)(du)遠(yuan)遠(yuan)超過設計(ji)標準。     第(di)三(san)(san)(san)階(jie)(jie)段(duan)為(wei)實(shi)用(yong)組網(wang)階(jie)(jie)段(duan)。1989年(nian)(nian)2月4日第(di)一(yi)顆(ke)(ke)(ke)GPS工作(zuo)衛(wei)(wei)星發射(she)成(cheng)(cheng)(cheng)功(gong)，表明GPS系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)進入(ru)工程建設階(jie)(jie)段(duan)。1993年(nian)(nian)底實(shi)用(yong)的(de)(de)(de)GPS網(wang)即（21+3）GPS星座已(yi)經建成(cheng)(cheng)(cheng)，今(jin)后(hou)將(jiang)根據計(ji)劃(hua)更換失效(xiao)的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)星。     

       GPS原理(li)(li)     1、GPS系統的(de)(de)(de)組(zu)成(cheng)     GPS由三(san)個(ge)(ge)獨立的(de)(de)(de)部分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)：     空間(jian)部分(fen)(fen)：21顆(ke)工作衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，3顆(ke)備用(yong)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。     地(di)(di)面支撐系統：1個(ge)(ge)主(zhu)控(kong)站(zhan)(zhan)，3個(ge)(ge)注入站(zhan)(zhan)，5個(ge)(ge)監測站(zhan)(zhan)。     用(yong)戶設(she)備部分(fen)(fen)：接(jie)(jie)收(shou)(shou)(shou)GPS衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)發射信(xin)(xin)號(hao)，以獲得必要的(de)(de)(de)導(dao)航和(he)定(ding)(ding)位(wei)信(xin)(xin)息，經數(shu)據處(chu)理(li)(li)，完成(cheng)導(dao)航和(he)定(ding)(ding)位(wei)工作。GPS接(jie)(jie)收(shou)(shou)(shou)機(ji)(ji)硬件一般由主(zhu)機(ji)(ji)、天線(xian)和(he)電(dian)源組(zu)成(cheng)。     2、GPS定(ding)(ding)位(wei)原理(li)(li)  ;   GPS定(ding)(ding)位(wei)的(de)(de)(de)基本原理(li)(li)是根據高速(su)運動的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)瞬間(jian)位(wei)置作為(wei)(wei)已(yi)知的(de)(de)(de)起算數(shu)據，采(cai)用(yong)空間(jian)距(ju)(ju)離后方交會的(de)(de)(de)方法，確定(ding)(ding)待測點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)位(wei)置。如圖所(suo)示(shi)，假設(she)t時刻(ke)在地(di)(di)面待測點(dian)(dian)(dian)上安置GPS接(jie)(jie)收(shou)(shou)(shou)機(ji)(ji)，可以測定(ding)(ding)GPS信(xin)(xin)號(hao)到(dao)達(da)接(jie)(jie)收(shou)(shou)(shou)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)時間(jian)t，再(zai)加上接(jie)(jie)收(shou)(shou)(shou)機(ji)(ji)所(suo)接(jie)(jie)收(shou)(shou)(shou)到(dao)的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)歷(li)等其它數(shu)據可以確定(ding)(ding)以下四(si)個(ge)(ge)方程式(shi)：     di (i=1、2、3、4) 分(fen)(fen)別(bie)為(wei)(wei)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)1、衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)2、衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)3、衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)4到(dao)接(jie)(jie)收(shou)(shou)(shou)機(ji)(ji)之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)距(ju)(ju)離。     ti (i=1、2、3、4) 分(fen)(fen)別(bie)為(wei)(wei)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)1、衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)2、衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)3、衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)4的(de)(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)到(dao)達(da)接(jie)(jie)收(shou)(shou)(shou)機(ji)(ji)所(suo)經歷(li)的(de)(de)(de)時間(jian)。     c為(wei)(wei)GPS信(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)(de)傳播速(su)度（即光速(su)）。     四(si)個(ge)(ge)方程式(shi)中各個(ge)(ge)參數(shu)意(yi)義如下：     x、y、z 為(wei)(wei)待測點(dian)(dian)(dian)坐(zuo)(zuo)標的(de)(de)(de)空間(jian)直角(jiao)坐(zuo)(zuo)標。     xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分(fen)(fen)別(bie)為(wei)(wei)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)1、衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)2、衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)3、衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)4在t時刻(ke)的(de)(de)(de)空間(jian)直角(jiao)坐(zuo)(zuo)標，     可由衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)導(dao)航電(dian)文求(qiu)得。     Vt i (i=1、2、3、4) 分(fen)(fen)別(bie)為(wei)(wei)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)1、衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)2、衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)3、衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)4的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)鐘(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)鐘(zhong)(zhong)差，由衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)歷(li)提供。     Vto為(wei)(wei)接(jie)(jie)收(shou)(shou)(shou)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)鐘(zhong)(zhong)差。     由以上四(si)個(ge)(ge)方程即可解算出待測點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)坐(zuo)(zuo)標x、y、z 和(he)接(jie)(jie)收(shou)(shou)(shou)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)鐘(zhong)(zhong)差Vto 。     DGPS原理(li)(li)     

       目前GPS系統提(ti)供的(de)(de)(de)(de)(de)(de)定(ding)位(wei)(wei)精(jing)度是優(you)于(yu)10米(mi)，而為(wei)得(de)(de)到(dao)(dao)(dao)(dao)更高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)定(ding)位(wei)(wei)精(jing)度，我們(men)通常(chang)采(cai)用差(cha)(cha)(cha)分(fen)(fen)GPS技(ji)(ji)術(shu)：將(jiang)一臺GPS接收(shou)(shou)(shou)機(ji)安置(zhi)在基(ji)(ji)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)站上(shang)進行觀(guan)測。根據基(ji)(ji)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)站已知(zhi)精(jing)密坐(zuo)(zuo)標(biao)(biao)，計算出基(ji)(ji)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)站到(dao)(dao)(dao)(dao)衛(wei)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)離改(gai)正(zheng)(zheng)(zheng)數，并(bing)由(you)基(ji)(ji)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)站實(shi)時(shi)將(jiang)這一數據發送出去。用戶(hu)接收(shou)(shou)(shou)機(ji)在進行GPS觀(guan)測的(de)(de)(de)(de)(de)(de)同時(shi)，也接收(shou)(shou)(shou)到(dao)(dao)(dao)(dao)基(ji)(ji)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)站發出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改(gai)正(zheng)(zheng)(zheng)數，并(bing)對其(qi)定(ding)位(wei)(wei)結果進行改(gai)正(zheng)(zheng)(zheng)，從而提(ti)高(gao)(gao)(gao)定(ding)位(wei)(wei)精(jing)度。差(cha)(cha)(cha)分(fen)(fen)GPS分(fen)(fen)為(wei)兩(liang)大類：偽(wei)距(ju)差(cha)(cha)(cha)分(fen)(fen)和載(zai)波(bo)相(xiang)位(wei)(wei)差(cha)(cha)(cha)分(fen)(fen)。     1． 偽(wei)距(ju)差(cha)(cha)(cha)分(fen)(fen)原(yuan)理     這是應用最廣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一種(zhong)差(cha)(cha)(cha)分(fen)(fen)。在基(ji)(ji)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)站上(shang)，觀(guan)測所有衛(wei)星(xing)，根據基(ji)(ji)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)站已知(zhi)坐(zuo)(zuo)標(biao)(biao)和各(ge)衛(wei)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)坐(zuo)(zuo)標(biao)(biao)，求(qiu)出每(mei)顆衛(wei)星(xing)每(mei)一時(shi)刻(ke)到(dao)(dao)(dao)(dao)基(ji)(ji)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)站的(de)(de)(de)(de)(de)(de)真實(shi)距(ju)離。再與測得(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)偽(wei)距(ju)比較(jiao)，得(de)(de)出偽(wei)距(ju)改(gai)正(zheng)(zheng)(zheng)數，將(jiang)其(qi)傳(chuan)輸至用戶(hu)接收(shou)(shou)(shou)機(ji)，提(ti)高(gao)(gao)(gao)定(ding)位(wei)(wei)精(jing)度。這種(zhong)差(cha)(cha)(cha)分(fen)(fen)，能得(de)(de)到(dao)(dao)(dao)(dao)米(mi)級定(ding)位(wei)(wei)精(jing)度，如沿海廣泛使(shi)用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“信(xin)標(biao)(biao)差(cha)(cha)(cha)分(fen)(fen)”。     2．載(zai)波(bo)相(xiang)位(wei)(wei)差(cha)(cha)(cha)分(fen)(fen)原(yuan)理     載(zai)波(bo)相(xiang)位(wei)(wei)差(cha)(cha)(cha)分(fen)(fen)技(ji)(ji)術(shu)又稱RTK（Real Time Kinematic）技(ji)(ji)術(shu)，是實(shi)時(shi)處理兩(liang)個(ge)測站載(zai)波(bo)相(xiang)位(wei)(wei)觀(guan)測量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)差(cha)(cha)(cha)分(fen)(fen)方法(fa)。即是將(jiang)基(ji)(ji)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)站采(cai)集的(de)(de)(de)(de)(de)(de)載(zai)波(bo)相(xiang)位(wei)(wei)發給用戶(hu)接收(shou)(shou)(shou)機(ji)，進行求(qiu)差(cha)(cha)(cha)解算坐(zuo)(zuo)標(biao)(biao)。載(zai)波(bo)相(xiang)位(wei)(wei)差(cha)(cha)(cha)分(fen)(fen)可(ke)使(shi)定(ding)位(wei)(wei)精(jing)度達到(dao)(dao)(dao)(dao)厘米(mi)級。大量(liang)應用于(yu)動態需要高(gao)(gao)(gao)精(jing)度位(wei)(wei)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)領(ling)域(yu)。