文章导读:
GPS(导航星全球定位系统)的工作是哪些？
导航卫星是为地面、海上、空中和空间用户提供导航定位参数的应用卫星。导航卫星早期主要用于军事用户导航和定位。1959年12月美国首次发射子午仪导航卫星，而后又发射了两颗试验型子午仪卫星，取得了很大成功。1973年12月，美国国防部又制定了一个“导航星全球定位系统”(GPS)计划，目的是弥补子午仪卫星的不足，建立一个供各军种使用的统一的全球军用导航卫星系统，原计划15年完成。该系统由21颗实用卫星和3颗备用卫星组成，采取中高轨道，均匀分布在6个轨道面内，高度约20000千米，倾角63°。21颗卫星分为Ⅰ型和Ⅱ型，前者重460千克，后者重787千克。1978年7月22日，第1颗导航星发射，1993年10月26日，第21颗导航星发射，标志着该系统初步建成。1994年3月6日，第24颗导航星发射入轨，从而使这项历时20年、耗资上百亿美元的导航星全球定位系统全部建设成功。导航星的定位精度在16米以内，测速精度优于0.1米／秒，计时精度优于120毫微秒(300万年误差1秒)。该系统对民用用户开放的通道定位精度较低，一般在100米左右。
定位常常是军用系统和民用系统需要解决的重要问题。飞船和返回式卫星在回收时，需要弄清落点精确位置。舰只在茫茫大海上航行需要知道自己的位置。发射洲际导弹需要时时跟踪它的位置、方向和速度。坦克部队在大沙漠上行动需要知道自己的方位。士兵在丛林中执行任务时要经常确定自己的位置。为保证运钞车的安全，银行也要通过实时确定它的位置和路线进行安全监视。如果知道丢失的车辆所在的地点，就可能迅速找回。导航星全球定位系统可以满足这些不同用户的复杂定位要求。它可为飞机、舰船、坦克、步兵、导弹、低轨卫星和各种民用用户提供全天候、连续、实时、高精度的位置、时间和速度的精确定位信息。
导航卫星定位的原理是时间测距和多普勒测速。导航星同步发出卫星星历表、时钟校正参数、信号延迟参数、卫星状态参数和识别信息等导航信号，用户接收机在某一时刻可同时接收4颗卫星发出的导航信号，接收机计算机根据卫星发送信号时间和电磁波的传播速度，可以算出用户相对于4颗卫星的距离(称伪距离)。以这4颗卫星为中心，以它们相对用户的距离为半径作4个球面，如果4个球面汇于一点，这个点就是用户的位置。否则就用导航星上的时钟校准接收机时钟，重复计算使球面汇于一点。这样用户的三维位置坐标(径度、纬度和高度)就确定了。通常用户在地球的任何位置至少能同时“看到”6颗以上的导航星，从中选出位置最佳的4颗进行连续的实时三维定位和测速。移动用户则根据接收导航信号频率的变化(多普勒频率)来计算自身运动的速度。获得的位置和速度信号在显示器上显示出来。
导航星全球定位系统是被动式导航定位系统，即用户只须接收卫星发出的信号而无须向卫星发射信号，因而接收装置可以做得非常小巧，一般在几千克左右。美国海湾战争中使用的接收机有的只有0.81千克，尺寸仅22×9×5厘米。
导航星全球定位系统不仅为美国三军提供导航服务，而且也已用于民用和移动通信服务。但两种用户严格分开，军用导航采用精确码；民用定位采用粗捕获码，且精度只有100米左右。美国政府1993年许诺，民用用户可以免费使用该系统10年。由于这个原因，90年代后，许多国家有大量公司在开发不同用途的导航星全球定位系统接收装置，应用领域遍及社会经济各个方面，GPS的开发和应用已形成前景十分广阔的技术产业。鉴于GPS系统取得的巨大成功，美国还计划对其进行改进和扩充，计划研制和发射51颗新的导航卫星组成规模更大、应用更加广泛的导航星全球定位系统。
全球定位系统的含义
全球定位系统(GPS)，最初称为Navstar GPS，是美国政府拥有并由美国空军运营的一个基于卫星的无线电导航系统。 它是一个全球导航卫星系统，向地球表面或近地球表面，具有四颗或更多的全球定位系统卫星视线不受阻碍的全球定位系统接收器提供地理位置和时间信息。类似山和建筑物这样的障碍物会阻挡相对而言信号较弱的全球定位系统信号。
全球定位系统不要求用户发送任何数据，并且它独立于任何电话或互联网的数据接收方式而运行，尽管这些技术可以增强全球定位系统的定位信息。全球定位系统为世界各地的军事、民用和商业用户提供了非常重要的定位能力。美国政府创建了这个系统，并对其进行维护，同时让任何拥有全球定位系统接收器的人都能自由使用。全球定位系统由美国政府提供，美国政府可以有选择地拒绝某些访问该系统的要求，或者在任何时候降低服务质量。就像1999年印度军队在卡吉尔战争战争期间所做的那样。 因此，一些国家已经开发或正在建立其他全球或区域卫星导航系统。俄罗斯全球导航卫星系统(GLONASS)是与全球定位系统同时开发的，但在2000年代中期之前，一直处于全球覆盖面不完整的困境。 GLONASS可以被添加到全球定位系统设备中，使更多的卫星可以被使用，并能够更快的定位，将精确度提升到2米的范围之内。 另外中国的北斗卫星导航系统也将于2020年实现全球应用。其他的还有欧盟的伽利略定位系统(GNSS)和印度的区域导航卫星系统(NAVIC)。日本的准天顶卫星系统(QZSS)是一个全球定位系统的卫星增强系统，以提高全球定位系统的精度。
北斗全球导航系统会为我们的生活提供哪些便利？
提及全球卫星导航系统，人们最熟悉的莫过于美国的GPS。但我们都知道 GPS 是美国建设的，为了减少对外的技术依赖，我们国家也建立了自己的卫星导航系统——北斗导航系统。北斗全球导航系统将成为中国经济和科技发展的一项极为重要的基础设施。北斗正式开通后，将在交通运输、科技运用、公共安全以及各个经济领域发挥极大的作用。
第一，芯片领域。截至 2019 年底，国产北斗导航型芯片、模块等基础产品销量为电信设备制造商、基础设施管理部门、银行和金融企业等提供高精度定位授时技术产品与服务解决方案，已应用于交通、物流、司法、公安等众多领域。第二，交通运输。北斗系统广泛应用于重点运输、公路基础设施安全、港口高精度实时定位调度等领域。第三，农林渔业。基于北斗的农机作业监管平台实现农机远程管理与精准作业。第四，减灾救灾。受灾地区利用北斗短报文功能，及时上报灾害位置、突发灾害信息及灾区救助信息等，大幅提升全国救灾物资管理与调运水平。第五，安全领域。包括车辆指挥调度、民警现场执法、应急事件信息传输等应用。
我国卫星导航产业现在面临的重大挑战是，在面临全球其他三大系统挑战的同时，我国行业发展缺乏整体战略研究。而卫星导航是名副其实的战略性新兴产业，具有高成长、高效益特点，是小投入、大产出的典型，具有可持续发展的强大潜力，生命期至少50年。比如我们熟知的手机通讯5G，汽车自动驾驶，地震监测防灾，灾后应急救灾，农林农业科技，电力能源监管，军事战备等，北斗的应用特别多。相信等到35颗卫星发射成功，会更加完善，北斗会带来更加精彩的表现。
全球四大卫星定位系统分别是那四个 ？
截至2020年12月，全球四大定位系统为：美国GPS、欧盟伽利略、俄罗斯格洛纳斯、中国北斗。
1、美国GPS
由美国国防部于20世纪70年代初开始设计、研制，于1993年全部建成。1994年，美国宣布在10年内向全世界免费提供GPS使用权，但美国只向外国提供低精度的卫星信号。据说该系统有美国设置的“后门”，一旦发生战争，美国可以关闭对某地区的信息服务。
2、欧盟伽利略
欧盟于1999年首次公布伽利略卫星导航系统计划，其目的是摆脱欧洲对美国全球定位系统的依赖，打破其垄断，组成“伽利略”卫星定位系统。该项目总共将发射30颗卫星，位置精度达几米，亦可与美国的GPS系统兼容。
3、俄罗斯格洛纳斯
“GLONASS ”是由俄罗斯单独研发部署的卫星导航系统，该项目启动于上世纪70年代俄罗斯有22颗Glonass卫星在轨运行，但仅有16颗运转正常。该系统需要有18颗卫星才可满足继续为全俄罗斯提供导航服务的需求，至少需要24颗卫星才提供全球导航服务。
4、中国北斗
2003年5月25日零时34分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功地将第三颗“北斗一号”导航定位卫星送入太空，前两颗“北斗一号”卫星分别于2000年10月31日和12月21日发射升空，运行导航定位系统工作稳定，状态良好。
扩展资料：
卫星定位系统的应用：
1、精密工程、测量及变形监测中的应用
将应用GPS卫星定位技术建立的控制网叫GPS网，GPS网分为两大类，一类是全球或全国性的高精度GPS网；一类是区域性的GPS网。
大地测量的科研任务是研究地球形状及其随时间的变化，利用全球覆盖的高精度GPS网建立起高精度的动态坐标框架。区域GPS网是指国家C、D、E级GPS网或专为工程项目布测的工程GPS网。
2、交通系统中的应用
对当前位置的定位以及对目标物的定位是地面车辆导航系统的两个关键技术。前者需要GPS获取点位根据，而后者则偏重以数字地图为基础，确定点位置，这实际上是一个地图相关分析的问题。
3、地球动力学中的应用
用GPS来监测全球和区域板块运动，监测区域地壳运动，对地球成因及动力机制的研究。研究地下断层活动模式、应力场变化，对地震危险值估计和预报。
为了进行地壳形变监测，由地震局、总参测绘局、国家测绘局、中国科学院承担的“九五”重大科学工程项目“中同地壳运动监测网络工程”已于2000年建成。
4、军事中的应用
军事上可用于协同作战、导弹的制导、搜索及救援人员野外定位。协同作战方面，GPS可为各级指挥系统提供各种目标及事件所发生的时间和地点。搜索及救援人员野外定位方面，在茫茫的沙漠上，没有任何标志，主要靠导航卫星进行定位，才能知道自己在什么地方。
参考资料来源：百度百科-全球卫星定位系统
参考资料来源：百度百科-全球定位系统 （高精度无线电导航的定位系统）
全球定位系统有哪些？如何定位？
1、美国全球定位系统（GPS）
GPS是一个全球性、全天候、全天时、高精度的导航定位和时间传递系统。空间部分由24颗卫星组成。它是一个军民两用系统，提供两个等级的服务。
美国政府为了加强其在全球导航市场的竞争力，撤销对GPS的SA干扰技术，标准定位服务定位精度双频工作时实际可提高到20米、授时精度提高到40纳秒，以此抑制其他国家建立与其平行的系统，并提倡以GPS和美国政府的增强系统作为国际使用的标准。
2、俄罗斯全球导航卫星系统
俄罗斯要用20年时间发射76颗GLONASS卫星。1995年完成24颗中高度圆轨道卫星加1颗备用卫星组网，耗资30多亿美元，由俄罗斯国防部控制。GLONASS空间部分也由24颗卫星组成。GLONASS未达到GPS的导航精度。其应用普及情况远不及GPS。前一时期由于经济困难无力补网，原来在轨卫星陆续退役，目前在轨道上只有6颗星可用，不能独立组网，只能与GPS联合使用。
3、欧洲伽利略导航卫星系统计划
欧洲1999年初正式推出伽利略导航卫星系统计划。该方案由21颗以上中高度圆轨道核心星座组成，另加3颗覆盖欧洲的地球静止轨道卫星，辅以GPS和本地差分增强系统，首先满足欧洲需求，位置精度达几米。计划在2001年4月5日欧盟交通部长会议上获得批准，确定30颗卫星总投资为35亿欧元。预计系统于2008年投入运行。伽利略系统独立于GPS，频段分开，但将与GPS系统兼容和相互操作。根据欧委会的文件，伽利略虽是民间系统，但仍受控使用，采取反欺骗、反滥用和反干扰措施，在战时可以对敌方关闭。
域GPS网是指国家C、D、E级GPS网或专为工程项目布测的工程GPS网。2、交通系统中的应用对当前位置的定位以及对目标物的定位是地面车辆导航系统的两个关键技术。前者需要GPS获取点位根据，而后者则偏重以数字地图为基础，确定点位置，这实际上是一个地图相关
初正式推出伽利略导航卫星系统计划。该方案由21颗以上中高度圆轨道核心星座组成，另加3颗覆盖欧洲的地球静止轨道卫星，辅以GPS和本地差分增强系统，首先满足欧洲需求，位置精度达几米。计划在2001年4月5日欧盟交通部长会议上获得批准，确定30颗卫星总投资为35亿欧元。预计系统于2