GPS是什么东西?

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~ GPS是全球定位系统(Global Positioning System)的缩写。它由覆盖全球的24颗卫星组成的一个卫星系统。这个系统确保在任何时刻,地球上的任何一点都可以同时观测到4颗卫星,以便卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度信息,实现导航、定位和授时等功能。GPS技术被广泛应用于引导飞机、船舶、车辆和个人安全、准确地沿着选定路线准时到达目的地。
全球定位系统(GPS)是美国在20世纪70年代研制的新一代空间卫星导航定位系统,主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,同时用于情报收集、核爆监测和应急通讯等军事目的。经过20余年的研究和实验,耗资300亿美元,到1994年3月,全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座已经布设完成。
GPS系统由三部分组成:空间部分——GPS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。GPS的前身是美军研制的一种子午仪卫星定位系统(Transit),于1958年开始研制,1964年正式投入使用。尽管该系统存在一些局限性,如每天最多绕地球13次,无法提供高度信息,定位精度也不尽如人意,但它为GPS系统的研制积累了宝贵经验,验证了卫星定位的可行性。
由于卫星定位在导航方面显示出巨大优势,以及子午仪系统在潜艇和舰船导航方面存在重大缺陷,美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。美国海军研究实验室(NRL)提出了名为Timation的计划,用12到18颗卫星组成10000km高度的全球定位网,并在67年、69年和74年各发射了一颗试验卫星,在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统,为GPS系统精确定位奠定了基础。
同时,美国空军提出了621-B计划,以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群,这些卫星中除1颗采用同步轨道外,其余的都使用周期为24小时的倾斜轨道。该计划以伪随机码(PRN)为基础传播卫星测距信号,即使在信号密度低于环境噪声1%的情况下也能检测出来,这是GPS系统成功的重要基础。
最终,由于同时研制两个系统会造成巨大费用,而且这两个计划都是为了提供全球定位而设计的,1973年美国国防部将两者合二为一,由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局(JPO)领导,并将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。该机构成员包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。


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